Освещение искусственное и естественное, светотехника. Квант.
Но в конце XIX в. существовали две противоречивые загадки, связанные с теплотой: одна касалась действия теплового излучения, другая — теплового поглощения. Ни ту, ни другую не удавалось объяснить известными законами и теориями из числа тех, которые теперь в совокупности принято называть классической физикой. Необходимо было найти выход из этого тупика; это сделал в 1900 г. немецкий теоретик Планк, выдвинувший революционную квантовую теорию, которая привела по существу к атомистической концепции излучения, в том числе и излучения света.
Квант
Планк намеревался вывести формулу, которая объясняла бы известные факты о тепловом излучении, т. е. наблюдения Луммера и Прингсгейма. Это требование было пробным камнем теорий. В электромагнитной теории молчаливо принималось, что если тело излучает, то только непрерывным образом. Даже не вдаваясь в детали, считали само собой разумеющимся, что волна допускает непрерывное изменение, так что всегда возможны бесконечно малые изменения количества излучения.
Совершенно неожиданно Планк отказался от этой идеи, считая ее основной ошибкой. Вместо того чтобы придерживаться концепции непрерывности, он выдвинул революционную мысль о своего рода атомистич~ ности излучения. Твердые тела, сказал Планк, состоят из вибраторов (молекул). Если такое тело излучает на некоторой.определенной частоте (т. е. излучает некоторую определенную длину волны), то оно излучает лишь в количествах, которые могут изменяться скачкообразно; излучаемая энергия является суммой величин, кратных некоторому определенному количеству, которое он назвал квантом. Для такой частоты (длины волны) излучения квант является неизменным. Для любой избранной частоты кв^нт равен этой частоте, умноженной на некоторое постоянное число (одинаковое для всех частот). Это постоянное число очень невелико, но оно точно известно и называется теперь постояннрй Планка. Фундаментальное значение этой новой идеи состояло в том, что в акте излучения — теплового, светового или радиоволн — энергию уже нельзя было рассматривать как непрерывную величину, ее следовало рассматривать как Сумму отдельных дискретных квантов. Важно отметить, что в 1900 г. Планк все еще думал, что кванты представляют собой импульсы непрерывных электромагнитных волн. Не задаваясь вопросом о характере излучения, Планк ввел лишь идею об атомистическом излучении в дискретных Количествах.
На основе этого предположения, а также идеи о том, что молекулы являются простыми осцилляторами, Планк сумел вывести новую формулу для излучения, которая с замечательной степенью точности соответствовала наблюдаемым результатам. Несмотря на это, плохо понятное представление о кванте поначалу было слишком революционным, чтобы оказать заметное влияние, ибо признание его подразумевало полный разрыв с принятыми представлениями о непрерывности излучения, которые служили хорошо и долго и безоговорочно господствовали в физике.
Спустя несколько лет, в 1907 г., молодой немецкий служащий из бюро патентов Эйнштейн показал, что те же самые квантовые идеи можно приспособить для объяснения не только излучения энергии, но и поглощения ее. Воспользовавшись идеей Планка о квантах, Эйнштейн вывел новый закон удельной теплоемкости, полагая, что если излучение происходит квантами, то и поглощение тепла телом должно описываться квантовым механизмом. Простыми математическими методами он вывел новую формулу удельной теплоёмкости (связывающую повышение температуры с количеством поглощенного тепла), в которую вошла та же самая постоянная Планка. Уравнение удельной теплоемкости Эйнштейна очень хорошо соответствует всем
измерениям удельной теплоемкости, лолученным при низких температурах. А при некотором усовершенствовании, введенном несколькими годами позже голландцем Дебаем, квантовая теория удельных теплоемкостей оказалась в исключительно хорошем согласии с результатами наблюдений вплоть до самых низких температур.