Классическая теория спектральных линий

Классическая теория спектральных линий [c.244]

КЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ [c.245]

Хорошо известно, что ширина спектральной линии, излучаемой при переходе из состояния А в состояние В, есть сумма ширин и Гд общих этих состояний. Применительно к осциллятору, у которого матричный элемент перехода из п-то в п — 1)-е состояние пропорционален Уп, найдем Г = кп, T i = к п — 1). Отсюда следует вывод, что ширина линии, испускаемой при переходе из п-то в (п 1)-е состояние, пропорциональна 2п — 1). Между тем в классической теории ширина линии, испускаемой гармоническим осциллятором, не зависит от его амплитуды. Интенсивность излучения пропорциональна квадрату амплитуды ), следовательно, энергия осциллятора убывает экспоненциально Е е-У, [c.111]

Вместо старой модели атома была предложена новая, в которой положение электрона в атоме в данный момент времени определяется не точно, а с некоторой вероятностью, величина которой задается волновой функцией, являющейся решением волнового уравнения. Квантовая механика не только повторила все результаты теории Бора, ио и объяснила, почему атом не излучает в стационарном состоянии, а та кже позволила подсчитать интенсивности спектральных линий. Кроме того, квантовая механика дала объяснение совершенно непонятному с точки зрения классической физики явлению дифракции электронов. [c.17]

Как уже упоминалось, вывод из описываемого воображаемого опыта, заключающийся в том, что движущиеся часы идут медленнее неподвижных, получил убедительные экспериментальные подтверждения. Наиболее убедительным подтверждением этого вывода может служить так называемый поперечный Допплер-эффект. Уже давно был известен и объяснен классической физикой продольный Допплер-эффект, заключающийся в том, что при относительном движении источника и приемника электромагнитных волн ) частота этих волн изменяется, если скорость движения направлена вдоль линии, соединяющей источник и приемник, или имеет составляюш,ую в направлении этой линии. При этом частота волн повышается (а период понижается), если расстояние между источником и приемником уменьшается наоборот, при увеличении расстояния между ними частота волн понижается (а период повышается). Теорией относительности был предсказан, а затем был экспериментально обнаружен поперечный Допплер-эффект, который состоит в том, что при относительном движении источника и приемника всегда наблюдается не зависящее от направления движения понижение частоты ) принимаемых волн (по сравнению с той, которая наблюдалась бы, если бы источник по отношению к приемнику был неподвижен). Поперечный Допплер-эффект был обнаружен при наблюдении спектральной линии, испускаемой быстро летящими ионами. Оказалось, что эта линия, которая для покоящихся ионов имеет частоту v, в случае быстро движущихся ионов [c.264]

Если вычислить по классической теории амплитуду и поляризацию колебания, соответствующего этой частоте, и перенести их на спектральную линию, получающуюся благодаря квантовому переходу, то интенсивность и поляризация спектральной линии получаются точно для бесконечно больших и приблизительно верно для средних квантовых чисел. [c.43]

Как было указано в 7 гл 1, Лоренц на основании классической электронной теории предсказал открытое затем Зееманом расщепление спектральных линий в магнитном поле, К тем же результатам, что и классическая электронная теория, приводит и теория Бора. В том же параграфе было рассмотрено влияние внешнего магнитного поля на орбитальное движение электрона в атоме и показано, что спектральная линия, возникающая при переходе электрона между двумя стационарными орбитами, расщепляется при воздействии внешнего магнитного поля И на три поляризованные определенным образом компоненты. Средняя компонента совпадает по частоте с первоначальной линией, а две других симметрично сдвинуты относительно нее на величину [c.331]

До появления квантовой теории Бора эффект Штарка вообще оставался необъясненным. Классическая электронная теория приводит к выводу, что спектральные линии могут во внешнем электрическом поле лишь смещаться, но не расщепляться. [c.375]

В 1916 г. А. Зоммерфельд, работая над воровской атомной моделью, ввел новый способ квантования электронных систем с помощью двух переменных ( главного и побочного квантовых чисел) и получил для движения электронов необходимые эллиптические орбиты. Благодаря уточнению модели атома Бора были объяснены некоторые спектроскопические данные. Далее Бор в духе классической механики принял массу движущегося электрона постоянной. Зоммерфельд же учел поправки, которые требовала теория относительности, и ввел в теорию Бора релятивистскую массу электрона, заметно меняющуюся в зависимости от изменения громадной скорости электрона, движущегося внутри атома. В результате этого стало ясно, что электронная орбита движется в данной плоскости вокруг фокуса, занятого ядром, т. е. она приобрела вид розетки. Теперь Зоммерфельд смог объяснить тонкую структуру не одного только спектра водорода, но и спектра рентгеновских лучей. Тем самым при построении атомной модели стали учитывать и теорию относительности Эйнштейна. Однако и это новое видоизменение теории Бора, развитое Зоммерфельдом, не давало возможности охватить все опытно наблюдаемые спектральные линии, а модели, содержащие три и более тел (например, гелия), она не в силах была точно рассчитывать. Здесь все время сохранялось противоречие теории фактам, как бы ни усложнялось классическое в своей основе представление об электронной орбите. Только квантовая механика позднее разрешила это противоречие, отказавшись в принципе от классических представлений об электроне как миниатюрном шарике и о точной орбите его движения. [c.454]

