Страница 78 из 161
Затем Бор направил свое внимание на молекулы и получил правильных результаты для молекулы водорода, но, к удивлению, не такие, как для атома гелия, который также имеет два электрона.
Даже если в начале своей работы Бор и ссылался на эллиптические орбиты, он затем сконцентрировался исключительно на круговых орбитах. Он также ограничил свои обсуждения нерелятивистским случаем, полагая, что скорость электрона мала по сравнению со скоростью света. Когда в 1914 г. американский астроном Г. Куртис (18721942) обнаружил малые систематические расхождения между теоретическими значениями длин волн линий водорода, рассчитанными по теории Бора, и экспериментальными значениями, Бор переделал расчеты, введя релятивистское изменение массы электрона. �справление было в правильном направлении, но поправки были слишком малы, чтобы объяснить наблюдаемые отклонения.
Рис. 28. Некоторые примеры орбит электронов вокруг ядра. Наряду с круговой показаны эллиптические орбиты с разными эксцентриситетами
Получилось так, что РїСЂСѓСЃСЃРєРёР№ физик Арнольд Зоммерфельд (1868-1951), который работал РІ Гёттингене вместе СЃ знаменитым математиком Давидом Гильбертом (18621943) Рё блестяще владел математикой, попробовал РІ 1915 Рі. улучшить модель, распространив вычисления РЅР° более общий случай, РІ котором электроны вращаются орбитой РІРѕРєСЂСѓРі ядер РїРѕ эллиптическим, Р° РЅРµ РїРѕ круговым орбитам, совсем как планеты РІРѕРєСЂСѓРі Солнца (СЂРёСЃ. 28). РџСЂРё этом состояние каждого электрона РІ атоме дается тремя числами, называемыми атомными числами. Рти числа были взаимно связанными простыми правилами, характеризовали энергию электрона РЅР° орбите Рё определяли параметры орбиты, РёР· которых получались РёС… формы Рё ориентации. Устанавливались критерии квантования, которыми могли быть только целые числа. РЎ помощью математического приема решения проблемы получалось, что даже если орбиты электронов были СЃ огромным увеличением числа, РёС… возможные энергетические состояния оставались теми же самыми. РџРѕ РјРЅРѕРіРёРј орбитам СЃ разными параметрами двигались электроны СЃ РѕРґРЅРѕР№ Рё той же энергией, Рё это свойство, названное вырождением, обусловливало возможность, что энергетические СѓСЂРѕРІРЅРё электрона были РІСЃРµ тем же РѕРґРЅРёРј уровнем, который Бор вычислял, рассматривая только круговые орбиты.
Зоммерфельд рассматривал проблему релятивистски Рё нашел, что энергия электрона зависит РІ этом случае также Рё РѕС‚ формы орбиты. Таким образом, вырождение снималось, Рё результат оказывался РІ согласии СЃ экспериментальными наблюдениями, которые уже были проведены Рђ. Рђ. Майкельсоном, который обнаружил, что каждая линия РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ серии Бальмера РЅР° самом деле представляет несколько очень тесно расположенных линий (тонкая структура). Ртот факт РЅРµ согласовывался СЃ теорией Бора, РЅРѕ первоначально РёРј пренебрегали РёР·-Р·Р° его исключительной малости.
Кроме того, был еще ряд эффектов, которые нужно было объяснить. Кроме эффекта Зеемана, который уже был нами обсужден, в 1913 г. �оганн Штарк открыл в своей лаборатории в Технической Высшей Школе г. Аахена, что электрическое поле может расщеплять спектральные линии серии Бальмера на несколько компонент (линий), и это явление не ограничивается только водородом.
Р�оганн Штарк (18741957) между 1906 Рі. Рё 1922 Рі. преподавал РІ университетах Гёттингена, Ганновера, Аахена, Грифсвальда Рё Вюрцбурга. РќР° этом этапе его академическая карьера была прервана Рё РѕРЅ, несмотря РЅР° то, что получил Нобелевскую премию РїРѕ физике РІ 1919 Рі. Р·Р° его открытие, был отвергнут шестью германскими университетами. РћРЅ был непопулярен РёР·-Р·Р° своего антисемитизма, который привел его Рє отрицанию квантовых теорий Рё теории относительности Рйнштейна как порочный РїСЂРѕРґСѓРєС‚ еврейской науки. Вступив РІ нацистскую партию РІ 1930 Рі. Рё будучи, отвергнут РџСЂСѓСЃСЃРєРѕР№ Академией наук, РѕРЅ РІ 1933 Рі. преуспел, став президентом Р�мперского Р�нститута Физики Рё Технологии. Здесь РѕРЅ старался использовать СЃРІРѕСЋ власть для того, чтобы усилить контроль над германской физикой, РЅРѕ вступил РІ конфликт СЃ политиками Рё администраторами министерства образования Рейха. РћРЅРё, решив, что РѕРЅ слишком деструктивен Рё ненадежен, вынудили его уйти РІ отставку РІ 1937 Рі. Окончательное унижение пришло РІ 1947 Рі., РєРѕРіРґР° РѕРЅ был осужден Рє четырем годам принудительных работ Германским СЃСѓРґРѕРј РІ процессе денацификации.
Воздействие электрического поля на спектральные линии было также независимо открыто во Флоренции Антонио Ло Сурдо (18801949). �з-за того, что его экспериментальная установка была намного проще, чем та, что использовалась Штарком, он получил лишь качественные результаты, не имея возможности провести точные измерения. Штарк сильно возражал против того, чтобы назвать открытие эффектом ШтаркаЛо Сурдо, и не хотел оказывать Ло Сурдо какое-либо доверие.