Когда я защищал свою дипломную работу, а было это в 1969-м году на кафедре оптики и спектроскопии физического факультета МГУ, то мой научный руководитель Вера Владимировна Лебедева высказалась обо мне в том плане, что я склонен подмечать всякие технические мелочи, на которые другой человек особого внимания и не обратит, но которые, оказываются в действительности очень важны в научной работе.
Не назвал бы эту черту своего характера дотошностью. Скорее, природная склонность к созерцательности оформилась в мировоззренческий подход, который я назвал бы методом пристального вглядывания.
Раз уж заговорил о дипломной работе, приведу два примера.
Для измерения спонтанного излучения, идущего от кварцевой трубки аргонового лазера, использовался спектрометр с фотоумножителем в качестве чувствительного элемента. Этот самый фотоумножитель охлаждался азотом (для чего рядом стоял сосуд Дьюара), и представлял собой ценную вещь. Мне было сказано, что не стоит выставлять его на яркий свет даже в отключённом состоянии - дескать, это может привести к ухудшению шумовых характеристик.
Ну, не стоит, значит не стоит, и я берёг его входное окно от света. И даже в него особенно не заглядывал - как установить ФЭУ на спектрометр, и так было ясно - сбоку от наружного корпуса выходил фланец, по центру которого и надо было вывести излучение.
Всё прекрасно работало, вот только стабильные результаты не особо получались. Они процентов на 20, менялись ото дня на день.
На что мы только не грешили - и давление в разрядной трубке, и ток тщательно измеряли, и фокусирующую оптику протирали. Нестабильность оставалась.
Тут я задал своим научным руководителям вопрос - а достаточно ли однородна чувствительность площадки катода ФЭУ? Может быть, если спектральная линия отклоняется по площадке чуть-чуть от прежнего места, то и сигнал от ФЭУ на 20% изменится?
Нет, сказали мне, такого не может быть. Катод ФЭУ очень однороден по своей чувствительности, по крайней мере, в центре своей площадки.
И тут я проделал эксперимент, который некоторым может показаться глупым - я развернул ФЭУ относительно оси его крепления, теперь он располагался не вертикально, а горизонтально. Идея была в том, что спектральная линия, выходящая из спектрометра, будучи вертикально ориентированной, попадёт на другие участки катода ФЭУ, таким образом версия о неравномерной чувствительности катода может быть проверена.
Результат был не таким, какой я ожидал. Сигнал от ФЭУ не то, что уменьшился или увеличился. Однако, в этом положении ФЭУ измерения стали куда более стабильными! Прекрасно, сказал я, можно так измерения и проводить.
Но описанное свойство ФЭУ казалось очень странным.
И вот тут-то я, на свой страх и риск, отсоединил ФЭУ, осветил его входное окно и посмотрел на него. И что я в глубине фланца увидел? Увидел нити сетки, расположенные перед катодом. Вот вам и "свойство" ФЭУ!
Бог весть каким целям служила эта сетка, я уж это забыл, но она превосходно затеняла спектральную линию, когда та на неё попадала.
Нужно было только чуть сдвинуть ФЭУ от центра, что мы и сделали. Последующие измерения были проделаны вполне успешно.
Пример второй. Не столь простецкий.
Изучалась населённость рабочих уровней аргонового лазера, для этого собственно и измерялось спонтанное излучение, идущее с них. Поскольку комбинаций для лазерного перехода в аргоновом лазере много, то и генерация может быть получена на разных длинах волн, из которых самая мощная на 5145, и на 4880 нм.
Другие длины волн - 5017, 4965 ,4765, 4727, 4658, 4579.
В одном из экспериментов резонатор был дисперсионный - в нём присутствовала призма, так что перестройкой зеркала можно было переходить с одной волны на другую. От жёлто зелёного к сине фиолетовому.
Это было очень эффектно. Когда экрана не было, то лазер светил как раз в сторону химфака, красиво рассеиваясь по дороге на неоднородностях атмосферы.
Ну так вот. Помимо интереса к населённостям, был ещё и интерес к тому, как эти населённости образуются.
Ионы аргона возбуждаются не сразу, а ступенчатым путём, испытывая несколько последовательных столкновений с электронами, летящими в разряде внутри капилляра. Достаточно 2-х или 3-х таких столкновений. В том и в другом случае возбуждаются разные уровни и по разным путям. Существуют ещё и запреты на переходы между уровнями. Так что картина возбуждения достаточно сложная.
Есть правда интересное соображение - если возбуждение уровня 2-х ступенчатое, то зависимость интенсивности спонтанного излучения от тока с этого уровня ожидается параболическим. А для 3-х ступенчатого возбуждения предполагается кубичный ход этой зависимости.
На практике, однако, такого не наблюдалось. Тут могло быть много разных факторов, и среди прочих - вытеснение газа из зоны разряда. И в самом деле - при увеличении тока газ в капилляре разогревается, расширяется и вытесняется в обводной канал.
Вот, если бы ток можно было бы увеличивать не при условии постоянства давления газа в системе а в условиях постоянства концентрации газа в капилляре.
Ну, так это же очень просто - снимем кривые при разных давлениях, а затем интерполируем результаты к условиям постоянства концентрации газа в капилляре. Я провёл расчёты и проделал это.
И что же оказалось? Для некоторых уровней кривые показали чёткую квадратичную зависимость, а вот для двух уровней зависимость оказалась кубичной. Так простенько, но очень показательно.
Шеф увидал результаты и сказал - проверить по более точным формулам, и если подтвердится, то прямо на защиту, и с барабанным боем.
Так и сделали.
Уважаемые читатели, вы понимаете о чём я говорю - тщательное внимание к тому, что делаешь, это и есть метод пристального вглядывания.
Пишите стихи? Не гонитесь за рифмами. Пристально вглядывайтесь в окружающий мир.
_____