Теория крыльев спектральных линий [20, 21] позволяет радикально упростить задачу и продвинуться по пути улучшения количественного согласия между теорией и экспериментом. Это удается сделать благодаря последовательному использованию разделения переменных, связанных с внутренними движениями в молекулах и движением центров масс, а также применению асимптотических методов в области больших смещенных частот. Применение метода полуклассического представления [15] приводит к появлению в выражении для х(о)) гиббсовского распределения с так называемым классическим потенциалом межмолекулярного взаимодействия (ММВ) в усреднении по траекториям. [c.95]

Имеющиеся экспериментальные данные, например [2], свидетельствуют о наличии за кантом полосы 4,3 мкм СО2 спектральной области, в которой х(о), 0) уменьшается с ростом температуры для всего исследованного интервала температур (213 К<0< С 673 К). Эта зависимость прямо противоположна таковой для центра полосы, и вопрос о ее природе служил предметом для дискуссий. Анализ результатов экспериментов на основе теории крыла линии позволяет считать твердо установленной причину этой нетрадиционной температурной зависимости. Она сосредоточена в поведении функции Р(Н, 0) (4.22), содержащей классический [c.100]

В то время как следствия СТО проверены с высокой степенью точности в многочисленных экспериментах, экспериментальное подтверждение общей теории относительности на протяжении полувека ограничивалось всего лишь тремя классическими эйнштейновскими эффектами красное смещение спектральных линий излучения небесных тел, сдвиг перигелия Меркурия и отклонение света гравитационным полем Солнца. Учитывая трудность точного исследования физических условий на небесных телах, эти подтверждения теории можно считать до некоторой степени неопределенными, и долгое время казалось невероятным, чтобы стала возможной какая бы то ни была проверка общей теории относительности в земных или околоземных условиях. Однако во второй половине пятидесятых годов ситуация в этом отношении резко изменилась. Огромный прогресс экспериментальной техники и запуск космических аппаратов открыли совершенно новые, неожиданные возможности проверки общей теории относительности. [c.346]

Описанная картина расщепления спектральных линий объясняется классической теорией Лорентца. Как и классическая теория дисперсии, это есть модельная теория, в простейшей форме которой излучающими центрами являются гармонические осцилляторы в виде квазиупруго связанных электронов. В отсутствие внешнего магнитного поля уравнение движения такого электрона имеет вид г Ч- со г = О, где о — собственная частота электрона. При наличии постоянного [c.566]

Перейдем теперь к объяснению расщепления спектральных линий в магнитном поле. Колеблющийся электрон излучает электромагнитные волны. Излучение максимально в направлении, перпендикулярном к ускорению электрона, а в направлении ускорения отсутствует. Согласно классической теории, частота излучаемого света совпадает с частотой колебания электрона. Но последняя меняется при включении магнитного поля. Поэтому должна измениться и частота излучаемого света. При наблюдении вдоль магнитного поля колебание в том же направлении излучения не дает. Излучение создается только круговыми вращениями электрона. В результате наблюдаются две 0-компоненты с круговой поляризацией и частотами о -f Q и соо — Q. Если свет идет в направлении вектора В, то поляризация первой линии будет левой, а второй — правой. При изменении направления магнитного поля на противоположное меняется на противоположную и круговая поляризация каждой линии. При наблюдении поперек магнитного поля В колебания электрона, параллельные В, дают максимум излучения. Им соответствует несмещенная п-компонента, в которой электрический вектор параллелен В. Оба круговых движения совершаются в плоско- [c.568]

Классическая теория не дает объяснения эффекта Штарка, как и всякого явления, связанного с излучением и поглощением спектральных линий. Его теория — существенно квантовая и не может быть изложена в этом томе. [c.572]

НЫМ нами в конце второй части. Однако по классической теории частота света должна равняться частоте колебаний или быть кратной ей, а частоты, испускаемые атомами, не оказывались целочисленными кратными не слишком большого числа фундаментальных частот. Таким образом, практически требовалось ввести столько же степеней свободы, сколько спектральных линий испускает атом. Это число степеней свободы даже для простейшего атома водорода оказывалось уже совершенно необозримым. [c.319]

При дальнейшем развитии классической теории дисперсии была учтена различная интенсивность спектральных линий, в окрестности которых измерялся показатель преломления. Для этого была введена fik — сила осциллятора, пропорциональная интенсивности линии на данном переходе. Условие нормировки было "Lfik = 1 и исходная формула ( 4.12) приобретала вид [c.144]

