Избранные научные труды
Шрифт:
В настоящей работе вводятся следующие основные предположения.
1. Испускание (или поглощение) энергии происходит не непрерывно, как это принимается в обычной электродинамике, а только при переходе системы из одного «стационарного» состояния в другое.
2. Динамическое равновесие системы в стационарных состояниях определяется обычными законами механики, тогда как для перехода системы между различными стационарными состояниями эти законы недействительны.
3. Испускаемое при переходе системы из одного стационарного состояния в другое излучение монохроматично и соотношение между его частотой и общим количеством излучённой энергии E даётся равенством E = h, где h — постоянная Планка.
4. Различные стационарные состояния простой системы, состоящей из вращающегося вокруг положительного ядра электрона, определяются из условия, что отношение между общей энергией, испущенной при образовании данной конфигурации, и числом оборотов электронов является целым кратным h/2. Предположение о том, что орбита электрона круговая, равнозначно требованию, чтобы момент импульса вращающегося вокруг ядра электрона был бы целым кратным h/2.
5. «Основное» состояние любой атомной системы, т. е. состояние, при котором излучённая энергия максимальна, определяется из условия, чтобы момент импульса каждого электрона относительно центра его орбиты равнялся h/2.
Было показано, что при этих предположениях с помощью модели атома Резерфорда можно объяснить законы Бальмера и Ридберга, связывающие частоты различных линий в линейчатом спектре. Затем были даны руководящие идеи для создания теории строения атомов элементов и образования молекул химических соединений; как мы показали, эта теория в различных пунктах приближённо согласуется с экспериментами.
Близкая связь между этой теорией и современной теорией излучения черного тела и удельной теплоёмкости выявляется отчётливо; кроме того, поскольку, согласно обычной электродинамике, магнитный момент вращающегося по круговой орбите электрона пропорционален моменту импульса, можно ожидать тесную связь и с теорией магнетонов Вейсса. Развитие подобной теории теплового излучения и магнетизма на основе настоящей теории требует всё же введения дальнейших допущений о поведении связанных электронов в электромагнитном поле. Автор надеется позже вернуться к этим вопросам.
6 СПЕКТРЫ ВОДОРОДА И ГЕЛИЯ *
*The Spectra of Helium and Hydrogen. Nature, 1913, 92, 231, 232.
Недавно Фаулер 1 наблюдал некоторое число новых линий при сильном разряде в водородно-гелиевой смеси. Некоторые из этих линий, очень близко расположенных к линиям серии, которую наблюдал Пикеринг в спектре звезды Кормы; вследствие её простой связи с обычной серией Бальмера она была приписана водороду. Другие линии оказались близки к спектральной серии, которую предсказал Ридберг, назвавший её главной серией водорода. Остальные новые линии имеют простую связь с последней названной серией, но явно не укладываются в теорию Ридберга.
1 Fowler. Month. Roy. Astr. Soc., 1912, Dec.
Исходя из теории спектров 2, основанной на представлениях Резерфорда о строении атома и теории черного излучения Планка, я пришёл к выводу, что новые обнаруженные Фаулером линии не связаны с водородом и все принадлежат гелию, образуя второй спектр гелия, совершенно аналогичный обычному спектру водорода. Эта точка зрения была подтверждена новыми опытами Эванса 3, наблюдавшего спектральную линию 4886 в обычной гелиевой трубке, не показывающей обычные линии водорода. С другой стороны, Фаулер 4 привёл возражения против допущения, что эти линии принадлежат гелию. В своем сообщении Фаулер указывает, что обе спектральные серии, названные им первой и второй главными сериями водородного спектра, по его мнению, в пределах ошибок измерения нельзя объединить в одну серию, как это следует из моей теории. Тем не менее я думаю, что эти линии можно объяснить теоретически в удовлетворительном согласии с измерениями.
2 N. Bohr. Phil. Mag., 1913, 26, 1.
3 Evans. Nature, 1913, Sept. 4, 5.
4 Fowler. Nature, 1913, Dec. 25, 95.
Второй и третий столбцы приведённой ниже табл. 1 содержат найденные Фаулером длины волн новых линий и соответствующие пределы ошибок измерения. Линии обозначены P1, P2 и S в зависимости от того, принадлежат они первой или второй главной серии или резкой побочной серии. Выражения в четвертом столбце являются произведениями длины волны на величину (1/n12– 1/n22) где n1 и n2 даны в пятом столбце.
Таблица 1
Серия
·10
8
Пределы
ошибок
·
1
n12
–
1
n22
·10
10
(n
1
; n
2
)
P
1
4685,98
0,01
22779,1
(3; 4)
P
2
3203,30
0,05
22779,0
(3; 5)
P
1
2733,34
0,05
22777,8
(3; 6)
P
2
2511,31
0,05
22778,3
(3; 7)
P
1
2385,47
0,05
22777,9
(3; 8)
P
2
2306,20
0,10
22777,3
(3; 9)
P
1
2252,88
0,10
22779,1
(3; 10)
S
5410,5
1,0
22774
(4; 7)
S
4541,3
0,25
22777
(4; 9)
S
4200,3
0,5
22781
(4; 11)
Выражения в четвертом столбце почти одинаковы и, по-видимому, нет никаких указаний на систематическую разницу между выражениями для линий, обозначенных P1 и P2.
Значения соответствующих величин для первых линий в обычном спектре водорода 1 даны в табл. 2.
1 Ames. Phil. Mag., 1890, 30, 48.
Таблица 2
·10
8
·
1
n12
–
1
n22
·10
10
(n
1
; n
2
)
6563,04
91153,3
(2; 3)
4861,49
91152,9
(2; 4)
4340,66
91153,9
(2; 5)
4101,85
91152,2
(2; 6)
3970,25
91153,7
(2; 7)
В соответствии с обсуждаемой теорией имеем
K =
1
n12
–
1
n22