Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство

Из примера с модуляцией силы звука камертона можно понять, что рассмотренное различие в радиоприеме является следствием конструктивных особенностей приемников. В опыте с камертонами наше ухо воспринимало только изменения силы звука. В отличие от уха, камертоны, настроенные на соседние близкие частоты, легко обнаружили их реальное присутствие. Это объясняется тем, что камертоны обладают очень острым резонансом. Они легко различают частоты, отличающиеся между собой всего на несколько периодов. Но при этом величина колебаний ножек камертонов остается постоянной. Это значит, что камертоны не воспринимают модуляцию как изменение силы звука. Они воспринимают ее только как появление новых тонов постоянной силы, которые отсутствовали в звуке, испускаемом немодулированным источником.

Вернемся снова к примеру с радиоцентром. Количество и сила новых (так называемых боковых) частот, а также их расположение будут одинаковыми для всех передатчиков нашего радиоцентра и зависят только от характера модулирующих звуков. Если передатчики модулируются чистым звуком одной определенной частоты (например, звуком струны или свистка), то рядом с частотой каждого передатчика возникнут по две новых боковых частоты, симметрично расположенных вокруг несущей. Расстояние между боковой частотой и несущей в точности равно частоте модулирующего звука и не зависит от того, какова частота радиостанции.

При наблюдении рассеянного света дело обстоит совершенно так же. В спектре ртутной лампы можно обнаружить ряд отдельных спектральных линий. Эти линии аналогичны отдельным радиостанциям передающего центра в нашем примере. Каждой спектральной линии, как и каждой радиостанции, соответствует своя частота колебаний. При прохождении света через вещество он рассеивается в стороны, но простые спектральные аппараты не обнаруживают появления при этом новых боковых частот, вызванных колебательными движениями атомов в молекулах. Так как атомы, образующие молекулы, колеблются с гораздо меньшими частотами, чем те, которые соответствуют видимому свету, то боковые частоты очень близки к основным частотам источника света. Вместе с тем эти частоты все же настолько велики, что наш глаз не в состоянии воспринять модуляцию как периодическое изменение силы света. Глаз не успевает следить за столь быстрыми изменениями, и мы ощущаем некоторую среднюю силу света.

Но «достаточно резонансные» оптические приборы, то есть достаточно хорошие спектроскопы или специальные резонансные фильтры, как, например, сосуд с парами ртути, примененный московскими физиками, могут отделить основные линии ртутной лампы от боковых линий, появляющихся в результате комбинационного рассеяния. Сейчас мы знаем, что простые светофильтры, примененные в первой работе Рамана и Кришнана, не могли отделить линии комбинационного рассеяния от света основной линии.

Отдельные линии оптического спектра источника можно уподобить отдельным радиостанциям радиопередающего центра. Линии комбинационного рассеяния, то есть боковые линии, появляются вокруг каждой основной линии, так как все основные линии одновременно модулируются совокупным действием колебательных движений атомов, образующих молекулы рассеивающего вещества.

Итак, в 1928 году было открыто и объяснено замечательное явление комбинационного рассеяния света. Однако как же обстоит дело с теми малыми изменениями, которые искали в 1928 году и не сумели обнаружить Мандельштам и Ландсберг? Правильна ли теория 1918 года?

Окончательный ответ на этот вопрос был дан впоследствии как работами Ландсберга и Мандельштама, впервые обнаружившими такое рассеяние в 1930 году, так и главным образом прекрасными опытами советского ученого Е. Ф. Гросса. По предложению Мандельштама и Ландсберга в Государственном оптическом институте в Ленинграде им были поставлены тщательные опыты, которые привели к точному подтверждению теории Мандельштама. Гросс обнаружил это явление не только в твердых телах, но и в жидкостях, что дало в руки ученых еще одно средство для изучения сложного и интересного вопроса о строении жидкостей. Опыты Гросса вызвали дальнейшие экспериментальные и теоретические исследования. Советский физик Л. Д. Ландау совместно с чешским физиком Г. Плачеком показали, что наряду с флуктуациями плотности следует учитывать флуктуации температуры. В то время как первые рассасываются путем распространения упругих волн, вторые выравниваются вследствие теплопроводимости.

Из лаборатории в промышленность

Исследования комбинационного рассеяния света не только создали новую главу в науке, но и дали важное оружие промышленности. Достаточно сказать, что за полвека, прошедших после открытия комбинационного рассеяния, опубликовано несколько тысяч научных работ в этой области. Значительное число этих работ принадлежит советским физикам, ученикам и сотрудникам академиков Мандельштама и Ландсберга, и индийским ученым школы Рамана.