Избранные научные труды

Бор Нильс Хенрик Давид

6 СПЕКТРЫ ВОДОРОДА И ГЕЛИЯ ^*

^*The Spectra of Helium and Hydrogen. Nature, 1913, 92, 231, 232.

Недавно Фаулер ¹ наблюдал некоторое число новых линий при сильном разряде в водородно-гелиевой смеси. Некоторые из этих линий, очень близко расположенных к линиям серии, которую наблюдал Пикеринг в спектре звезды Кормы; вследствие её простой связи с обычной серией Бальмера она была приписана водороду. Другие линии оказались близки к спектральной серии, которую предсказал Ридберг, назвавший её главной серией водорода. Остальные новые линии имеют простую связь с последней названной

серией, но явно не укладываются в теорию Ридберга.

¹ Fowler. Month. Roy. Astr. Soc., 1912, Dec.

Исходя из теории спектров ², основанной на представлениях Резерфорда о строении атома и теории черного излучения Планка, я пришёл к выводу, что новые обнаруженные Фаулером линии не связаны с водородом и все принадлежат гелию, образуя второй спектр гелия, совершенно аналогичный обычному спектру водорода. Эта точка зрения была подтверждена новыми опытами Эванса ³, наблюдавшего спектральную линию 4886 в обычной гелиевой трубке, не показывающей обычные линии водорода. С другой стороны, Фаулер ⁴ привёл возражения против допущения, что эти линии принадлежат гелию. В своем сообщении Фаулер указывает, что обе спектральные серии, названные им первой и второй главными сериями водородного спектра, по его мнению, в пределах ошибок измерения нельзя объединить в одну серию, как это следует из моей теории. Тем не менее я думаю, что эти линии можно объяснить теоретически в удовлетворительном согласии с измерениями.

² N. Bohr. Phil. Mag., 1913, 26, 1.

³ Evans. Nature, 1913, Sept. 4, 5.

⁴ Fowler. Nature, 1913, Dec. 25, 95.

Второй и третий столбцы приведённой ниже табл. 1 содержат найденные Фаулером длины волн новых линий и соответствующие пределы ошибок измерения. Линии обозначены P₁, P₂ и S в зависимости от того, принадлежат они первой или второй главной серии или резкой побочной серии. Выражения в четвертом столбце являются произведениями длины волны на величину (1/n₁²– 1/n₂²) где n₁ и n₂ даны в пятом столбце.

Таблица 1

Серия

·10

⁸

Пределы

ошибок

·

1

n₁²

–

1

n₂²

·10

¹⁰

(n

₁

; n

₂

)

P

₁

4685,98

0,01

22779,1

(3; 4)

P

₂

3203,30

0,05

22779,0

(3; 5)

P

₁

2733,34

0,05

22777,8

(3; 6)

P

₂

2511,31

0,05

22778,3

(3; 7)

P

₁

2385,47

0,05

22777,9

(3; 8)

P

₂

2306,20

0,10

22777,3

(3; 9)

P

₁

2252,88

0,10

22779,1

(3; 10)

S

5410,5

1,0

22774

(4; 7)

S

4541,3

0,25

22777

(4; 9)

S

4200,3

0,5

22781

(4; 11)

Выражения

в четвертом столбце почти одинаковы и, по-видимому, нет никаких указаний на систематическую разницу между выражениями для линий, обозначенных P₁ и P₂.

Значения соответствующих величин для первых линий в обычном спектре водорода ¹ даны в табл. 2.

¹ Ames. Phil. Mag., 1890, 30, 48.

Таблица 2

·10

⁸

·

1

n₁²

–

1

n₂²

·10

¹⁰

(n

₁

; n

₂

)

6563,04

91153,3

(2; 3)

4861,49

91152,9

(2; 4)

4340,66

91153,9

(2; 5)

4101,85

91152,2

(2; 6)

3970,25

91153,7

(2; 7)

В соответствии с обсуждаемой теорией имеем

K =

1

n₁²

–

1

n₂²

=

ch^3(M+m)

2^2E^2e^2Mm

,

где c — скорость света, h — постоянная Планка, e и m — заряд и масса электрона, E и M — заряд и масса центрального положительно заряженного ядра. Эта формула в точности совпадает с данной в Philosophical Magazine, где, однако, в первом приближении пренебрегалось массой электрона в сравнении с массой ядра. Приведённая выше таблица даёт для водорода и гелия следующие значения:

K

_H

= 91153·10

^{– 10}

и K

_He

= 22779·10

^{– 10}

.

Отношение этих величин равно

K_H

K_He

= 4,0016.

Если в теоретической формуле для водорода положить E = e и M = 1835m и использовать новые определения h, e и m получим

K = 92·10

^{– 7}

.

Экспериментально полученное значение этой величины в пределах ошибок измерения при определении h, e и m согласуется с теоретическим.