История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
Следует упомянуть, что до экспериментального открытия этого эффекта
Аармор исследовал данный вопрос теоретически: электрон еще не был открыт,
поэтому Лармор не предполагал, что какая-то частица, меньше атома, может
излучать свет; и поскольку этот эффект зависит от отношения заряда к его
массе, Лармор нашел для него значение примерно в 2000 раз меньшее, и
заключил, что этот эффект слишком незначителен, чтобы его можно было
увидеть.
Классическая теория в эпоху Лоренца
485
лить главные колебания, запишем roent'^~^ для г, где Го обозначает
независимый от времени вектор, а п - частоту главного колебания.
Подставляя это в уравнение, получаем
(к2 - тп2)r0 = f У=Т[го • К].
Этому уравнению может удовлетворить либо (1), если Го параллелен К, в
случае чего оно сводится к
(к2 - тп2) = О,
так что п имеет значение кто-1/2, либо (2), если Го перпендикулярен к, в
случае чего, возведя обе части уравнения в квадрат, мы получаем
/ 2 2\2 е2 2г/2
(к - тп ) = п К ,
с
что дает для п приблизительные значения ш-1/2 ± еК/2т,с.
В отсутствие внешнего магнитного поля, когда К равна нулю, все три
полученные значения п сводятся к кто-1/2, которое представляет частоту
колебания испускаемого света до приложения магнитного поля. При
приложении магнитного поля эта частота замещается тремя частотами кто-
1/2, ш-1/2 + еК/2т,с, ктГ1/2 - - еК/2тс\ то есть одна линия спектра
заменяется тремя близко расположенными линиями. Мощность аппарата,
который Зееман использовал в своих первых опытах, была недостаточна,
чтобы выявить это утраивание, поэтому сначала данный эффект был описан
как расширение спектральных линий.
Мы уже видели, что главное колебание электрона, которое соответствует
частоте кто-1/2, происходит в направлении, параллельном магнитной силе К.
Следовательно, оно создаст излучение, похожее на излучение вибратора
Герца, и электрический вектор излучения будет параллелен силовым линиям
внешнего магнитного поля. Отсюда следует, что, когда свет, полученный в
спектроскопе, - это свет, который был выпущен в направлении,
перпендикулярном магнитному полю, эта компонента (представленная средней
линией триплета в спектре) окажется поляризованной в плоскости,
перпендикулярной полю; но, когда свет, полученный в спектроскопе, - это
свет, который был выпущен в направлении магнитной силы, эта компонента
будет отсутствовать.
486
Глава 13
Мы также видели, что главные колебания электрона, которые соответствуют
частотам ш-1^2AzeK/2т,с, происходят в плоскости, перпендикулярной
магнитному полю К. Чтобы определить природу этих двух главных колебаний,
мы наблюдаем, что электрон может описать круговую орбиту в этой
плоскости, если должным образом выбрать радиус орбиты; так как при
круговом движении силы ге2г
и I
ф. к
были бы направлены к центру круга, а следовательно, нужно было бы только
подобрать величину радиуса так, чтобы эти силы обеспечили
центростремительную силу требуемой величины. Такое движение, поскольку
оно является периодическим, было
1'К
изме-
бы главным колебанием. Более того, поскольку сила ^ няет знак при
изменении направления движения в круге, очевидно, что существуют две
такие круговые орбиты, соответствующие двум направлениям, в которых может
вращаться электрон; такими орбитами могут быть разве что два главных
колебания частот кто_1/2± zkeK/2шс. Когда в спектроскоп попадает свет,
выпущенный в направлении, перпендикулярном внешнему магнитному полю,
круги видны с ребра, а свет поляризуется в плоскости, параллельной полю;
но когда мы исследуем свет, выпущенный в направлении, параллельном
внешней магнитной силе, то мы видим, что излучения частот Km-1/2 zlz
еК/2тс поляризованы по кругу в противоположных направлениях. Все эти
теоретические выводы были проверены экспериментально.
Корню1 и К. Г. В. Кениг2 обнаружили, что направление кругового колебания
более преломляемой компоненты (т. е. компоненты, период которой короче
периода исходного излучения) совпадает с направлением течения тока в
электромагните. Из этого можно заключить, что колебание должно быть
вызвано электроном, заряженным смоляным электричеством; поскольку,
допустим, что намагничивающий ток и электрон вращаются вокруг оси z в
направлении, в котором должен повернуться правый винт, чтобы продвинуться
в положительном направлении по оси z; тогда магнитная сила имеет
положительное направление по оси z, и, чтобы эта сила, действующая на
электрон, была направлена внутрь к оси z (чтобы сократить период), заряд
электрона должен быть отрицательным.
Величину е/то для этого отрицательно заряженного электрона можно
определить, измеряя расстояние между компонентами трипле-
1Comptes Rendus, CXXV (1897), с. 555.
2Ann. d. Phys. LXII (1897), c. 240.
Классическая теория в эпоху Лоренца
487
та в магнитном поле, сила которого известна, поскольку, как мы уже
видели, разность частот внешних компонент равна еК/тс. Значения е/m,
определенные таким образом, вполне согласуются с при-
