Страница 185 из 190
2 J. W. Niсhоlsоn. Phil. Mag., 1914, 27, 541; F. Lindema
3 A. Van den Broek. Nature, 1914, 93, 241; Moseley. Nature, 1914, 92, 553.
Даже среди манчестерских физиков, сразу же принявших новые идеи, Мозли отличался особенно восторженным отстаиванием этой идеи. Естественно, что и Бор очень тепло относился к Мозли и внимательно следил за его творчеством. После трагической гибели Мозли в Дарданеллах в 1915 г. во время военных действий Бор написал обзор его научной деятельности. Этот обзор [15] не вошёл ни в одну из библиографий работ Бора; приводим его здесь целиком:
«Мозли прибыл в Манчестер весной 1910 г. в качестве лектора и демонстратора физической лаборатории университета. В это время в лаборатории под руководством Эрнеста Резерфорда и под его непосредственным влиянием работало большое число ученых со всего мира. Мозли сразу уловил дух лаборатории и с характерными для него энергией и энтузиазмом воспользовался им для решения сложной и важной задачи определения числа β-частиц, испускаемых при распаде радиоактивного атома. Эта проблема исследовалась только для активного осадка радия, причём даже в этом случае от предшествующих исследователей нельзя было требовать большой степени точности. Мозли последовательно улучшал метод и получал всё более точные результаты. Он также расширил исследования, включив в них большинство радиоактивных веществ, испускающих β-лучи. Его результаты были тем более важны, что они имели значение для теории происхождения α- и β-лучей. Знания и опыт, добытые в этих экспериментах, Мозли впоследствии использовал для получения высоких потенциалов в вакууме с помощью зарядов, приобретённых радиоактивным веществом при испускании β-лучей. Он научился получать устойчивые потенциалы, более высокие, чем удавалось получать раньше этим или другим методом. Даже будучи занят этими сложными исследованиями, Мозли находил всё-таки время для изучения других вопросов. В сотрудничестве с Фаянсом он разработал очень интересный метод определения времени жизни быстро распадающихся радиоактивных продуктов; в сотрудничестве с Маковером он открыл, что радий В испускает γ-лучи, столь легко поглощаемые, что раньше их не удавалось детектировать; с Робинзоном он измерил полную ионизацию, вызванную β- и γ-излучением радия В и радия С.
В 1912 г. Мозли сложил с себя обязанности лектора, и, получив должность в Манчестерском университете, мог посвятить всё свое время научным изысканиям. В том же году благодаря открытию Лауэ интерференции рентгеновских лучей в кристаллах, открылось новое поле физических исследований; интерес к нему усилился после блестящих работ У. Г. и У. Л. Брэггов о природе рентгеновских лучей и строении кристаллов. Вскоре после открытия Лауэ Мозли, работая вместе с Дарвином, начал тщательное изучение свойств рентгеновских лучей новым методом. Их результаты были опубликованы в июне 1913 г. И хотя многие из этих результатов были получены и опубликованы раньше Брэггами, эта работа содержит большое число интереснейших экспериментальных подробностей и теоретических соображений, и является важным шагом на пути быстро прогрессирующего познания природы рентгеновских лучей. Сразу же после завершения этой работы Мозли предпринял систематическое изучение характеристического рентгеновского излучения всех возможных элементов. Это исследование было связано с большими экспериментальными трудностями, частью потому, что химическая природа многих элементов делала их непригодными для использования в качестве антикатодов в рентгеновских трубках, частью из-за чрезвычайно большого поглощения излучения многими элементами. Несмотря на это, благодаря своей удивительной энергии Мозли, с помощью его гениально простой установки для фотографирования спектров рентгеновского излучения, менее, чем за полгода удалось измерить длины волн наиболее интенсивных линий высокочастотного спектра большей части известных элементов и открыть фундаментальный закон, который всегда будет носить его имя. Эта работа, начатая в Манчестере, была завершена в Оксфорде ранней весной 1914 г. Как известно, Мозли нашёл, что частоты основных линий в высокочастотном спектре являются простыми функциями целого числа, определяющего положение элементов в периодической таблице Менделеева.
Исключительная важность этого результата заключается в том, что он выявляет соотношение между свойствами различных элементов, более простое, чем любое другое, на которое можно было бы рассчитывать по ранее известным свойствам, которые все, включая и видимые спектры, варьируют сложным образом от элемента к элементу. Открытие Мозли, следовательно, даёт очень важный ключ к вопросу о внутреннем строении атома, вопросу, который привлёк большое внимание в последние годы. Хотя здесь едва ли следует входить в детали этого вопроса, общее значение результатов Мозли Может быть лучше всего проиллюстрировано тем фактом, что они позволяли ему с уверенностью предсказать число ещё не известных элементов и их положение в периодическом ряду. Этим путём, например, он смог установить число возможных элементов в группе редких земель; и как раз перед отъездом в Австралию он в сотрудничестве с проф. Урбаном был занят исследованием высокочастотных спектров элементов этой группы; оно безусловно пролило бы свет на эту область, которая прежде причиняла химикам столько беспокойства. Полный отчёт об этом исследовании не был опубликован, но Мозли изложил общие вопросы на собрании Британской ассоциации в Сиднее.
На каждого, кто читает работы Мозли, сильное впечатление оказывает глубокое теоретическое понимание и большое экспериментальное мастерство, которые вместе с его исключительной трудоспособностью, обеспечили ему место среди наиболее выдающихся ученых его времени, хотя ему довелось посвятить научным исследованиям не более четырёх коротких лет.
Литература
1.
Proc. Roy. Soc.,
1912, A87, 230.
2.
» »
1913, A88, 471.
3.
Phil. Mag.,
1911, 22, 629.
4.
» »
1912, 23, 312.
5.
» »
1914, 28, 327.
6.
» »
1913, 26, 210.
7.
» »
1913, 26, 1024; 1914, 27, 703.»
9
О влиянии электрических и магнитных полей на спектральные линии [10]
Любая модель атома должна была объяснить влияние внешних полей на спектральные линии. Этот вопрос сразу же заинтересовал Зоммерфельда, Варбурга и др. Работа Варбурга была опубликована ещё в 1913 г., сразу же после открытия Штарка. Полученные Варбургом на основе боровской теории формулы плохо согласовывались с данными эксперимента, из чего он заключил, что квантовая теория в принципе может объяснить эффекты Зеемана и Штарка, но нуждается для этого в определённых дополнениях. При этом он подчеркнул, что в случае простого эффекта Зеемана постоянная Планка ℎ выпадает из окончательной формулы, чем и объясняется возможность его описания в классической теории. Для эффекта Штарка ℎ сохраняется, значит явление чисто квантовое. Действительно, если излучение было бы обусловлено классическим осциллятором, то не могло бы быть никакого расщепления, пропорционального напряжённости электрического поля; следовательно, эффект Штарка сразу исключил представление о том, что линейчатые спектры обусловлены излучением упруго-связанных электронов.
Бор исходит из того, что штарковские линии подчиняются комбинационному принципу; а значит внешнее электрическое поле влияет не на механизм перехода между стационарными состояниями, а на энергию системы в этих состояниях. Поскольку для граничных случаев, когда изменение энергии максимально, орбита электрона очень близка к периодической, использование принципа соответствия позволило получить достаточно хорошо согласующиеся с опытами результаты, хотя только в наиболее общих чертах. Для объяснения в деталях всей сложной картины теория ещё не была развита.