Однако, определяя отношение масса/заряд частиц катодных лучей, он не полагался исключительно на измерения отклонения луча в электрическом и магнитном полях. Он воспользовался также другим методом, основанным на измерении тепловой энергии, выделенной в стенке катодно-лучевой трубки.
По существу, единственно, что до сих пор удалось Томсону добиться, это измерить отношение масса/заряд для каких-то неведомых частиц, составляющих катодные лучи. Тем не менее он решился сделать вывод, что эти частицы являются фундаментальными составными частями обычного вещества. По его собственным словам,
...в катодных лучах мы имеем дело с новым состоянием вещества состоянием, в котором деление вещества на составные части заходит гораздо дальше, чем в обычном газообразном состоянии, а именно: вещество, полученное из совершенно различных исходных материалов, будь то водород, кислород и т. д., оказывается одним и тем же; это субстанция, из которой построены химические элементы [15].
Это было очень смелое утверждение. Гораздо позже Томсон вспоминал:
Сначала очень мало кто верил в существование этих тел, меньших атома. Впоследствии один известный физик, присутствовавший на моей лекции (1897) в Королевском институте, признался, что у него возникло ощущение, будто я морочу им голову [17].
В действительности эксперименты, проведенные Томсоном в 1897 г., не давали оснований утверждать, что внутри атома существуют более мелкие частицы. Впрочем, Томсон и не утверждал, что он доказал это. Однако в своих результатах Томсон уловил нечто такое, что подвело его к этим далеко идущим выводам.
Во-первых, это универсальность измеренного отношения массы частиц к их заряду. Казалось, величина этого отношения не зависит от условий ее измерения. Как мы могли убедиться выше, это отношение было примерно одинаковым и в опытах с трубкой с алюминиевым катодом, содержащей углекислый газ, и при использовании трубки с платиновым катодом, заполненной воздухом, хотя скорости частиц при этом были различные. Томсон ссылался также на результаты нидерландского физика, специалиста по спектроскопии, Питера Зеемана (1865 - 1943), показавшего, что сходные значения отношения масса/заряд характерны и для носителей электрического тока в атомах, ответственных за излучение и поглощение света.
(Зееман исследовал в магнитном поле спектр натрия. Спектр любого элемента содержит специфический набор частот, на которых способны излучать или поглощать свет атомы данного элемента. Например, если соединение, содержащее данный элемент, внести в пламя и свечение пламени разложить на спектральные (цветовые) компоненты с помощью призмы или дифракционной решетки, то можно обнаружить, что на сплошной спектр накладываются яркие линии определенных цветов, соответствующих частотам света, который излучают атомы исследуемого элемента. Различие цветовых оттенков определяется частотой; так, у фиолетового света частота вдвое больше, чем у красного, а между ними лежат частоты,, соответствующие остальным цветам спектра. Подобным же образом если свет чистого пламени проходит через холодные пары, содержащие атомы исследуемого элемента, а затем разлагается на спектральные составляющие, то в сплошном спектре появляется ряд темных линий; эти линии приходятся на те же частоты, на которых в предыдущем эксперименте наблюдались яркие линии. Темные линии соответствуют частотам, на которых происходит поглощение света пламени атомами паров исследуемого элемента. В спектре натрия имеются две четкие линии, называемые D-линиями; они расположены в области частот, соответствующих оранжевому цвету. Именно этими D-линиями и обусловлен оранжевый оттенок свечения натриевых ламп, которые широко используются для уличного освещения. Зееман обнаружил, что эти D-линии, в обычных условиях очень узкие, уширяются в сильном магнитном поле, причем это уширение пропорционально величине магнитного поля.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.