Свет — мое призвание - [26]

Шрифт
Интервал

Тонкие опыты были осуществлены в очень нелегких условиях. В те времена в институте не было ни лаборантов, ни уборщиц, сотрудники сами приводили свои комнаты в порядок. Вадим Леонидович Левшин вспоминал, что в 1924 году в нашей стране в связи с празднованием двухсотлетия со дня основания Академии наук ожидался большой приток иностранных гостей. Готовясь к этому событию, Сергей Иванович и Вадим Леонидович долго мыли окна, полы, наводили порядок на лабораторных столах. В лаборатории побывала группа немецких физиков во главе с Максом Планком, который был приятно удивлен совершенством научных установок у московских коллег.


Человек, увидевший световые кванты


Неудачи не остановили Вавилова. Он все более утверждался в мысли о справедливости квантовых представлений о природе света. Наконец он решил разработать экспериментальный метод, позволяющий непосредственно наблюдать за поведением отдельных фотонов. При постановке столь тонких опытов необходимо работать со световыми потоками предельно малых интенсивностей, а следовательно, и с очень чувствительным приемником света, способным регистрировать весьма малое число световых квантов. В 1929 году в Институте физики и биофизики Сергей Иванович вместе с Верой Ивановной Федоровой осуществил первые обнадеживающие эксперименты. Однако у него не было уверенности, что обнаруженный небольшой эффект не вызывался, по его словам, психофизиологическими факторами.

В 1932 году увидела свет работа немецких исследователей Р. Барнеса и М. Черни, которые попытались обнаружить квантовые флуктуации света (случайные отклонения числа испущенных световых квантов от среднего значения числа квантов в световом потоке) при помощи адаптированного в темноте человеческого глаза. Вавилов заметил много слабых мест в этой работе. Он провел серию классических опытов по изучению квантовых флуктуаций света. Работы были выполнены совместно с Евгением Михайловичем Брумбергом, Зиновием Михайловичем Свердловым, Татьяной Владимировной Тимофеевой и К. В. Паншиным. Они продолжались на протяжении десяти лет в Государственном оптическом институте и были завершены в 1942 году.

Идея опытов сводилась к следующему. У основных оптических характеристик предельно слабых световых потоков (освещенность, сила света и т. д.) со временем должны наблюдаться случайные (статистические) флуктуации значений. Такие флуктуации имеют квантовую природу. Они вызываются тем, что каждая молекула излучающего вещества светится спонтанно, независимо от остальных молекул. Это должно приводить к квантовым временным флуктуациям основных характеристик свечения. Такие флуктуации не зависят от температуры и проявляются при любом сильном ослаблении энергии исследуемого светового потока, когда в приемник попадает лишь очень небольшое число квантов в единицу времени.

Вавилову понравилась идея использования глаза, адаптированного к темноте, в качестве приемника света. По существу, еще в 1920 году он сам применил эту идею в экспериментах по проверке выполнимости закона Бугера для предельно слабых световых потоков. Человеческий глаз — сложный приемник света. Его светочувствительными элементами служат палочки и колбочки. Палочки, располагаясь в периферической части сетчатки глаза, обладают большой чувствительностью, но не реагируют на различия в цвете. Колбочки находятся в основной, центральной, части сетчатки. Они менее чувствительны, зато позволяют различать цвета и мелкие детали рассматриваемого предмета. Благодаря всему этому человек обладает двумя зрениями — дневным, или основным (связанным с раздражением колбочек), и сумеречным, или периферическим (связанным с раздражением палочек).

В обычных условиях действуют одновременно оба зрения. Однако при малых освещенностях световое ощущение получается за счет сумеречного зрения. При переходе от значительных интенсивностей света к слабым глаз вначале ничего не видит. Однако со временем (через 30 — 40 минут) он начинает различать предметы — включается сумеречное зрение. Такой процесс принято называть адаптацией. Чувствительность полностью адаптированного глаза очень велика. Это и натолкнуло Р. Барнеса и М. Черни на мысль использовать глаз в своих опытах. Но результаты этих опытов оказались ошибочными. По словам Вавилова, они проводились так, что никак нельзя было избежать многочисленных сильных физиологических флуктуаций, хорошо известных физиологам и психологам и гораздо более заметных и резких, чем ожидаемые квантовые флуктуации.

