Избранные научные труды
Шрифт:
r
s=1 (ln ns·10– 19)
Атомный вес
Алюминий
14
41
27
Олово
38
94
119
Золото
61
126
197
Свинец
65
132
207
Сравнивая значения, приведённые в табл. 2, с формулой (4), получаем тем же способом, что и для кислорода, значения r и ln (ns·10– 19)
В соответствии с теорией Резерфорда мы должны ожидать для r значений, примерно равных половине атомного веса элемента. Мы видим, что в случае алюминия это действительно имеет место; но для элементов с более высоким атомным весом величина r существенно меньше этих значений. Значения ln ns оказываются такими, как если бы атомы содержали электроны, характеризующиеся различными собственными частотами, меняющимися по порядку величины от значений, определённых по дисперсии в прозрачных средах, до значений, получаемых по характеристическому рентгеновскому излучению. Однако здесь следует заметить, что величина поправок, которые нужно вводить в формулу (4), по-видимому, возрастает с ростом атомного веса вещества. Для элементов с высоким атомным весом неопределённость в вычисленных значениях r возникает ещё и потому, что эти значения определяются вычитанием величин поглощения при разных скоростях; а при этом разность неучтённых поправок может оказаться значительной.
II. Катодные и -лучи
Наиболее детальные измерения торможения катодных лучей при прохождении через вещество были проведены Уиддингтоном 1. Используя катодные лучи со скоростью от 5·109 до 9·109 см/сек, он нашёл, что зависимость скорости от пройденного в веществе пути описывается формулой вида (5). Определение входящей в эту формулу константы a дало:
1 R. Whiddington. Proc. Roy. Soc., 1912, А84, 560.
для алюминия:
a
=
7,32·10
42
для золота:
a
=
2,54·10
43
для воздуха (при 760 мм рт. ст. и 15° С):
a
=
2,0·10
40
Подставляя в выражение для a, приведённое на стр. 72, V0=7·109 см/сек, а также значения величин r и ln ns, найденные выше по поглощению -лучей, имеем
для алюминия:
a
=
1,9·10
43
для золота:
a
=
7,3·10
43
для воздуха:
a
=
1,1·10
40
Мы видим, что измеренные и вычисленные значения согласуются по порядку величины, но различие между ними всё же существенно; в случае алюминия и золота вычисленные значения в 3 раза больше измеренных, а в случае воздуха — в 2 раза меньше. При объяснении этого различия следует иметь в виду исключительные экспериментальные трудности. Отсюда следует, что отношение скорости торможения в алюминии и в воздухе, найденное в экспериментах Уиддингтона, оказывается примерно в 5 раз меньше, чем в опытах с -лучами. Это обстоятельство трудно согласовать как с данными опытов с -лучами различных скоростей, так и с результатами сравнения экспериментов с - и -лучами, согласно которым скорость торможения в различных веществах, рассчитанная
Измерения торможения -лучей были проведены в случае очень высоких энергий В. Вильсоном 1 и недавно О. Байером 2 для меньших энергий. При этом Байер в экспериментах с алюминием, используя -лучи со скоростями от 1·1010 до 2·1010 см/сек, нашёл, что изменение скорости описывается соотношением того же вида, как и найденное Уиддингтоном. Для скорости 1,5·1010 см/сек он нашёл, что константа a равна примерно 1,1·1042.
1 W. Wilson. Ргос. Roy. Soc., 1910, А84, 141.
2 О. v. Ваеуеr. Phys. Zs., 1912, 13, 485.
Подставляя в выражение для a, приведённое на стр. 72 значения r и ln ns, определённые из данных по -лучам, находим в случае рассматриваемой скорости
a=1,7·10
42
При этом продольная масса электрона M, движущегося со скоростью, примерно равной половине скорости света, полагалась равной 1,54 m (Влияние зависимости массы частиц от скорости на величину константы a при этой скорости уже значительно, но такая зависимость не изменяет существенным образом вид соотношения между V и x.)
Таким образом мы видим, что в случае -лучей большой скорости соответствие с опытом оказывается лучшим, чем в приведённом выше случае катодных лучей.
Байер провёл также измерения торможения -лучей в олове, меди и платине. Результаты этих опытов показывают, что скорость торможения примерно пропорциональна плотности вещества (при неизменной скорости -лучей). В случае элементов с более высоким атомным весом поглощение несколько больше при той же массе, отнесённой к 1 см^2. Эти результаты находятся в соответствии с предсказаниями теории.
Результаты эксперимента Вильсона по торможению очень быстрых -лучей в алюминии лучше описываются выражением вида Es– Ex=kx, где E — энергия -частицы, чем формулой (4). Этого как раз и следовало ожидать из теоретических соображений. Действительно, при скоростях, очень близких к скорости света, величина V^2 меняется медленно по сравнению с энергией частицы вследствие очень сильной зависимости её массы от скорости. При этом из формулы (3) следует, что соотношение между энергией частицы и пройденным ею в веществе расстоянием для рассматриваемых скоростей становится таким, какое было найдено Вильсоном. Из табл. 2 работы Вильсона 1 имеем
при V=2,8·10
10
см/сек
,
dE
dx
=-8,0·10
– 6
.
1 См. W. Wilson. Proc. Roy. Soc., 1910, А84, 147.
Из формулы (3), подставляя использованные ранее значения r и ln ns получаем при этой скорости
dE
dx
=-8,8·10
– 6
.
Это значение удовлетворительно согласуется с данными Вильсона. Лучшее согласие между теорией и экспериментом для быстрых -лучей, чем для медленных -лучей и катодных лучей, вероятно, связано с более простыми экспериментальными условиями в случае быстрых лучей, так как эти последние при прохождении через вещество в большей степени сохраняют первоначальную однородность скоростей, чем медленные лучи.