Страница 27 из 161
Регулярности, открытые Бальмером в видимом спектре водорода, были обнаружены и в других областях спектра. Теодор Лайман (18741954), исследуя излучение водорода в ультрафиолетовой области, нашел в 1906 г., что серии линий, испускаемых в этой области, могут быть представлены формулой, подобной формуле Бальмера. Фридрих Пашен (1865-1947) получил в 1908 г. подобные результаты в инфракрасной области спектра. Позднее эти результаты были подтверждены и дополнены в 1922 г. американским астрономом Фрэнком П. Брэкеттом (18651953) и в 1924 г. Августом Г. Пфундом (1879-1948).
Все частоты f различных серий можно выразить универсальной формулой:
СЃ/λ = f = const (l/m2 1/n2)
где с скорость света в вакууме; n и m два целых числа, которые удовлетворяют следующим условиям:
m = 1, n = 2,3,4, серия Лаймана в УФ;
m =2, n = 3,4,5, ... серия Бальмера в видимой области;
m =3, n = 4,5,6, ... серия Пашена в �К;
m =4, n = 5,6,7, ... серия Брэкетта в �К;
m =5, n = 6,7,8, ... серия Пфунда в �К.
Влияние магнитного поля на спектральные линии
В то время, когда были объяснены главные черты спектральных линий. В 1896 г. Питер Зееман (18651943) живший в Лейдене (Голландия) открыл, что магнитное поле способно воздействовать на частоты спектральных линий, испускаемых газом, помещенным в это поле.
Зееман РїСЂРѕРІРѕРґРёР» РІ Лейденском университете РІ 1893 Рі. исследования РїРѕ изучению эффекта Керра, которые были предметом его докторской диссертации. Ртот эффект касается действия магнитного поля РЅР° поляризацию света. Р’ 1896 Рі., обсуждая СЃРІРѕР№ первый эксперимент РІ работе, опубликованной РІ трудах Королевской академии РІ Амстердаме, РѕРЅ указывал, что его открытие было отталкивалось РѕС‚ результатов Фарадея, РІ 1854 Рі., открывшего влияние магнитного поля РЅР° плоскость поляризации линейно поляризованного света (этот эффект Фарадея сходен СЃ эффектом Керра). Уже РІ то время Фарадей осознал, что свет Рё магнитное поле тесно связаны. Максвелл РіРѕРІРѕСЂРёР», что Фарадей посвящал СЃРІРѕРё последние эксперименты изучению влияния магнитного поля РЅР° свет, испускаемый источником, помещенным РІ магнитное поле, РЅРѕ ничего РЅРµ сообщил Рѕ результатах. Позднее РґСЂСѓРіРёРµ исследователи пытались повторить этот эксперимент, РЅРѕ безуспешно.
Зееман был очень дотошным экспериментатором и полагал, что Фарадей не пришел к определенным результатам, потому что эффект был очень слабым. Поэтому он тщательно спланировал эксперимент и в 1896 г. получил положительный результат. Как это уже делалось Фарадеем, Зееман поместил пламя бунзеновской горелки с хлористым натрием в поле электромагнита и изучал спектр с помощью дифракционной решетки высокого разрешения. Он наблюдал D-линию натрия (которая на самом деле дублет тесно расположенных линий) и увидел, что когда электромагнит включался, линия уширялась. Первоначально он думал, что это эффект влияния магнитного поля на температуру и плотность паров в пламени. Но последующие эксперименты показали влияние магнитного поля на D-линию натрия.
�спользуя улучшенное спектральное разрешение, он позднее установил, что эффект заключается в разделении линии испускания цинка или кадмия на две или три линии, в зависимости от направления наблюдения по отношению к ориентации магнитного поля (рис. 12).
Рис. 12. Примеры аномального (для цинка) и аномального (для дублета натрия) эффекта Зеемана
Как раз перед этим открытием Г.А. Лоренц (18531928) начал создавать теорию свойств электронов, которая позднее была опубликована в его знаменитой книге Теория электронов (Лейпциг, 1909). Он сразу же объяснил этот эффект, рассматривая электроны, связанные в атомах квазиупругим образом.
Лоренц также работал в Лейденском университете, где он получил докторскую степень в 1875 г. В возрасте двадцати четырех лет, в 1877 г., он был назначен заведующим кафедрой теоретической физики в Голландии.
Лоренц имел обширные интересы РІ физике Рё математике, РЅРѕ его наиболее значительным достижением было развитие электромагнитной теории Максвелла РґРѕ этапа, РіРґРµ стала очевидной необходимость радикального изменения РѕСЃРЅРѕРІ физики, что инспирировало теорию относительности Рйнштейна. РћРЅ РѕР±СЉСЏСЃРЅРёР» отрицательный результат 1887 Рі. опыта Альберта Рђ. Майкельсона (18521931) Рё Рдварда Р’. Морли (1838 1923). Р’ этом эксперименте пытались увидеть, РЅРµ распространяется ли свет СЃ разной скоростью РІ направлениях РїРѕ движению Земли РІ пространстве Рё перпендикулярном ему. Лоренц предположил, что материальные тела сокращаются РІ размере РїРѕ направлению своего движения. Р’ 1904 Рі. РѕРЅ формализовал эту гипотезу, известную как лоренцовское сокращение, дав математическую форму этого преобразования. Рти преобразования Лоренца сыграли очень важную роль РІ теории Рйнштейна, которая теоретически укрепила РёС… РѕСЃРЅРѕРІСѓ.