Страница 188 из 190
15
Строение атома [20]
Кратко изложены основные соображения, основанные на принципе соответствия, которые легли в основу дальнейшего развития Бором квантовой теории атома. Рассматриваются вопросы устойчивости электронных конфигураций, обосновывается необходимость отказа от электронных колец, вводится представление о проникающих орбитах, обеспечивающих устойчивость движения электронов в атоме, даётся классификация электронных орбит по группам и подгруппам, высказывается предположение о возможности достройки внутренних групп электронов при наличии внешних.
16
К вопросу о поляризации излучения в квантовой теории [21]
В работе продолжается рассмотрение вопроса об объяснении поляризации излучения с точки зрения принципа соответствия. Обсуждаются возможности решения проблемы теми двумя методами, которые наметились в квантовой теории (метод соответствия и метод связи). Бор отмечает, что вследствие недостаточности сведений об особенностях процесса излучения, второй метод, использованный Рубиновичем, может дать правила отбора и поляризацию только в простейшем частном случае, тогда как метод соответствия позволяет найти решения и для более сложных атомных систем.
17
Строение атома [22]
Очень краткое изложение дальнейших результатов изучения электронных орбит в многоэлектронных атомах. Подробное изложение дано в статье 19 [24].
18
Предисловие к сборнику «Статьи о строении атома [1913—1916]» [23]
Сборник содержит все статьи Бора о строении атома первого периода, а также статью 1916 г. «Приложение квантовой теории к периодической системе», ранее не публиковавшуюся. В предисловии кратко излагается содержание этой работы и подводится определённый итог первому периоду существования квантовой теории атома.
19
Строение атомов в связи с физическими и химическими свойствами элементов [24]
Доклад, прочитанный 18 октября 1921 г. в физическом обществе в Копенгагене, был опубликован первоначально на датском языке, а затем — в немецком переводе. Вместе с двумя предыдущими докладами (статьи 7 и 14) вошёл в сборник [29], переведённый позже на основные европейские языки (русский, французский, английский). К третьему докладу Бор сделал несколько дополнений (в первом немецком издании и во втором английском). Настоящий перевод выполнен с немецкого издания.
В этой работе уже подробно излагаются достигнутые с помощью принципа соответствия результаты, лишь коротко намеченные в предыдущих статьях (14,15,16,17). В первой части излагаются основные принципы теории и выявляются вопросы, которые не удавалось раньше решить; во второй части рассматриваются принцип соответствия и простейшие следствия из него. Основная часть — третья, в которой на основании принципа соответствия делаются определённые выводы о заполнении электронной оболочки атомов. Интересно здесь отметить, что общий принцип привёл Бора к заключению (стр. 365), что неизвестный ещё тогда элемент 72 должен обладать свойствами, близкими к свойствам циркония, имеющего, согласно изложенной теории, такую же структуру орбит внешних электронов, а не редких земель, как тогда считали. Это предсказание оправдалось почти сразу же: в 1922 г. Хевеши и Костер 1 в Копенгагене открыли гафний, элемент, свойства которого соответствовали предсказанным. В четвертой части те же теоретические представления использованы для рассмотрения рентгеновских спектров.
1 О. Соstеr, G. v. Неvеsу. Nature, 1922, 111, 252, 962.
Весь круг идей, использованных Бором в этой работе, излагался им 12—22 июня 1922 г. в Гёттингене в цикле из семи лекций «О теории строения атома». Эти лекции произвели большое впечатление на слушателей и оказали решающее влияние на направление дальнейших исследований присутствовавших на них Паули и Гейзенберга.
К 1921—1922 гг. относятся две небольшие популярные статьи Бора [25], [26] и его письмо в «Nature» [27] относительно спектров изотопов. Астон 2 применил для вычисления различия между спектрами изотопов любых элементов формулу, выведенную Бором для водорода. Эренфест 3 и Бор [27] привели ряд возражений, в которых отмечалась сложность картины движений в многоэлектронных атомах.
2 F. W. Astоn. Isotops. Ld., 1922, p. 123.
3 P. Ehrenfest. Nature, 1922, 109, 745.
20
О принципе отбора в квантовой теории [28]
В статье Бор доказывает, что результаты опытов Фута, Молера и Меггерса по возбуждению спектров неионизированного калия не противоречат его теории атома. Обсуждается роль третьего квантового числа и подчёркивается большая общность метода соответствия по сравнению с методом, использованным Рубиновичем и основанным на законах сохранения. По своему содержанию работа близко примыкает к следующей [31].
21
Влияние электрических и магнитных полей на спектральные линии [31]
7-я Гэтриевская лекция, прочитанная Бором 24 марта 1922 г. в физическом обществе в Лондоне. Вопросы, рассмотренные раньше [10], обсуждаются уже с точки зрения принципа соответствия с помощью классического метода возмущений. Этим методом можно получить решение даже в тех случаях, когда переменные в уравнении движения не разделяются. Методом Зоммерфельда, например, нельзя объяснить влияние электрического поля на тонкую структуру спектральных линий. Бор пользуется вековыми возмущениями. Ему удалось оценить возмущения, испытываемые различными группами электронов во внешних полях; особое внимание при этом уделялось электронам, соответствующим большим квантовым числам, но орбита которых проникает в область орбит электронов с малыми квантовыми числами. На этом пути Бор надеялся найти объяснение устойчивости конфигурации электронов. Но чем шире применялся аппарат классической механики в проблемах строения атома, тем всё более укреплялись сомнения в возможности дальнейшего продвижения по этому пути.
22
Строение атома [32]
Речь, произнесенная Бором в Стокгольме 11 декабря 1922 г. при вручении ему Нобелевской премии. Опубликованная первоначально на датском языке, была затем переведена на английский, русской, немецкий. Это большой обзор всего существенного, достигнутого квантовой теорией строения атома за 10 лет её развития. Излагая предысторию этой теории, Бор раскрывает ход своих мыслей, приведших к принятию им квантовой концепции. Затем формулируются важнейшие идеи, положенные в основу десятилетней работы, и оцениваются дальнейшие возможности теории.
23
Рентгеновские спектры и периодическая система элементов [33]
Статья является продолжением серии работ, посвящённых построению теории периодической системы элементов Менделеева путём рассмотрения последовательного связывания электронов. Если в работах [24] и [31] это построение основывается главным образом на материале оптической спектроскопии, то здесь за основу взяты экспериментальные данные по рентгеновским спектрам. Постепенно усовершенствуется терминология: вводится понятие о константе экранирования поля ядра, об эффективном квантовом числе; по-видимому, впервые используется схема энергетических уровней в атоме и даётся новая система их обозначений.
Последняя статья этой серии [34] была опубликована в мае 1923 г. Здесь для построения всей периодической системы путём рассмотрения последовательного связывания электронов в поле ядра используется уже вся совокупность данных по оптическим и рентгеновским спектрам, по химическим и магнитным свойствам веществ. Конфигурация орбит в электронной оболочке классифицируется с помощью трёх квантовых чисел; но ограничение числа электронов на каждой оболочке представляло фактически дополнительную гипотезу, необходимую для объяснения эмпирических данных. Эта гипотеза в некоторой мере может рассматриваться как предшественница принципа запрета Паули. Аргументация, лежащая в основе этой гипотезы, не была достаточна обоснована; она оправдывалась необходимостью объяснить особую устойчивость заполненных электронных оболочек, имеющую фундаментальное значение для интерпретации периодичности в свойствах элементов, расположенных в порядке возрастания» заряда ядер.