Светящийся атом
Cтраница 2
Схема опыта показана на рис. 28.17. При помощи мощных насосов в пространстве А поддерживается достаточное разрежение ( 0 001 мм рт. ст.), несмотря на то, что в части В, соединенной с А узкой диафрагмой ( 0 1 X 3 мм2), имеется давление около 0 05 мм рт. ст., необходимое для создания каналового пучка. Светящиеся атомы, влетев в пространство А, движутся без столкновений, излучают свет, и колебания в них постепенно затухают. Поэтому интенсивность свечения падает по мере удаления от входного отверстия, и ее падение может служить мерой естественного затухания и, следовательно, естественной ширины линий. [16]
 |
Спектр пара иода. [17] |
Линейчатые и полосатые спектры характерны для свечения газов или паров малой плотности. Линейчатые спектры испускаются светящимися атомами. [18]
При помощи последнего из уравнений ( 12) получим формулу для поперечного эффекта Доплера. Тогда можно сказать, что светящийся атом движется по отношению к спектрографу со скоростью и. Спектрограф служит в данном случае своеобразными часами / Г, при помощи которых наблюдаются колебания светящегося атома. [19]
 |
Наблюдение явления [ IMAGE ] Спектр водорода, из. [20] |
Вследствие допплеровского смещения спектральные линии оказываются расширенными. При значительном разрежении газа, когда столкновения между светящимися атомами и окружающими частицами сравнительно редки, явление Допплера служит главной причиной, определяющей ширину спектральной линии. Наблюдение уширения спектральных линий в указанных условиях также является подтверждением эффекта Допплера. [21]
В его опытах источником света служили атомы, составляющие пучок каналовых лучей, летящих внутри хорошо эвакуированной трубки, что исключало соударения светящихся атомов с окружающими. [22]
При помощи последнего из уравнений ( 12) получим формулу для поперечного эффекта Доплера. Тогда можно сказать, что светящийся атом движется по отношению к спектрографу со скоростью и. Спектрограф служит в данном случае своеобразными часами / Г, при помощи которых наблюдаются колебания светящегося атома. [23]
Рассмотрим простой случай, имеющий непосредственное отношение к свойствам оптических квантовых генераторов. Пусть источник имеет форму прямоугольного параллелепипеда ( рис. 40.2) с. I /, светящиеся атомы заполняют его вполне равномерно, и амплитуды волн ( точнее, коэффициенты AJ в выражении (222.1)) одинаковы. [24]
Каждая такая спектральная линия не представляет собой, однако, излучения строго определенной длины волны, а является, как уже не раз упоминалось, излучением в очень узком спектральном участке, в котором энергия распределена так, что интенсивность быстро падает от центра к краям. Измерение ширины спектральной линии ( см. § 158) показывает, что в излучении разреженного газа величина этого участка нередко ограничена сотыми и даже тысячными долями ангстрема. Однако условия возбуждения могут заметно влиять и на эту величину, равно как и на положение центра ( максимума) спектральной линии. Внешнее электрическое ( или магнитное) поле вызывает расширение ( или даже расщепление) спектральной линии, а такие внешние поля ( особенно электрические) могут в условиях газового разряда обусловливаться высокой концентрацией ионов в разряде и достигать заметной величины; столкновение светящегося атома с соседними во время процесса излучения также ведет к уширению линии; к тому же ведет и самый факт теплового движения атома вследствие эффекта Допплера. В специальных условиях, например при мощных разрядах, сопровождающихся сильной ионизацией, или при большой плотности газа эти искажения могут достигать значительной величины. [25]
Каждая такая спектральная линия не представляет собой, однако, излучения строго определенной длины волны, а является, как уже не раз упоминалось, излучением в очень узком спектральном участке, в котором энергия распределена так, что интенсивность быстро падает от центра к краям. Измерение ширины спектральной линии ( см. § 158) показывает, что в излучении разреженного газа величина этого участка нередко ограничена сотыми и даже тысячными долями ангстрема. Однако условия возбуждения могут заметно влиять и на эту величину, равно как и на положение центра ( максимума) спектральной линии. Внешнее электрическое ( или магнитное) поле вызывает расширение ( или даже расщепление) спектральной линии, а такие внешние поля ( особенно электрические) могут в условиях газового разряда обусловливаться высокой концентрацией ионов в разряде и достигать заметной величины; столкновение светящегося атома с соседними во время процесса излучения также ведет к уширению линии; к тому же ведет и самый факт теплового движения атома вследствие эффекта Доплера. В специальных условиях, например при мощных разрядах, сопровождающихся сильной ионизацией, или при большой плотности газа эти искажения могут достигать значительной величины. Однако обычно действие всех перечисленных причин не особенно велико, и излучение газа обладает спектром, характерным для атомов, составляющих данный газ. [26]
Совершенно естественно ожидать, что последними линиями явятся те линии, которые при обычных условиях наблюдения оказываются наиболее интенсивными. Изучение этих линий показало, в соответствии с нашими теперешними знаниями, касающимися строения атомов, что последние линии представляют собой, за немногими исключениями, резонансные линии соответствующих атомов. Это понятно с точки зрения представлений, развитых на стр. Благодаря этому резонансные линии являются наиболее интенсивными линиями в спектре данного элемента лишь при малых концентрациях его в пробе, когда поглощением в парах, окружающих светящиеся атомы, можно пренебречь. [27]
Дело в том, что каждый атом излучает непрерывно только некоторый конечный промежуток времени и затем потухает. За это время он испускает непрерывный цуг волн. Через некоторое время тот же атом может опять начать светиться, но эти новые колебания уже никак не будут связаны с фазами предыдущего колебания. Среднее время непрерывного свечения атома обычно порядка 10 8 сек. Поэтому два колебания, вышедшие из одной точки источника света, но запаздывающие друг относительно друга более чем на 107 длин волн, уже будут некогерентны между собой. Эти колебания будут испущены при двух независимых между собой вспышках атома. Длина волны видимого света около 0 5 мк, следовательно, при разности хода, большей, чем 107 - 0 5 мк5 м, интерференция должна исчезать. Разные атомы обладают различными временами излучений, называемыми продолжительностью жизни светящегося атома. [28]
Страницы: 1 2