Современная электроника №7/2025

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 47 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 7 / 2025 ● тензор s (IV ранга) описывает элек- тромагнитные свойства среды; ● тензор h (IV ранга) определяет эле- мент длины ds ; ● тензор k (II ранга) обеспечивает связь между ко- и контравариант- ными представлениями. В изотропных средах все три тензо- ра s , h и k сводятся к одному тензору II ранга, аналогичному метрическому тензору g квадратичной геометрии. Полученная Игорем Таммом форму- ла для скорости луча точно совпада- ет с известными формулами кристал- лооптики для магнитных кристаллов, что подтверждает правильность его подхода. Результаты этой работы были использованы в дальнейшем для разработок таких приложений, как, например, гетерогенные транзистор- ные кристаллические структуры, оптические модуляторы, поляриза- ционные устройства, а также другие компоненты оптоволоконной связи. Свой преподавательский опыт Игорь Тамм обобщил в знаменитом фундаментальном курсе «Основы тео- рии электричества», который был опубликован в 1929 году и впослед- ствии переиздавался более 10 раз на многих языках мира [17]. В предисловии к первому изданию учебника Тамм писал, что основной целью этого курса является объяс- нение физического смысла и содер- жания основных положений теории электричества. Нужно отметить, что Игорь Тамм великолепно владел высшей математикой. Тем не менее основная особенность методики пре- подавания Тамма заключалась в том, что понимание студентами физиче- ской сути явлений было важнее фор- мального использования математи- ческого аппарата. Например, Тамм объяснял теорему Гаусса следующим образом. Электрические заряды созда- ют воображаемые кривые в простран- стве, которые показывают направле- ние электрического поля. Их стали называть силовыми линиями. Поло- жительные заряды являются источни- ками этих линий, а отрицательные – их стоками. Поток напряжённости электрического поля можно пред- ставить так: сколько линий вытека- ет из воображаемого мешочка, столь- ко заряда в нём и содержится. Последнее издание этого учебника, содержащее более шестисот страниц, используется в настоящее время во многих университетах мира для изу- чения курса электродинамики. Большинство наиболее значимых открытых научных работ И.Е. Там- ма приходятся на период с 1930 по 1939 годы. Как физик-теоретик, Тамм старал- ся дать объяснение наиболее интерес- ным экспериментальным результа- там, полученным физиками в разных лабораториях мира. В письме, написанном в 1937 году своему другу Владимиру Фоку [18], Игорь Тамм выделяет некоторые собственные работы, которые он оценивал больше всего. Эти рабо- ты соответствуют таким основным направлениям исследований, как рас- сеяние света в твёрдых телах, взаи- модействие свободных электронов с излучением, фотоэффект, связанные состояния электронов на поверхно- сти кристаллов, термоэлектронная эмиссия, магнитный момент ней- трона, Черенковское излучение (ЧИ). Статья И.Е. Тамма «О квантовой тео- рии молекулярного рассеяния света в твёрдых телах» (1930) была опубли- кована в одном из наиболее автори- тетных научных журналов того вре- мени «Zeitschrift für Physik (Zs. f. Ph.)» [19]. В этой работе Тамм использовал появившуюся тогда теорию Дирака, описывающую поведение электрона с точки зрения релятивистской кван- товой механики. Он сопоставил теорию Дирака с формализмом квантования Гейзен- берга – Паули и дал объяснение спи- новых свойств электрона. Основной идеей работы Игоря Тамма было кван- тово-механическое рассмотрение рас- сеяния излучения электронами, что имело крайне важное значение для подтверждения релятивистского вол- нового уравнения Дирака для элек- трона. Вычисленная Игорем Таммом в данной работе рассеивающая способ- ность электрона значительно лучше соответствовала имевшимся экспери- ментальным данным, чем в класси- ческой теории. В этой работе Тамм впервые ввёл понятие акустических квантов в твёрдом теле. Эти первые квазича- стицы представляли собой кванто- ванные вибрации ионов кристал- лической решётки. В классической физике они соответствуют звуко- вым волнам в твёрдом теле. Тамм назвал их «квантами упругости – Elastischen Quanten» (современное название – акустические кванты). Термин «фонон» позже предложил Я.И. Френкель в своей монографии «Волновая механика». В отличие от упругого рассеяния, где энергия фотона не изменяется, при неупругом (комбинационном) взаимодействии энергия рассеянно- го фотона отличается от первоначаль- ной благодаря влиянию собственных молекулярных колебаний кристалли- ческой решётки. В своей статье Тамм рассматривал квантованные звуковые волны ана- логично фотонам, представляющим собой кванты световых волн. Понятие фонона играет ключевую роль в современной теории конденси- рованных сред и позволяет предста- вить слабо возбуждённое состояние системы взаимодействующих частиц в виде газа особых объектов на фоне её основного состояния. Фактически Игорь Тамм разрабо- тал модель, в которой молекулы или атомы рассматриваются как кванто- вые осцилляторы, взаимодействую- щие с электромагнитным полем све- та. Это позволило описать рассеяние света как квантово-механический процесс, связанный с переходами между дискретными энергетически- ми уровнями. Данная работа Игоря Тамма позво- лила создать теоретический фунда- мент эффекта неупругого рассеяния света в рамках квантового подхода, где свет и вещество рассматривают- ся как квантовые поля. Предложенная Игорем Таммом тео- ретическая модель объясняла многие непонятные до того эксперименталь- ные данные спектров рассеяния све- та, наблюдаемых в газах, жидкостях или твёрдых телах. Квантовая интер- претация рассеяния света, предло- женная Таммом, стимулировала появление теории квантовой опти- ки, в которой свет рассматривается как поток фотонов, взаимодейству- ющих с квантовыми системами. Это направление сегодня включает иссле- дования квантовых компьютеров, квантовой криптографии и фотон- ных квантовых систем. Кроме того, в этой работе были зало- жены основы молекулярной спектро- скопии (Рамановская спектроскопия), которая в настоящее время широко используется во многих приложени- ях физики, химии, материаловедения, биологии и т.д.