Як народжуються та вмирають кванти
Ви ввійшли до кімнати і повернули вимикач. Засвітилася лампочка, освітлюючи стіни, стелю, підлогу і всі предмети, що тут знаходяться. Але ви вимкнули лампочку, і кімната знову поринула в темряву.
Звідки ж взялися кванти світла, коли горіла лампочка, і куди вони зникли, коли вона згасла? Невже кванти виникли «з нічого» і так само безвісти зникли?
Але ще М. В. Ломоносов писав: «Усі зміни в натурі трапляються такого суть стану * що скільки чогось у одного тіла забереться, стільки долучиться до іншого. Так, якщо де вбуде кілька матерії, то помножиться в іншому місці »… «Цей загальної природної закон простягається і в самі правила руху: бо тіло, що рушить своєю силою інше, стільки ж вони у себе втрачає, скільки повідомляє іншому, яке від нього рух отримує».
У застосуванні до розглянутого нами явищу це означає, що при випромінюванні світла тіло, що світиться, «щось» втрачає, зате освітлюване «щось» набуває. Це "щось", очевидно, і є світлові кванти. Виникає цілком природне питання — звідки беруться всі ці кванти, які випромінюють тіла, що світяться.
Ми вже говорили, що електрони в атомах можуть знаходитись на різних енергетичних рівнях. Якщо електрон опиниться на одному з підвищених рівнів, то, пробувши там дуже недовго, він повертається на будь-який з рівнів нижче, зокрема, на найнижчий, так званий нормальний рівень. Надлишок енергії, що звільняється при таких переходах, може випромінюватись у вигляді кванта світла, енергія якого дорівнює різниці
енергій електрона на верхньому та нижньому рівнях. Якщо ж має місце зворотний процес - попадання на атом світла від стороннього джерела, то квант, поглинаючись, переведе один з електронів на більш високий енергетичний рівень, тобтовикличе збудження.
Було б, однак, зовсім невірно уявляти, що квант, поглинувшись атомом, «сидить» у цьому збудженому атомі, а потім при випромінюванні «вискакує» з нього. Правильніше сказати, що атом і квант, взаємодіючи, перетворюються на збуджений атом, а при зворотному процесі, при випромінюванні, збуджений атом перетворюється на дві інші частинки - нормальний атом і квант.
На перший погляд може здатися, що тут не дотримується закону збереження матерії. Квант, нібито, може з нічого народжуватися або зникати. Насправді це не так. Доведено, що перетворення збудженого атома на нормальний атом і квант або зворотне перетворення нормального атома і кванта на збуджений атом відбувається при повному дотриманні закону збереження енергії.
Але за сучасними фізичними уявленнями між двома основними величинами, які характеризують властивості матерії, що рухається, тобто між енергією і масою, завжди існує строга