В частности, если предположить, что все эти атомы возбуждаются точно так, как показано у нас на рисунке 21.9, то они увидят лишь одну линию этого спектра, примерно соответствующую линии перехода в атоме водорода между орбитой 2 (Бор говорит – «между уровнем энергии квантового числа n = 2») и орбитой 1 (на этой последней терминологии – «орбита 1» – мы можем уже настаивать в нашей квантовой физике). То есть время переходного процесса огибающей (
) обязано соответствовать той планковской частоте ν в знаменитой формуле Планка,
где частота ν будет соответствовать конкретной единичной спектральной линии, которую видят в микроскопы спектроскописты в виде-образе «длины волны». Эта «длина волны» – это расстояние между последовательными светлыми линиями (именно эти «светлые линии» видят в микроскоп исследователи). Измерив же это расстояние – как длину волны колебательного процесса, воспринимаемого «на глаз» в виде светлых и тёмных полосок в окуляре микроскопа, они вычисляют частоту этого процесса (как какого-нибудь светового луча данной частоты, падающего на экран – «измерительную дифракционную решётку»), по формуле:
Ниже по тексту мы приведём конкретную методику вычисления конкретной спектральной линии.
Ещё раз, но уже – более понятно для школьника, то есть – без обращения к фурье-преобразованиям. Глядя на нижнюю диаграмму рисунка 21.9, мы видим то, как атом, быстро возбудившись, затем «медленно» успокаивается. При этом электрон движется по эллипсо-подобной орбите, медленно приближаясь «круг за кругом» к первой круговой атомной орбите. В переходном процессе левого атома электрон большую часть времени смещён в сторону пробного заряда точки 5, то есть атом суммой двух «зарядов» (электрона и протона) излучает всегда усреднённую отрицательную амплитуду поля E. В правом атоме электрон в среднем смещён дальше от точки 5, чем «стоящий на месте» положительный протон. Поэтому здесь атом излучает усреднённое положительное поле для точки 5. То есть в среднем за весь переходный процесс левый атом будет излучать в точку 5 только сплошь отрицательные кванты энергии, а правый атом – только положительные кванты энергии. Но спектроскописты никогда не видят излучение отдельного атома. Они воспринимают процесс излучения сразу многих атомов. А эти возбуждения большого количества атомов всегда подчинены закону больших чисел. Который говорит о том, что, например, в газе число «положительных» атомов, излучающих в данное мгновение положительный квант энергии в точку наблюдения за газом, с большой степенью точности равно числу «отрицательных» атомов, излучающих в эту же точку в это же мгновение «отрицательные» кванты энергии.
Поэтому общий поток фотонов, падающих на измерительный прибор физиков (например, на дифракционную решётку) будет состоять из большого количества положительных и отрицательных полуволн – как отдельных положительных и отрицательных «квантов энергии». И поскольку этих положительно-отрицательных пар квантов энергии будет, с большой степенью точности, одинаковое количество, то их сумму можно выстраивать-рассматривать в виде некоторого непрерывного (а на самом деле – чётко прерывного) синусоидального сигнала. Частота этой суммарной синусоиды будет соответствовать двум полу-периодам огибающей переходного атомного процесса. То есть полупериод этой синусоиды (именно полупериод, а не полный период) будет говорить о том, за какое время успокаивается переходный процесс после каждого возбуждения каждого конкретного атома.
Но чем могут быть вызваны те источники возбуждений в газе, которые в виде квантов энергии у нас на рисунке налетают на электроны точек 1 из точек 4? В простейшем случае они могут быть вызваны, например, процессами столкновений отдельных атомов в газе водорода. Атомы сталкиваются друг с другом своими отрицательными «электронными облаками». То есть к орбитальному электрону данного атома сначала приближается орбитальный электрон другого атома, который излучает в сторону первого (в ближней зоне между двумя близкими почти соприкасающимися атомами) свой «квант энергии» отрицательной полярности, то есть тот квант, о котором мы говорили в самом начале пояснений, касающихся рисунка 21.9.