Чтение онлайн

на главную - закладки

Жанры

Избранные научные труды
Шрифт:

1 Ср.: J. W. Nicholson. Month. Not. Roy. Astr. Soc., 1912, 72, 52.

Для наглядной иллюстрации представим себе, что рассматриваемые смещения вызваны внешними силами, действующими на электрон параллельно оси кольца. Если смещения происходят бесконечно медленно, то движение электронов в каждое мгновение происходит нормально первоначальной плоскости кольца; момент импульса каждого электрона относительно центра своей круговой орбиты, очевидно, равен первоначальному значению. Прирост потенциальной энергии системы будет равняться работе внешних сил, вызвавших смещения. С помощью таких рассуждений мы приходим к допущению, что в противоположность случаю колебаний в плоскости кольца обычная механика может применяться

при расчёте колебаний электронов, перпендикулярных плоскости кольца. Это предположение подтверждается согласием с наблюдениями, выполненными Никольсоном в связи с его теорией о происхождении линий в спектрах солнечной короны и звёздных туманностей (см. часть I, стр. 89 и 104). Кроме того, позже будет показано, что это предположение согласуется и с опытами по дисперсии.

Значения sn и pn,0– pn,m от n = 1 до n = 16 даны в табл. 1.

Таблица 1

n

sn

pn,0– pn,m

n

sn

pn,0– pn,m

1

0

0

9

3,328

13,14

2

0,25

0,25

10

3,863

18,13

3

0,577

0,58

11

4,416

23,60

4

0,957

1,41

12

4,984

30,80

5

1,377

2,43

13

5,565

38,57

6

1,828

4,25

14

6,159

48,38

7

2,305

6,35

15

6,764

58,83

8

2,805

9,56

16

7,379

71,65

Из таблицы видно, что число электронов, которые могут вращаться вокруг ядра с зарядом Ne в одном кольце, очень медленно растет с увеличением N; для N = 20 наибольшее значение n = 10; для N = 40, n = 13; для N = 60, n = 15. Мы видим далее, что рой из n электронов не может вращаться вокруг ядра с зарядом ne в единственном кольце, если только n не меньше 8.

Выше мы предполагали, что электроны движутся под влиянием стационарной радиальной силы и что их орбиты в точности круговые. Первое условие не выполняется, если рассматриваемая система содержит несколько электронных колец, вращающихся с разными частотами. Если же расстояние между кольцами не мало по сравнению с их радиусами, а отношение частот не близко к единице, то отклонение орбиты от круговой очень мало. Тогда движение электронов почти идентично установленному из допущения, что, заряд электронов равномерно распределен по кольцу. Если отношение радиусов колец не близко к единице, то получаемые из этого допущения условия устойчивости можно считать достаточными.

В § 1 мы предположили, что электроны в атоме вращаются в коаксиальных кольцах. Расчёт показывает, что плоскости колец могут разделиться только в случае систем, содержащих большое число электронов; в системах, содержащих ограниченное число электронов, все кольца лежат в одной единственной плоскости, проходящей через ядро. Простоты ради мы будем рассматривать только последние.

Рассмотрим электрический заряд E равномерно распределённый по окружности радиуса a. В точке, расположенной на расстоянии z от плоскости и r от оси кольца, электростатический потенциал задаётся выражением

U

=

1

E

0

d

a^2 + r^2 + z^2 - 2ar cos

.

Если

положить z = 0 и r/a = tg^2 и использовать обозначение

K

=

/2

0

d

1 - sin^2 cos^2

,

то для радиальной силы, действующей на электрон в некоторой точке плоскости кольца, получим

e

U

r

=

Ee

r^2

Q

,

где

Q

=

2

sin

4

[

K(2)

– ctg ·

K'(2)

].

Соответствующая сила, перпендикулярная плоскости кольца, на расстоянии r от центра кольца на небольшом расстоянии z от его плоскости будет равна

e

U

r

=

Eez

r^3

R

,

где

R

=

2

sin

6

[

K(2)

 + tg(2)·

K'(2)

].

Краткая таблица функций Q и R дана на стр. 115.

Далее рассмотрим систему, содержащую некоторое число концентрических электронных колец, вращающихся в одной и той же плоскости вокруг ядра с зарядом Ne. Пусть радиусы колец будут a1, a2, …, а число электронов на различных кольцах — n1, n2, ….

Положив ar/as = tg^2 r,s, получим для радиальной силы, действующей на электрон в r-м кольце,

e2

a2r

F

r

,

где

F

r

,

=

N - s -

n

s

Q(

r,s

)

.

Суммирование проводится по всем кольцам, за исключением рассматриваемого.

Если распределение электронов в различных кольцах известно, то по формуле (1) на стр. 109 с помощью вышеизложенного можно определить a1, a2, …. Расчёт можно провести путём последовательных приближений; при этом мы исходим из значений для величин и по ним вычисляем величины F, а затем вновь определяем значения по формуле (1), что даёт Fs/Fr = as/ar = tg^2(s,r) и т. д.

Как и в случае единственного кольца, мы здесь также предположим, что система устойчива относительно смещений электронов в плоскости своей орбиты. При расчёте, подобном приведённому на стр. 111, строго говоря, нужно учитывать взаимодействие колец. Это взаимодействие приведёт к тому, что величины F в отличие от случая единственного вращающегося кольца не будут уже постоянными; они будут меняться с радиусами колец. Но если отношение радиусов колец не очень близко к единице, то изменение F слишком мало, чтобы влиять на результат расчёта.

Поделиться:
Популярные книги

Релокант

Ascold Flow
1. Релокант в другой мир
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
рпг
5.00
рейтинг книги
Релокант

Он тебя не любит(?)

Тоцка Тала
Любовные романы:
современные любовные романы
7.46
рейтинг книги
Он тебя не любит(?)

Курсант: назад в СССР 9

Дамиров Рафаэль
9. Курсант
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
5.00
рейтинг книги
Курсант: назад в СССР 9

Виктор Глухов агент Ада. Компиляция. Книги 1-15

Сухинин Владимир Александрович
Виктор Глухов агент Ада
Фантастика:
фэнтези
героическая фантастика
боевая фантастика
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Виктор Глухов агент Ада. Компиляция. Книги 1-15

Измена. Наследник для дракона

Солт Елена
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
5.00
рейтинг книги
Измена. Наследник для дракона

Сын Багратиона

Седой Василий
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
4.00
рейтинг книги
Сын Багратиона

Выйду замуж за спасателя

Рам Янка
1. Спасатели
Любовные романы:
современные любовные романы
7.00
рейтинг книги
Выйду замуж за спасателя

Измена. Право на семью

Арская Арина
Любовные романы:
современные любовные романы
5.20
рейтинг книги
Измена. Право на семью

Лэрн. На улицах

Кронос Александр
1. Лэрн
Фантастика:
фэнтези
5.40
рейтинг книги
Лэрн. На улицах

Неудержимый. Книга XII

Боярский Андрей
12. Неудержимый
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Неудержимый. Книга XII

Я тебя не отпущу

Коваленко Марья Сергеевна
4. Оголенные чувства
Любовные романы:
современные любовные романы
5.00
рейтинг книги
Я тебя не отпущу

Свет во мраке

Михайлов Дем Алексеевич
8. Изгой
Фантастика:
фэнтези
7.30
рейтинг книги
Свет во мраке

Вонгозеро

Вагнер Яна
1. Вонгозеро
Детективы:
триллеры
9.19
рейтинг книги
Вонгозеро

Обгоняя время

Иванов Дмитрий
13. Девяностые
Фантастика:
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Обгоняя время