В 1896 г. нидерландский физик-теоретик Хендрик Антон Лоренц (1853 - 1928), используя численное значение коэффициента пропорциональности, получил отношения масса/заряд для частиц носителей электрического заряда в атомах. Поистине знаменательно, что Лоренц произвел этот, расчет за год до того, как Томсон открыл электрон, за 15 лет до того, как Резерфорд установил, что атом состоит из ядра, окруженного движущимися по орбитам электронами, и за 17 лет до того, как Бор объяснил, каким образом частота света,испускаемого или поглощаемого атомами, связана с энергиями орбитальных электронов. В своих вычислениях Лоренц использовал теорему Джозефа Лармора, согласно которой постоянное магнитное поле, действующее на систему заряженных частиц с одним и тем же значением отношения масса/заряд, производит точно такой же эффект, какой наблюдался бы из системы координат, вращающейся с определенной частотой; ныне эта частота называется ларморовой. Эта частота пропорциональна величине магнитного поля и обратно пропорциональна отношению масса/заряд; в остальном она не зависит от природы частиц, их движения или же сил, которые на них действуют. Так, частица, испытывающая действие только магнитных сил, будет вращаться с ларморовой частотой по спирали относительно магнитных силовых линий. Такое движение частицы видел бы наблюдатель, если бы частица в отсутствие сил двигалась прямолинейно с постоянной скоростью, а система координат наблюдателя вращалась с ларморовой частотой относительно направления магнитных силовых линий. Если в отсутствие магнитного поля на частицу воздействуют силы, вынуждающие совершать периодическое движение с некоторой собственной частотой, то при наличии магнитного поля ее движение будет представлять собой суперпозицию трех периодических движений с частотами, одна из которых равна собственной частоте частицы, а две другие собственной частоте плюс-минус ларморова частота, так что расщепление по частоте будет равно удвоенной ларморовой частоте.
Лоренц предположил, что частоты света, испускаемого или поглощаемого атомами, равны частотам таких периодических движений; расщепление частот спектральных линий в магнитном поле должно быть равно удвоенной ларморовой частоте в этом поле, и, следовательно, зная это расщепление, можно рассчитать отношение масса/заряд для носителей электрических токов в атомах. На самом деле такая интерпретация частот, на которых происходит излучение или поглощение света атомами,, справедлива только в особых случаях и не распространяется на D-линии натрия. Лоренцу, однако, повезло; хотя D-линии в спектре натрия действительно расщепляются в магнитном поле по частоте, но не на две, а на четыре и шесть линий соответственно и хотя это расщепление не описывается теорией Лоренца, Зееману не удалось разрешить отдельные частоты и совершенно случайно полное уширение спектральной линии оказалось приблизительно равным удвоенной ларморовой частоте.) Измерения Зеемана позволили грубо оценить отношение масса/заряд для каких-то пока неизвестных носителей электрического тока в атомах, а работа Томсона с катодными лучами показала, что эти носители заряда не просто являются составными частями атома, но и существуют сами по себе как вне, так и внутри атома. Таким образом, что бы там еще ни содержало обычное вещество, оно имеет по крайней мере одну (общую для всех видов вещества) составляющую, которую металлы могут испускать в виде катодных лучей. Вскоре универсальность этих частиц получила убедительное подтверждение: было обнаружено (методами, подобными тем, что использовал Томсон), что так называемые бета-лучи, испускаемые некоторыми радиоактивными веществами, имеют то же отношение масса/заряд, что и частицы катодных лучей. Сам Томсон установил в 1899 г., что таким же значением отношения масса/заряд обладают и отрицательно заряженные частицы, которые испускаются при фотоэффекте, а также раскаленными металлическими поверхностями.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.