В 1896 г. Зееману удалось обнаружить слабое изменение частоты спектральных линий под действием внешнего магнитного поля. Экспериментальная установка Зеемана в принципе соответствовала последней установке Фарадея, но применение более сильного магнитного поля и спектрального прибора с высоким разрешением позволило обнаружить эффект. Расщепление спектральных линий в сильных магнитных полях ] олучило название эффекта Зеемана. Кроме наблюдения за изменением частоты спектральных линий Зееман измерил поляризацию этих линий, что сыграло очень важную роль при разработке теории эффекта, которую выполнил Лоренц. На основе классической электронной теории это расщепление было объ- [c.102]

Рассмотренные нами в предыдущих параграфах причины расширения спектральных линий не связаны с взаимодействием между атомами. Расширение линий, вызванное взаимодействием между атомами, было впервые разобрано в 1905 г. Лоренцом на основании классической электронной теории. Лоренц пользовался весьма упрощенной схемой взаимодействия, а именно, пренебрегая затуханием колебаний на длине свободного пути, он полагал, что внутриатомный электрон на всей длине свободного пути атома не возмущен никакими силами и совершает гармоническое колебательное движение с частотой В момент столкновения с другим атомом колебания электрона обрываются. Таким образом, рассматривается лишь роль ударов между атомами, почему эта упрощенная теория и называется ударной теорией. [c.489]

Лоренц (ЬогеШг) Хендрик Антон (1853-1928) — известный нидерландский физик-теоретик. Окончил Лейденский университет (1872 г.). Научные труды относятся к областям электродинамики, термодинамики, статистической механики, оптики, квантовой теории, атомной физики и др. Создал классическую электронную теорию вещества, базирующуюся на анализе движения дискретных зарядов, и на основе ее, в частности, вывел зависимость диэлектрической проницаемости от плотности диэлектрика (формула Лоренца-Лоренца), дал выражение для силы, действую1цей на движущийся в электромагнитном поле заряд (сила Лоренца), развил теорию дисперсии света. Предсказал явление расщепления спектральных линий в сильном магнитном поле (Нобелевская премия (совместно с П. Зееманом) в 1902 г.). Создал электродинамику движущихся сред. Вывел в 1904 г. формулы, связывающие между собой пространственные координаты и моменты времени одного и того же события в разных инерциальных системах отсчета (преобразование Лоренца). Впервые получил зависимость массы электрона от скорости. Своими работами подготовил переход к квантовой механике и теории относительности. Ряд исследований по кинетической теории газов, кинетике твердых тел, электронной тео рии металлов (1904 г.). [c.261]

Естественное затухание свечения изолированных атомов и соответствующее ему уширение спектральных линий на опыте исследовалось В. Вином в 1919—1927 гг. В его опытах каналовые лучщ состоявшие из светящихся атомов, проходили через узкое отверстие (0,1 х 3 мм ) в пространство, где с помощью мощных насосов поддерживался высокий вакуум (< 0,001 мм рт. ст.). В этом пространстве атомы двигались без столкновений, но их свечение постепенно затухало по мере удаления от входного отверстия. По затуханию свечения можно было оценить время естественного затухания. Для этого надо было знать среднюю скорость движения атомов каналовых лучей. Она измерялась по допплеровскому смещению спектральных линий при наблюдении вдоль направления каналовых лучей и оказалась порядка 5-10 см/с (для атомов водорода). Из своих опытов Вин нашел для времени затухания X около 10 с. Эта величина несколько менялась от одного вещества к другому и от одной спектральной линии к другой. Полученные результаты совпадали с предсказаниями теории, но только по порядку величины, а простая зависимость (89.4) времени затухания от длины волны (т Х ) не подтвердилась. Впрочем, полного количественного согласия и нельзя была.ожидать от простой классической теории, основанной на модели гармонического осциллятора. [c.547]

С. и. был выдвинут И. Бором в 19/3 г. (в т. н. старой квантовой теории до создания последовательной квантовой механики) в связи с проблемой интенсивности линий в спектрах излучения и поглощении атомов. В соответствующей этой проблеме частной формулировке С. п. гласит, что спектр излучения квантовой системы в своей длинноволновой части (т. е. при больших значениях квантовых чисел, характеризующих излучающий атом в начальном и конечном состояниях) должен совпадать со спектральным распределением, полученным из классич. электродинамики. Впоследствии, когда была создана вполне последовательная квантовая механика, особенности атомных спектров были объяснены па более глубокой основе, причем существенные черты математич. аппарата снова определялись С. п. Папр., из С. п. следует, что коммутационные соотношения между различными величипамп кваптовой теории даются классическими Пуассона скобка.ии, что еамильтониан фнзич. системы выражается через обобщенные координаты и импульсы так ке. как в классич. механике, и т. д. [c.580]

Современная квантовая теория позволяет значительно более строго и точно рассчитать спектральные характеристики излучаемого атомом света, однако основные качественные результаты совпадают с классическими линия имеет ло-ренцевскую форму с типичной естественной шириной Ао) . -10 с [c.216]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...