Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

В земных условиях атом газа сталкивается со своими «соседями» или стенками сосуда, в кото­ром он заключен, от миллиардов до сотен милли­ардов раз в секунду, а на то, чтобы атом водорода отдал свою энергию, испустив самопроизвольно квант — 21 см, в среднем требуется 11 миллионов лет! Поэтому в земных условиях атом не успевает отдать энергию в виде излучения с длиной волны в 21 см. Эта энергия перейдет в другие формы в результате столкновения.

Другое дело — межзвездное пространство. Здесь атомы на больших расстояниях друг от дру­га и сталкиваются редко: в среднем между двумя столкновениями проходит 300 лет.

В 1944 г. голландский студент-физик Ван де Хулст сделал доклад в Лейденском универ­ситете. В этом докладе он утверждал, что атом водорода должен излучать в межзвездном про­странстве радиоволну длиной в 21 см. В то время Голландия находилась под фашистской окку­пацией. Научные связи между учеными разных стран были прерваны. Лишь в 1947 г. идея Ван де Хулста стала известна широким кругам ученых.

Советский астрофизик И. С. Шкловский провел интересные и важные вычисления. Ока­залось, что обнаружить излучение межзвезд­ного водорода вполне разрешимая задача. Ис­следования этого излучения дают сведения о движении межзвездной материи и о структуре межзвездного пространства. Регистрируя излу­чение линии 21 см, удалось изучить структуру и движение Галактики. Исследования эти про­должаются.

КВАНТЫ И ЭЛЕКТРОНЫ

Объясняя, как излучают нагретые твердые предметы, Планку пришлось ввести в науку понятие о квантах света — фотонах.

Чтобы понять, как действуют фотоны на вещество, поставим опыт (рис. 31). В вакууме помещены две металлические пластины. Сое­диним их извне проводом с включенным в него гальванометром. На одну из пластин направим свет. В гальванометре появится ток. Его со­здадут электроны за счет энергии, полученной ими от фотонов. Если в цепь включить бата­рею Б так, чтобы освещенная пластина была положительным электродом, промежуток между

электродами станет проводящим. Фотоны выби­вают из положительно заряженной и освещен­ной пластины отрицательные заряды. С увели­чением напряжения между пластинами ток нач­нет падать и при некотором напряжении станет равным нулю. Это происходит потому, что не у всех отрицательных зарядов, выбитых фото­нами из пластины, достаточно энергии, чтобы преодолеть притяжение положительного элек­трода.

Когда напряжение на положительном элек­троде достигнет такой величины, что даже самый «быстрый» электрон, выбитый из него фо­тоном, не дойдет до отрицательного электрода, ток в цепи гальванометра прекратится.

Способность фотонов выбивать электроны из твердых тел называется фотоэффектом. Его нельзя объяснить, если рассматривать свет как волну. Энергия света переходит в этом про­цессе в механическую энергию электронов, и свет здесь проявляет свойства частиц, как гово­рят физики,— корпускулярные свойства. Фо­тон ведет себя как частица с энергией hn и ко­личеством движения — (количеством движе­ния любой частицы называют произведение ее массы на скорость).

В результате открытия фотоэффекта было выяснено, что свет одновременно обладает свой­ствами и волны и частицы. Такое сочетание свойств объясняет современная квантовая тео­рия света.

В нашем опыте электроны покидали пластину и вылетали в вакуум, создавая электрический ток. Такой процесс называется внешним фото­эффектом. Многие полупроводниковые материа­лы в лучах света уменьшают свое электрическое сопротивление потому, что в кристаллической решетке полупроводника под действием фотонов возникают «свободные» электрические заряды.

191