Сергей Иванович в деталях проанализировал причины ошибок этих исследований, оценил правильность их замысла и решил воспользоваться им для постановки собственных экспериментов. Пригодился опыт работы со световыми потоками малых интенсивностей, который он приобрел при проверке выполнимости закона Бугера. Как и тогда, ученый воспользовался высокой чувствительностью глаза, по его словам, самого тонкого, универсального и могучего органа чувств, обладающего способностью получать световое впечатление при попадании в него за время около 0,1 секунды лишь нескольких десятков световых квантов. Не менее важно было и другое свойство глаза, выражающееся в существовании у него порога зрительного ощущения. Если число квантов, попавших на сетчатку, будет меньше числа квантов, соответствующего этому порогу, то глаз не увидит вспышки. Вавилов предложил метод исследований квантовых флуктуаций света, основанный именно на этом свойстве глаза.


Рекомендуем почитать
Тудор Аргези

21 мая 1980 года исполняется 100 лет со дня рождения замечательного румынского поэта, прозаика, публициста Тудора Аргези. По решению ЮНЕСКО эта дата будет широко отмечена. Писатель Феодосий Видрашку знакомит читателя с жизнью и творчеством славного сына Румынии.


Петру Гроза

В этой книге рассказывается о жизни и деятельности виднейшего борца за свободную демократическую Румынию доктора Петру Грозы. Крупный помещик, владелец огромного состояния, широко образованный человек, доктор Петру Гроза в зрелом возрасте порывает с реакционным режимом буржуазной Румынии, отказывается от своего богатства и возглавляет крупнейшую крестьянскую организацию «Фронт земледельцев». В тесном союзе с коммунистами он боролся против фашистского режима в Румынии, возглавил первое в истории страны демократическое правительство.


Мир открывается настежь

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Правда обо мне. Мои секреты красоты

Лина Кавальери (1874-1944) – божественная итальянка, каноническая красавица и блистательная оперная певица, знаменитая звезда Прекрасной эпохи, ее называли «самой красивой женщиной в мире». Книга состоит из двух частей. Первая часть – это мемуары оперной дивы, где она попыталась рассказать «правду о себе». Во второй части собраны старинные рецепты натуральных средств по уходу за внешностью, которые она использовала в своем парижском салоне красоты, и ее простые, безопасные и эффективные рекомендации по сохранению молодости и привлекательности. На русском языке издается впервые. В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.


Джованна I. Пути провидения

Повествование описывает жизнь Джованны I, которая в течение полувека поддерживала благосостояние и стабильность королевства Неаполя. Сие повествование является продуктом скрупулезного исследования документов, заметок, писем 13-15 веков, гарантирующих подлинность исторических событий и описываемых в них мельчайших подробностей, дабы имя мудрой королевы Неаполя вошло в историю так, как оно того и заслуживает. Книга является историко-приключенческим романом, но кроме описания захватывающих событий, присущих этому жанру, можно найти элементы философии, детектива, мистики, приправленные тонким юмором автора, оживляющим историческую аккуратность и расширяющим круг потенциальных читателей. В формате PDF A4 сохранен издательский макет.


Верные до конца

В этой книге рассказано о некоторых первых агентах «Искры», их жизни и деятельности до той поры, пока газетой руководил В. И. Ленин. После выхода № 52 «Искра» перестала быть ленинской, ею завладели меньшевики. Твердые искровцы-ленинцы сложили с себя полномочия агентов. Им стало не по пути с оппортунистической газетой. Они остались верными до конца идеям ленинской «Искры».


Цепная реакция идей

Книга посвящена жизни и научному творчеству шести выдающихся ученых-физиков XX века, сыгравших исключительную роль в развитии физики атомного ядра и элементарных частиц. Это англичанин Эрнест Резерфорд, советские ученые П.Л. Капица, Я.И. Френкель, И.Е. Тамм, французы Ирен и Фредерик Жолио-Кюри.


Геометрия и «Марсельеза»

Марат сравнивал его с послушной тягловой лошадью; жирондистка Ролан — с каменотесом и медведем; для роялистов он был извергом, убийцей короля; Наполеон считал его простодушным, бескорыстным ученым, человеком, неспособным убить даже курицу. Все эти оценки относятся к Гаспару Монжу — одному из классиков естествознания, математику, механику, химику, металлургу, машиноведу, создателю начертательной геометрии. И активному деятелю Великой) французской революции 1789–1794 гг., чем и объясняются столь противоречивые оценки его личности.Книга рассказывает о его жизни и творчестве и предназначена для широкого круга читателей.