В конце XIX в. стало уже всеобщим мнение, что свет представляет собой волну электромагнитной природы. Правда, не все еще явления удалось объяснить, но считалось, что самое важное уже объяснено и остается только доработать волновую теорию света, чтобы с ее помощью понять все остальные явления, связанные со светом.
Оптимизм этот, однако, был преждевременным. Анализ этих, казалось бы, второстепенных явлений показал, что следует с самого начала пересмотреть взгляды на природу света, и в результате были заложены основы современной теории не только света, но и строения атома и созданы условия, которые по прошествии некоторого времени привели к созданию лазера.
Можно было бы назвать много казавшихся в конце XIX в. второстепенными явлений. Они были связаны с взаимодействием света с материей, главным образом с его поглощением материей и свечением тел.
Проблема номер один — спектр абсолютно черного тела.
Кто не видел, как помещенная в огонь проволочка начинает светиться: сначала темно-красным цветом, затем по мере того как растет ее температура, — красным, красно-оранжевым и т. д. (в зависимости от того, насколько высока температура пламени)? Почему светятся нагретые тела? Как связан цвет испускаемого ими света с температурой? Такие вопросы задавались, конечно, с давних пор. Физики начали систематически задумываться над ними и искать на них ответы только в XIX в. Прежде всего они придали этим вопросам более строгую форму и упростили объект исследований.
Как сообщает ресурс anglofil.com Более строгая форма заключалась в том, что излучение, испускаемое исследуемым объектом, пропустили через призму и получили спектр излучения светящегося тела. Затем измерили интенсивность света в каждом участке спектра, получив спектральное распределение интенсивности этого излучения. Оказалось, что различным телам соответствуют различные кривые, несмотря на то что температура светящихся тел была одинаковой. Выяснилось, что спектр излучения тела зависит от особенностей этого тела. Стремясь к установлению в первую очередь общих закономерностей, следовало как-то избавиться от этих особенностей и найти тело, универсальное в том смысле, чтобы его спектр представлял в какой-то мере спектры всех тел, встречающихся в природе.
Такое тело получило даже специальное название — это абсолютно черное тело, которое полностью поглощает все падающее на него излучение. Возможно ли вообще существование такого тела? Строго говоря, нет. Однако можно построить приближенную модель, свойства которой будут очень близки к свойствам абсолютно черного тела. Таким почти абсолютно черным телом может быть, например, видимая через замочную скважину внутренность комнаты с тщательно завешенными окнами и стенами, окрашенными матовой черной краской. В такой скважине безвозвратно пропадает любое излучение, что означает, что оно полностью поглощается. В лабораториях используются, конечно, меньшие и гораздо более утонченные модели, но в сущности это всегда выполненные из соответствующих материалов контейнеры с маленьким отверстием, через которое можно заглянуть внутрь.
Такую модель нужно нагреть до соответствующей температуры, определить и измерить спектр ее излучения, а результаты нанести на график. Получится кривая, которая описывает спектр излучения абсолютно черного тела при данной температуре. Сразу же после получения этой кривой перед теорией стала конкретная и на первый взгляд невинная задача: на основании теоретических соображений получить формулу, описывающую эту кривую.
Попытки решить эту задачу на основе волновой электромагнитной теории света оказались безуспешными. Были, правда, получены выражения, которые верно описывали ход экспериментальной кривой, но одно из них — только в области коротких волн, а другое — только в области длинных волн. Получить выражение, правильно описывающее всю кривую, никому еще не удавалось.
