Страница:БСЭ-1 Том 63. Э - Электрофон (1933).pdf/353

Эта страница не была вычитана

ЭЛЕКТРОНпри ускоренном движении, а именно, при движении по стационарной орбите вокруг положительного атомного остова или ядра. Э. мог излучать или поглощать, только перескакивая с орбиты на орбиту, а так как его энергия должна была при этом меняться на вполне определенные порции — кванты, то тем самым выбор орбит становился ограниченным. Из ' непрерывного множества орбит, допускавшихся классической электродинамикой, выделялась дискретная их совокупность.

Таким образом Боровская теория, создан- • ная для объяснения закономерностей линейчатых спектров, бывшего не по силам классической электронной теории атома, сразу же поставила Э. (по крайней мере связанный) в совершенно отличное от макроскопических зарядов положение. Успехи Боровской теории атома были чрезвычайно велики, но и она натолкнулась на трудности. Одна из них заключалась в вопросе о происхождении мультиплетов — сложных образований,, представляющих собой группы близких спектральных линий. В рамках уже достаточно усложнившейся к этому времени теории Бора объяснение было найдено в гипотезе Юленбека иГоудсмита(1925), согласно к-рой Э. кроме поступательного движения по орбите имеет еще и вращательное движение вокруг собственной оси, подобно поступательному движению и вращению Земли. Он обладает поэтому механическим моментом I и магнитным М, причем отношение М/I должно быть, как этого требовала теория мультиплетов, равно . Еще в 1903 Абрагам вычислил, что поверхностно заряженный шарик обладает при вращении вокруг диаметра именно таким отношением М/I (при условии, что т0  — электромагнитная масса). При этом М = |а2о>, где е — заряд электрона, а — его радиус и со  — угловая скорость вращения. Из ряда опытов, касающихся как связанных, так и свободных Э., оказалось, что I = где h= 6, 54 • 10"27 эрг/сек. — постоянная Планка. Таким образом: М = — 1 = -^-, 7П0

4 Л771 q

т. е. магнитный момент Э. равен так наз. магнетону Бора (см. Магнитизм). Сопоставляя оба выражения для М, можно вычислить со или же линейную скорость точек экватора (асо): аа> = — — ^9, 3  — Ю12-^4лтоа сек.

Эта скорость в 310 раз превышает скорость света, что находится в противоречии с теорией относительности и вновь ставит под сомнение чисто корпускулярную модель Э. Самый же факт наличия у Э. магнитного момента в настоящее время прочно установлен и занижает неотъемлемое место в современной квантовой теории.

Конец господства прерывности в учении о строении вещества наступил в 1924, когда Л. де-Бройлем были сделаны первые шаги по пути новой квантовой механики (см.). Двойственность, вскрытая в свете, обнаружение в нем наряду с волновыми закономерностями корпускулярных, привела в процессе дальнейшего развития физики к обнаружению двойственности вещества, к представлению о волнах (отнюдь не электромагнитных), неотделимо связанных с движущейся «весомой» материей

ОТ8

и управляющих ее движением <, Согласно квантовой механике, с движущейся частицей (напр. Э.) связана волна частоты у = ^, где 57  — полная энергия частицу. Несложное вычисление показывает, что в отсутствие силового поля (потенциальная энергия=0) и при скорости частицы г?, достаточно малой по сравнению соскоростью света, длина этой волны я  — " .

m0V

Если измерять скбрость Э. прямо в вольтах пройденной им ускоряющей рйзнрсти потенциалов V, то эта формула примет вид: 7О

(1 А= Ю"8 см). При V = 150 вольт (скорость электрона v равна 0, 024 с) получается 2=1, 00 А; для 7= 1.000 вольт (v = 0, 064 с) 2=0, 39 А, т. е* волны имеют длину того же порядка, Что и рентгеновские электромагнитные волны. Естественно было попробовать выяснить, не взирая на особый — вероятностный, а не «эфирный»  — характер этих волн, не проявят ли они себя, если поставить Э. в соответствующие условия. Будут ли например электроны диффрагировать подобно рентгеновским лучам на кристаллической решотке. Начавшийся с 1928 ряд опытов, проделанных Дэвисоном и Джермером, Г. П. Томсоном, Руппом, Кикучи и др., полностью подтвердил эти ожидания: диффракция Э. установлена с такой же надежностью, с какой определены заряд или масса отдельного Э.

С первых же своих шагов волновая механика радикально изменила прежние представления, об Э. и о характере его движения. Эта. ломка классических воззрений коснулась не только Э., но и вообще всех объектов микрокосма, однако для Э. она выявилась наиболее резко, поскольку до самого последнего времени он являлся единственной легчайшей материальной частицей. Отсылая читателя к статье Квантов теория (см.), укажем лишь на То, что неизбежным следствием основных принципов волновой механики является вероятностный характер всех ее высказываний об отдельном Э.

В то время как теория Бора давала вполне определенные положение и скорость Э. — частицы в каждый момент его движения по атомной орбите, волновая механика утверждает возможность лишь статистических высказываний о нахождении Э. в данной точке пространства.

В своей додираковской форме она отвечает лишь на вопрос о средней вероятности застать электрон в той или иной области пространства.

Дальнейшее релятивистское обобщение волновой механики, данное. Дираком и независимо от него Иорданом, позволило искать не только среднюю вероятность, но уже дало возможность судить и о результате единичного опыта (вероятность равна либо единице либо нулю, т. е. Э. или находится в рассматриваемом объеме или  — отсутствует). Это является большим шагом вперед, т. к. отображает факт н е д елимост. и заряда Э., т. е. атомизм электричества.

Другое достижение теории Дирака состоит в том, что магнитный момент из свойства, приписываемого Э. внешним образом, становится органической й неотделимой чертой всякой частицы, обладающей массой и зарядом.

Но ни классическая квантовая теория ни волновая механика даже в самой развитой своей форме не объясняют атомного строения 22*