Кудрявцев Степанович - Курс истории физики

Знаменитые опыты Ньютона с дисперсией света познакомили физиков с основным фактором, обусловливающим дисперсию света, зависимость показателей преломления от цветности луча. Успехи волновой оптики привели к численной характеристике цветности света — длине волны, и закон, открытый Ньютоном, означал на языке волновой теории, что показатель преломления является функцией длины волны: n = f(λ).

Ньютон нашел качественное выражение этого закона: показатель преломления возрастает от красного конца спектра к фиолетовому. На языке волновой оптики это означает, что показатель преломления возрастает с уменьшением длины волны. Такая дисперсия получила впоследствии название нормальной.

«До 1870 г., — писал Д.С.Рождественский в своей классической работе «Аномальная дисперсия в парах натрия», — экспериментаторов интересовал исключительно нормальный ход дисперсии в прозрачных средах. Известен был, правда, опыт Леру, указавший на увеличение показателя преломления при возрастании длины волны внутри полосы поглощения, но этот факт не обратил на себя особенного внимания исследователей. С 1870 по 1875 г опытами Христиансена и Кундта связь между аномальной дисперсией и поглощением была установлена с неоспоримостью».

Датский физик К. Христиансен, впоследствии учитель Бора, наблюдал в 1870, 1871 и 1872 гг. аномальную дисперсию в призме, заполненной раствором фуксина (Леру наблюдал аномальную дисперсию в 1862 г. в парах иода). За Христиансеном исследовал дисперсию целого ряда красящих веществ учитель П. Н. Лебедева Август Кундт. Он установил, что перед каждой полосой поглощения, если к ней приближаться со стороны длинных волн, показатель преломления резко возрастает. В дальнейшем Кундту удалось наблюдать аномальную дисперсию в парах натрия (1880), использовав метод скрещенных призм, предложенный еще Ньютоном. Второй призмой при этом служил кусочек натрия в пламени бунзеновской горелки. В 1871 г. В. Зеллмейер (1836—1904) дал теорию дисперсии, объясняющую и аномальную дисперсию. Основная идея теории Зеллмейера состояла в учете влияния резонирующих молекул, вкрапленных в эфир, на скорость распространения световой волны. Эта же идея была разработана с электромагнитной точки зрения Гельмгольцем, Друде, фогтом, Лоренцем, Планком и привела в конечном счете к формулам:

где n — показатель преломления, k — коэффициент поглощения, константы а, b, λ' меняются от слагаемого к слагаемому и в разных теориях имеют несколько различные значения.

Из экспериментаторов наибольших успехов добился американский оптик Роберт Вуд (1868—1955), построивший кривую паров натрия (1902—1904), используя метод скрещенных призм.

Рис. 75. Фотографии 'крюков'

Д. С Рождественский развил метод скрещенных интерферометра и спектроскопа, предложенный итальянским физиком Пуччианти в 1901 г. Он указал, что «этот метод, простой, элегантный и чувствительный, был предложен в 1875 г. Е. Махом и применялся (только качественно) Г. Ознобишиным». «Но этот путь, — как пишет Рождественский далее, — был забыт, и через 30 только лет, не зная, по-видимому, об опытах Маха и Ознобишина, его вновь применил Пуччианти».

Д С. Рождественский видоизменил и усовершенствовал установку Пуччианти. Введя в интерферометре на пути одного из интерферирующих пучков стеклянную пластинку, он добился изгибания полос в области поглощения, что позволило судить о ходе показателя преломления внутри самой области поглощения («метод крюков»). Знаменитые фотографии крюков, сделанные Рождественским, привлекли внимание выдающихся оптиков мира — Р. Вуда, П. Друде, А. Маикельсона, высоко оценивших метод Рождественского.

Работа «Аномальная дисперсия в парах натрия», вышедшая в 1912г.,была представлена Рождественским в ученый совет Петербургского университета в качестве магистерской диссертации. После успешной защиты ему была присвоена ученая степень магистра, и он был утвержден приват-доцентом Петербургского университета.

В 1915 г. Д. С. Рождественский защитил докторскую диссертацию на тему «Простые соотношения в спектрах щелочных металлов» и был утвержден руководителем физического института университета, а с 1916 г. стал профессором Петербургского университета.

Одновременно Рождественский интенсивно работал над вопросами производства оптического стекла в России. Война лишила Россию оптического стекла, которое она получала из Германии, и для нужд армии и промышленности надо было создать свое стекло. Эту задачу Рождественскому и его сотрудникам удалось решить уже после Октября, когда Рождественский с неутомимой энергией взялся за организацию Оптического института—«того учреждения нового типа, в котором неразрывно связывались бы научная и техническая задачи».

Рождественский был убежден, что институты, в которых осуществляется тесная связь науки и техники, «должны повести к невиданному еще расцвету науки и техники». Эти мысли он высказывал в упоминавшемся выше отчетном докладе 15 декабря 1919 г., который был опубликован в «Трудах Оптического института» в 1920 г. под названием «Спектральный анализ и строение атома». Доклад содержал развитие бо-ровской теории строения атома. Рождественский рассматривает спектры щелочных металлов, устанавливает во-дородоподобный характер спектров, получаемых перескоком оптического электрона с отдельных орбит, и усложненную картину для проникающих орбит, указывает, что происхождение дублетов должно быть связано с магнитными свойствами электронов. Обстоятельный доклад Д. С. Рождественского привлек внимание зарубежных физиков и был высоко оценен Бором.

Рождественский глубоко верил в возможность решения в недалеком будущем проблемы атомной энергии и считал, что к решению этой важнейшей задачи должны быть привлечены тысячи ученых и что это решение будет иметь огромное социальное воздействие. Д. С. Рождественский организовал в голодном и холодном Петрограде в 1920 г. Атомную комиссию, в работе которой принимали участие, кроме Д. С. Рождественского, А. Н. Крылов, А. ф. Иоффе, Н. И. Мусхелишвили, Ю. А. Крутков и многие другие видные ученые, а также научная молодежь.

Обширная научная и организационная деятельность Д. С. Рождественского была высоко оценена. В 1925 г. он был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, а в 1929 г.— ее действительным членом. Его горячая приверженность идее связи науки и техники с особой силой прозвучала в выступлении на мартовской сессии 1936 г. Академии наук по докладу академика А. ф. Иоффе. На этой же сессии он выступал с докладом о работах Оптического института.