Баллистическая


Эффект Зеемана и эффект Штарка и грависмещение частоты



жүктеу 8.2 Mb.
бет47/99
Дата04.03.2018
өлшемі8.2 Mb.
1   ...   43   44   45   46   47   48   49   50   ...   99

Эффект Зеемана и эффект Штарка и грависмещение частоты

Данная модель молекулярного поля H0 не только пригодна в значительно большей степени, чем лоренцевская гипотеза, … для представления явлений эффекта Зеемана в их большом многообразии и с их характеристическими признаками, … но также оправдывается при объяснении сериальных законов - проблемы, которой теория Лоренца совершенно не касалась.



Вальтер Ритц, "Магнитные атомные поля и сериальные спектры" [9, 50]
Как мы видели, Ритц на основе своей модели легко объяснил эффект Зеемана (§ 3.1.), показав, что внешнее магнитное поле Вм, налагаясь на магнитное поле атома В, меняет его величину и соответственно частоту вращения электрона в этом поле (Рис. 94). Это приводит к тому, что вместо одной линии возникает несколько близких линий (расщепление линий). Обычно возникает три линии - триплет. Центральная линия создаётся электронами, находящимися в прежнем магнитном поле В: внешнее поле Bм на них либо вовсе не влияет, либо налагается перпендикулярно основному полю В и будучи много меньше его почти не меняет частоты вращения электрона, остающейся прежней f=eB/2πM. Для других электронов, расположенных в других плоскостях атома или в других атомах ориентация поля В оказывается противоположной внешнему полю Bм. Поэтому они генерируют на частоте f=e(B-Bм)/2πM. Наконец у третьего типа электронов поля сложатся, а потому электроны вращаются и генерируют свет с частой f=e(B+Bм)/2πM. Это и приводит к тому, что рядом с центральной линией на частоте f=eB/2πM появляются две соседние, сдвинутые на Δf=eBм/2πM. То, каким образом для одних электронов поля B и Bм суммируются, а для других вычитаются, легко понять из бипирамидальной модели. Генерирующие спектр электроны сидят на разных гранях и перегородках этих пирамид, причём внутриатомное поле B, как выяснили (§ 3.1., § 3.2.), всегда перпендикулярно плоскости этих граней. В магнитном поле атомы располагаются упорядоченно, ориентируя общее магнитное атомное поле вдоль внешнего поля. При этом одни грани оказываются перпендикулярны внешнему полю Bм, а для других оно лежит в плоскости граней атома. Соответственно для электронов, расположенных в одних плоскостях внешнее поле складываясь или вычитаясь из внутриатомного изменит частоту колебаний, а у электронов расположенных и колеблющихся в той же плоскости, что и внешнее поле Bм, частота колебаний не изменится. Это же объясняет различную поляризацию смещённых и несмещённых линий - генерирующие их электроны колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях, в разных плоскостях колеблется создаваемое ими переменное электрическое поле, соответственно по-разному поляризовано и их излучение.

Объяснил Ритц и аномальный эффект Зеемана, состоящий в том, что каждая из расщеплённых линий в свою очередь расщепляется под действием внешнего поля. Это связано с тем, что атом прецессирует поворачивается во внешнем поле. Действительно, в отличие от уединённого электрона, магнитный момент которого не может установиться во внешнем поле сонаправленно полю, а начинает прецессировать за счёт гироскопического эффекта, структура, образованная из многих магнитиков, вращающихся электронов, сразу ориентируется вдоль внешнего магнитного поля, как видно на примере обычных магнитов - комплексов из элементарных круговых токов. Однако гироскопический эффект всё же сказывается и здесь, поэтому магнитный момент атома несколько отклоняется от оси внешнего магнитного поля и начинает прецессировать вокруг неё. Частота этой прецессии, как показал Ритц, опять же складывается с частотой вращения электрона в магнитном поле или вычитается из неё, что и приводит к появлению вторичного расщепления линий. Возможны и более сложные случаи расщепления линий, особенно в многоэлектронных атомах, которые за счёт наличия многих электронов, располагающихся в атоме различным образом и также обладающих магнитным моментом, ведут к тому, что атом может располагаться несколькими способами по отношению к внешнему полю Bм. Кроме того, если это магнитное поле достаточно велико, оно способно менять внутриатомное поле B не только путём наложения, но и посредством изменения направлений магнитных моментов генерирующих поле B частиц. Как видим, все особенности эффекта Зеемана следуют из модели Ритца.

