Статьи и речи - Максвелл Дж.К.
Скачать (прямая ссылка):
звуковая волна идет дальше и дальше, оставляя воздух за собой в покое. G
другой стороны, теплота никогда не исходит из горячего тела без того,
чтобы не перейти к более холодному телу, так что энергия звуковой волны
или всякая иная форма энергии, распространяющаяся так, что из одной части
среды целиком вся переходит в другую, не может быть названа теплотой.
Теперь мы должны обратить наше внимание на класс молекулярных движений,
настолько же замечательных своей правильностью, насколько тепловые
движения замечательны своей неправильностью.
Посредством спектроскопа найдено, что свет, испускаемый раскаленными
телами, бывает различен, смотря по состоянию их сгущения. Когда они
находятся в состоянии крайнего разрежения, спектр их света состоит из
ряда резко отграниченных светлых линий. Когда вещество становится
плотнее, спектр стремится сделаться непрерывным либо так, что линии
становятся шире и расплывчатее, либо так, что между ними появляются новые
линии и полосы, пока спектр во всю длину не утратит всех своих
характерных линий и не сделается тождествен со спектром твердых тел,
нагретых до той же температуры.
Следовательно, колеблющиеся системы, служащие источником испускаемого
света, должны колебаться различно в том и другом случаях. Когда спектр
состоит из нескольких ярких линий, движение системы должно слагаться из
соответствующего числа типов гармонического колебания. Чтобы могла
появиться резко определенная яркая линия, колебательное движение, ее
производящее, должно с совершенной правильностью сохраняться в течение
нескольких сотен или тысяч колебаний. Если движение каждого из
колеблющихся тел сохраняется лишь в продолжение малого числа колебаний,
то как бы правильны ни были колебания каждого тела, пока они длятся, все-
таки при анализе призмой мы найдем, что результирующее возмущение
светоносной среды содержит, кроме части, производимой правильными
колебаниями, и другие движения,
141
зависящие от того, что каждое отдельное колеблющееся тело приходит в
движение и прекращает свои колебания, и это обнаруживается в виде
расплывчатого свечения, простирающегося на всю длину спектра. Стало быть,
спектр ярких линий показывает, что колеблющиеся тела, придя в движение,
некоторое время колеблются в соответствии с условиями их внутреннего
строения, прежде чем их движение будет возмущено внешними силами.
Следовательно, как кажется, спектроскоп 'свидетельствует, что каждая
молекула разреженного газа в течение большей части своего существования
находится в таком удалении от всех остальных молекул, что, ничем не
возмущаемая, совершает свои колебания правильным образом. К такому же
заключению мы пришли и ранее, исходя из соображений другого рода.
Мы можем, следовательно, рассматривать яркие линии спектра газа как
результат колебаний, совершаемых молекулами в то время, как они описывают
свободные пути. Когда две молекулы после соударения отделяются одна от
другой, то каждая из них находится в состоянии колебания, происходящего
от неодинакового действия на различные части этой молекулы во время
соударения. Поэтому хотя центр массы молекулы, описывающей свободный
путь, движется с равномерной скоростью, части молекулы имеют
колебательное движение по отношению к центру массы всей молекулы, и
испускаемый свет и есть это возмущение свегоно'сной среды, сообщаемое ей
колеблющимися молекулами.
Колеблющуюся молекулу можно сравнить с колокольчиком. Если ударить в
колокольчик, он придет в движение. Это движение слагается из
гармонических колебаний с несколькими периодами, и каждое из них
действует на воздух, производя тоны различной высоты. Когда колокольчик
сообщает свое движение воздуху, эти колебания необходимо затухают, одни
скорее, другие медленнее, так что звук содеряшт меньшее и меньшее число
нот, и, наконец, будет слышаться только основной тон колокольчика *. Если
мы предположим, что у нас имеется множество колокольчиков, совершенно
подобных друг другу, и что мы ударяем в них, сперва в один, потом в
другой без
* Часть энергии движения, в случае колокольчика, рассеивается в веществе
колокольчика вследствие вязкости металла и при-
142
всякой правильности, но так, однако, что в среднем, сколь ко
колокольчиков приведем в движение в одну секунду, столько же и в другую,
и притом еще так, что в среднем в каждый колокольчик вторично будем
ударять не прежде, чем он перестанет звучать, то в результате мы услышим
непрерывный звук, слагающийся из звуков, издаваемых колокольчиками во
всех состояниях колебания, начиная от удара в колокольчик и кончая
финальным звучанием затухающего основного тона.
Пусть теперь колокольчиков будет меньше, число же ударов в секунду пусть
будет такое же, как и прежде. И пусть теперь каждый из колокольчиков
будет получать удар раньше, чем он перестанет колебаться, так что в
результирующем звуке будет слышаться меньше основного тона и больше
начального звона. Пусть, наконец, останется один колокольчик, который,
