Спектр - гелий
Cтраница 3
Некоторое время спустя на Земле был обнаружен в чистом виде газ, спектр которого оказался тождественным со спектром гипотетического гелия. Таким образом, догадка о наличии в составе Солнца нового элемента была подтверждена. [31]
Формула Брейта была с успехом применена в квантовой теории атома, в частности, при рассмотрении тонкой структуры спектра гелия и ионизированного лития, обладающих двумя электронами, а также при рассмотрении рассеяния электронов. [32]
 |
Схема спектральных термов гелия. [33] |
Доказательство существования двух гелиев ( точнее двух классов состояний гелия) позволило полностью истолковать всю совокупность спектроскопических данных, относящихся к спектру гелия и к его поведению в различных условиях. На рис. 85 мы приводим схему уровней атома гелия. В пара-гелии суммарный спин равен нулю. [34]
Первая знаменитая работа Бора, в которой сформулированы основы его теории, относится к 1913 г. В ней был не только объяснен спектр водорода, но и спектр ионизированного гелия. Весьма интересно, что, хотя спектр ионизированного гелия и наблюдался ранее Пикерингом в спектрах звезд, а Фаулером - в спектре электрического разряда в смеси водорода и гелия, однако он приписывался не гелию, а водороду. Это недоразумение было разрешено только опытами Ивенса ( Evans), который под непосредственным влиянием Бора стал изучать электрический разряд в чистом гелии. Но при этом, как рассказал Бор в лекции, посвященной памяти Резерфорда, возникла драматическая ситуация: оказалось, что формула Бора для спектра водорода не дает при замене в ней заряда ядра с 1 на 2 точного совпадения со спектром ионизированного гелия. Однако Бор вскоре объяснил это расхождение, указав на необходимость учитывать движение ядра, что сводится к тому, что в его формулу нужно вставлять не массу т свободного электрона, а его приведенную массу тМ / ( т М) ( где М - масса ядра), которая имеет различные значения для водорода и для гелия. [35]
В то время как для более тяжелых элементов вплоть до лития потенциалы возбуждения соответствуют только границам абсорбции ( следовательно, тем частотам излучения, которые атом может абсорбировать, но которые он, согласно изложенному в предыдущем разделе, не может излучать сам), примыкающие абсорбционные границы спектров гелия и водорода ( расположенные в ультрафиолетовой части спектра) соответствуют не только частотам абсорбируемого, но также и частотам испускаемого излучения. Следовательно, у этих элементов непосредственно вращающиеся вокруг атомных ядер электроны не находятся уже во внутренней сфере; они больше не окружены другими электронами, находящимися на более высоких уровнях энергии. Таким образом, для этих двух атомов зависимость Мозли, которая здесь опять замечательным образом оправдывается, распространяется и на область оптических спектров. [36]
 |
Порядковые номера и атомные веса. [37] |
В то время как для более тяжелых элементов вплоть до лития потенциалы возбуждения соответствуют только границам абсорбции ( следовательно, тем частотам излучения, которые атом может поглощать, но которые он, согласно изложенному в предыдущем разделе, не может излучать сам), примыкающие абсорбционные границы спектров гелия и водорода ( расположенные в ультрафиолетовой части спектра) соответствуют не только частотам поглощаемого, но также и частотам испускаемого излучения. Следовательно, у этих элементов непосредственно вращающиеся вокруг атомных ядер электроны не находятся уже во внутренней сфере; они больше не окружены другими электронами, находящимися на более высоких уровнях энергии. Таким образом, для этих двух атомов зависимость Мозли, которая здесь опять замечательным образом оправдывается, распространяется и на область оптических спектров. [38]
В то время как для более тяжелых элементов вплоть до лития потенциалы возбуждения соответствуют только границам абсорбции ( следовательно, тем частотам излучения, которые атом может абсорбировать, но которые он, согласно изложенному в предыдущем разделе, не может излучать сам), примыкающие абсорбционные границы спектров гелия и водорода ( расположенные в ультрафиолетовой части спектра) соответствуют не только частотам абсорбируемого, но также и частотам испускаемого излучения. Следовательно, у этих элементов непосредственно вращающиеся вокруг атомных ядер электроны не находятся уже во внутренней сфере; они больше не окружены дру - гими электронами, находящимися на более высоких уровнях энергии. Таким образом, для этих двух атомов зависимость Мозли, которая здесь опять замечательным образом оправдывается, распространяется и на область оптических спектров. [39]
Характерным для спектра гелия является то, что он распадается на две как бы совершенно самостоятельные системы серий. Причина усложнения спектра гелия лежит опять-таки в магнитных свойствах атомов. [40]
Установлено, что в природе встречаются только антисимметричные функции. Например, при изучении спектра гелия будет показано, что он может быть объяснен путем использования только антисимметричных волновых функций. Рассмотрим, например, частный случай, когда функции ф и у одинаковы. В этом случае согласно запрету Паули спины электронов должны быть противоположными вследствие того, что в остальном оба электрона находятся в одинаковом состоянии. Очевидно, что две первые симметричные волновые функции не обладают этим свойством. Хотя спиновое состояние я ( 1) 3 ( 2) - f - ( 1) а ( 2) слагается из состояний, в которых электроны имеют разные спины, эта комбинация обычно рассматривается по соображениям, на которых нет возможности останавливаться, как такое спиновое состояние, в котором оба электрона имеют одинаковый спин. Таким образом, в данном случае все симметричные состояния должны быть отвергнуты. Но если ф такова же, как &, - все антисимметричные функции исчезают, за исключением последней, в которой функция спина а () ( 2) - jj ( l) a ( 2) соответствует наличию электронов с противоположными спинами. [41]
Такие линии действительно наблюдались в спектре гелия. [42]
Первая знаменитая работа Бора, в которой сформулированы основы его теории, относится к 1913 г. В ней был не только объяснен спектр водорода, но и спектр ионизированного гелия. Весьма интересно, что, хотя спектр ионизированного гелия и наблюдался ранее Пикерингом в спектрах звезд, а Фаулером - в спектре электрического разряда в смеси водорода и гелия, однако он приписывался не гелию, а водороду. Это недоразумение было разрешено только опытами Ивенса ( Evans), который под непосредственным влиянием Бора стал изучать электрический разряд в чистом гелии. Но при этом, как рассказал Бор в лекции, посвященной памяти Резерфорда, возникла драматическая ситуация: оказалось, что формула Бора для спектра водорода не дает при замене в ней заряда ядра с 1 на 2 точного совпадения со спектром ионизированного гелия. Однако Бор вскоре объяснил это расхождение, указав на необходимость учитывать движение ядра, что сводится к тому, что в его формулу нужно вставлять не массу т свободного электрона, а его приведенную массу тМ / ( т М) ( где М - масса ядра), которая имеет различные значения для водорода и для гелия. [43]
В табл. 20 приведены наиболее яркие линии спектров инертных газов, расположенные в видимой области. Особенно точно определено положение линий в спектре гелия, поскольку эти линии часто используют для градуирования или настройки спектральной аппаратуры. Хотя длины волн приведены в табл. 20 с точностью до сотых долей, все же в последней цифре могут быть отклонения в несколько единиц. [44]
Тяжелая фракция поглощается активированным углем, который охлаждают жидким воздухом. При достаточно большом давлении газов легкой фракции удается наблюдать спектр гелия и-неона. [45]
Страницы: 1 2 3 4