Кроме эффекта Зеемана, приводящего к расщеплению линий в магнитных полях, известен и эффект Штарка, ведущий к смещению и расщеплению линий под действием сильного электрического поля [82, 134]. В эффекте Штарка обычно тоже возникает мультиплетный спектр - каждая спектральная линия превращается в несколько близких. Причина этого в следующем. Атом за счёт собственного дипольного момента ориентируется внешним электрическим полем. Причём ориентироваться он может по-разному, в зависимости от того, как в атомной бипирамиде направлен дипольный момент, заданный разными вариантами положений электронов в атоме. Число возможных ориентаций атома в поле ограничено конечным числом позиций электронов в атоме. Потому и составляющая поля, действующая на генерирующий спектр электрон и смещающая его от положения равновесия, меняется дискретно. И значит, снова каждая линия расщепится на несколько отдельных. Причём, как и в эффекте Зеемана, для части электронов внешнее электрическое поле оказывается направлено перпендикулярно грани, на которой сидит и колеблется электрон, генерирующий спектр - соответственно поле не смещает этот электрон от положения равновесия и он даёт несмещённую линию. А для других электронов, возможно, того же атома, но сидящих на других гранях поле направлено вдоль плоскости, в которой смещается и колеблется электрон. Соответственно внешнее поле смещает его от положения равновесия (атом поляризуется), электрон оказывается в магнитном поле иной величины и генерирует на смещённой частоте. Поскольку смещённые и несмещённые электроны колеблются в разных плоскостях, излучаемые ими смещённые и несмещённые линии имеют разную поляризацию. Кроме того, если электрические поля очень сильные, возможно смещение и расщепление линий и за счёт искажения и электрической поляризации самой электрон-позитронной сетки, структуры атомов, где электроны и позитроны смещаются в противоположных направлениях. В эффекте Зеемана атом тоже принимал в магнитном поле разные положения, однако магнитное поле меняло частоту колебаний электрона не от смещения его из положения равновесия, а от добавки или вычета внешнего магнитного поля из внутриатомного. Потому расщепление линий магнитным полем сильнее, чем электрическим.

Ещё слабее сдвиг спектральных линий гравитационным полем, наблюдаемый, к примеру, в спектре Солнца и в эффекте Мёссбауэра. Воздействие гравитации с одной стороны сдвигает электроны и протоны, генерирующие спектр, от равновесных положений, тем самым меняя магнитное поле. А кроме того неоднородное гравитационное поле создаёт дополнительную растягивающую силу, аналогичную приливной силе со стороны Луны. Действуя на заряд, эта сила расширяет, растягивает его орбиту, уменьшая частоту вращения, что и проявляется в смещении длин волн и частот спектральных линий атома и ядра. Именно это смещение частоты колебаний зарядов в ядрах и воспринимают в качестве мнимого изменения темпа времени в поле тяготения (§ 1.18.). Стоит отметить, что влияние гравитации будет одинаково сказываться как на сдвиг частот атомных спектров (атомные часы), так и на сдвиг частот ядерных спектров (эффект Мёссбауэра), ввиду того, что эти спектры, как увидим, генерирует единый механизм (§ 3.7.). Поэтому и с помощью эффекта Мёссбауэра и с помощью атомных часов обнаружим одинаковые изменения "темпа течения времени", а реально частоты колебаний в гравитационном поле.

Таким образом, гипотеза Ритца о природе эффекта Зеемана позволяет объяснить не только все его особенности, но также и эффект Штарка и гравитационное смещение частоты, доказывая эффективность магнитной модели атома Ритца.



    1. Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   43   44   45   46   47   48   49   50   ...   99


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет