..эхх...не день...а черти что...решил поразмышлять....
Излучение энергии микросистемой всегда происходит в виде неделимых квантов. Точно так же и поглощение энергии микросистемой возможно только определенными порциями. Микросистему удается перевести в состояние с большей энергией с помощью электромагнитного излуче ния лишь определенной частоты. В силу целого ряда при чин, которые мы не будем анализировать, энергетические уровни в реальных микросистемах не определены точны ми значениями энергии, а имеют некоторую ширину. Это значит, что частота излучаемых или поглощаемых систе мой квантов может изменяться в определенных пределах. Если же частота кванта не укладывается в границы, обу словленные шириной энергетического уровня, то такой квант не может быть поглощен системой. С его помощью нельзя перевести систему в возбужденное состояние, хотя энергия кванта может быть даже больше, чем это необхо димо для возбуждения системы. Так, например, не может произойти возбуждения изображенной на рис. 57 микро системы с помощью кванта, энергия которого равна так как для того чтобы перевести систему в энергетиче ское состояние E2, энергия кванта Е1 мала, а для перехо да системы в состояние Е1 должна поглотиться только часть кванта, что невозможно, поскольку квант неделим.
Рассмотрим теперь конкретную микросистему, а имен но: ядра атомов железа Fe57, имеющих массовое число А = 57. В ядре такого атома может быть уровень, который отстоит от основного уровня на 14,4 килоэлектронвольта (кэв). Рассмотрим теперь (мысленно) такой случай: име ются два образца железа Fe57. Предположим, что в пер вом из них ядра Fe57 находятся на первом возбужденном уровне, а во втором — на основном уровне. В идеальном случае могло бы происходить следующее. Ядра железа в первом образце могли бы спонтанно (самопроизвольно) переходить в основное состояние, излучая кванты с энергией, равной в точности 14,4 кэв.
Рис. 57. Схема энергетических состоянии микросистемы
Излученные кванты могли бы поглощаться ядрами атомов Fe57 другого об разца, которые благодаря этому перешли бы в первое возбужденное состояние. Таким образом, могло бы проис ходить резонансное поглощение излучения вторым образ цом. Однако в реальных опытах дело обстоит сложнее: ядра Fe57 не свободны, а находятся в поле кристаллической решетки, они связаны друг с другом. Это вызывает раз личные дополнительные явления, которые препятствуют возникновению резонансного поглощения. Тем не менее
при соблюдении определенных условий можно вызвать ре зонансное поглощение для ядер Fe57 в реальных условиях. Такое резонансное поглощение называют по имени его первооткрывателя эффектом Мессбауэра.
Ширина энергетических уравнений в ядрах в общем очень мала. Например, у ядер железа Fe57 уровень, соот ветствующий энергии 14,4 кэв, имеет исключительно ма лую ширину (размытие), не превышающую 10-8 эв. Не значительная ширина уровня приводит к тому, то резо нансное поглощение прекращается уже при очень малых отклонениях энергии квантов от данной величины. Этим и воспользовался Паунд в своих опытах. В качестве источника излучения в опытах Паунда использовались не Fe57, а ядра Со57. Это было связано с тем, что возбужде ние ядер Fe57 было бы довольно сложной задачей, ядра же Со57 радиоактивны и самопроизвольно излучают кван ты с энергией 14,4 кэв 27.
Источник излучения в опытах помещали наверху баш ни на высоте 21 м. Измерения резонансного поглощения проводили внизу башни. Оказалось, что резонансное пог лощение ядрами Fe57 излучения, приходящего сверху, бы ло нарушено. При обработке результатов опыта установи ли, что частота квантов, приходящих с высоты 21 м, уве личилась на 2,5*10-13% первоначальной частоты. Путем непосредственного измерения удалось показать, что благо даря более слабому гравитационному полю, наверху баш ни время течет несколько быстрее, чем внизу башни. Опыт Паунда повторяли многократно, результат был один и тот же: чем сильнее гравитационное поле, тем медленнее течет время. При этом зависимость скорости течения вре мени от силы гравитационного поля была именно такой, как утверждает общая теория относительности.
Проиллюстрируем точность описанного выше опыта. Человек, который все время находился на земной поверх ности, постареет за 80 лет на 0,00001 секунды меньше дру гого, проведшего все это время в башне на высоте 21 м.
Использование эффекта Мессбауэра позволило прове рить и другие положения общей теории относительности.
Выше мы говорили, что согласно принципу эквивалент ности любое гравитационное поле в небольшой области пространства и в течение короткого промежутка времени можно рассматривать как эффект, обусловленный уско ренным движением, и наоборот. Отсюда следует, что гра витационное «красное смещение» спектральных линий можно также вызвать с помощью ускоренного движения. Для проверки этого вывода проделали следующий опыт: источник излучения Со57 поместили на поверхности ци линдра диаметром 13,28 см и начали вращать цилиндр со скоростью 500 об/сек. Используя резонансное поглощение, измеряли энергию квантов, излученных из вращающего ся цилиндра, с помощью неподвижной мишени, содержащей ядра Fe57. Методика была такой же, как и в преды дущем опыте. И, действительно, оказалось, что кванты, попавшие из вращающегося цилиндра на мишень, вели себя так, как если бы они пришли из более сильного грави тационного поля — они теряли энергию. Происходило красное смещение спектральных линии, притом именно на такую величину, как предсказывает теория. Этот прямой эксперимент показал, что на вращающемся ци линдре время течет медленнее, чем в лаборатории.