Статьи и речи - Максвелл Дж.К.
Скачать (прямая ссылка):
беспрерывно получая по счетное число ударов, будет издавать звук,
представляющий собой простой шум, в котором уже нельзя различить
музыкального тона.
В случае газа мы имеем бесчисленное множество молекул и каждая из них,
приходя в колебание при встрече с другой молекулой, продолжает
колебаться, когда описывает свой свободный путь. Молекула есть
материальная система, части которой связаны некоторым определенным
образом, и из того факта, что яркие линии испускаемого света всегда имеют
одну и ту же длину волны, мы заключаем, что соответствующие этим линиям
колебания всегда имеют один и тот же период и, следовательно, сила,
стремящаяся вернуть некоторую часть молекулы в ее положение равновесия в
молекуле, должна быть пропорциональна ее смещению из этого положения.
Математическая теория движения такой системы показывает, что все движения
можно разложить на следующие части, которые можно рассматривать как друг
от друга независимые: во-первых, центр массы системы движется равномерно
по прямой линии. Скорость этого движения может иметь какую угодно
величину. Во-вторых, здесь может иметь место движение вращательное,
причем угловой момент системы вокруг центра массы во все вре-
нимает форму теплоты, но в целях иллюстрации предмета нет необходимости
принимать в расчет эту причину затухания колебаний.
143
мя свободного пути остается постоянным по ^личине и по направлению. Этот
угловой момент может иметь какую угодно величину, а ось его может иметь
какое угодно направление. В-третьих, остальное движение слагается из
нескольких составляющих движений, каждое из которых есть гармоническое
колебание данного тица. В колебаниях каждого типа период колебания
определяется природой системы и для одной и той же системы остается
неизменным. Итак, относительное количество движения в различных частях
системы определенно для каждого типа, но абсолютное количество движения и
фаза колебания каждого типа определяются особыми обстоятельствами
последнего столкновения и могут как угодно изменяться от одной встречи до
другой.
Значения периода колебаний различного типа даются корнями некоторого
уравнения, форма которого зависит от природы связей системы. В некоторых
исключительно простых случаях, как, например, в случае однородной нити,
натянутой между двумя неподвижными точками, корни уравнения связаны
простым арифметическим соотношением, и если внутреннее строение молекулы
отличается подобной же простотой, то можно ожидать, что в спектре
молекулы мы найдем ряд ярких линий, длины волны которых находятся в
простых арифметических отношениях.
Но если предположить, что молекула устроена по некоторому другому типу,
если, например, это будет упругий шар, если она состоит из конечного
числа атомов, которые удерживаются на своих местах притягательными и
отталкивательными силами, то корни уравнения уже не будут связаны между
собой простыми соотношениями, но надлежащим изменением связей системы
можно каждый из них заставить изменяться независимо от другого.
Следовательно, мы не имеем никакого права ожидать какого-либо
определенного численного соотношения между длинами волн ярких линий газа.
Итак, яркие линии спектра раскаленного газа обязаны своим происхождением
гармоническим колебаниям молекул газа в то время, когда они проходят свои
свободные пути. Единственный эффект движения центра массы молекулы - это
изменение времени колебания света, получаемого неподвижным наблюдателем.
Когда молекула летит по направлению к наблюдателю, то каждый последо-
144
вательный импульс должен пройти более короткое рас стояние, прежде чем
достигнет глаза наблюдателя, и, следовательно, убудет казаться, что
импульсы быстрее следуют один за другим, чем если бы молекула оставалась
в покое, и обратное будет в случае, когда молекула удаляется от
наблюдателя. Соответствующая колебанию яркая линия будет, таким образом,
смещена в спектре в направлении к синему концу, когда молекула
приближается, и к красному концу, когда она удаляется от наблюдателя.
Наблюдая смещения некоторых линий в спектре, д-р Гют-гинс и другие
измерили скорость приближения или удаления некоторых звезд по отношению к
Земле, а г. Локьер определил скорость движения вихрей на Солнце. Лорд
Рэлей указал на то, что, согласно динамической теории газов, молекулы
движутся вперед и назад с такой большой скоростью, что как бы ни была
узка и резко очерчена какая-либо из ярких линий, производимых отдельной
молекулой, смещение этой линии к синему концу, при приближении молекулы,
и к красному, при удалении молекулы, вызовет до некоторой степени
расширение и расплывчатость спектральной линии, так что резкому
отграничению линий газа положен известный предел. Расширение линий,
вызываемое этой причиной, пропорционально скорости движения молекулы. Оно
будет наибольшее для молекул наименьшей массы, каковы молекулы водорода,
и возрастает с температурой. Следовательно, измерение ширины линий
водорода, например С или F, в спектре солнечных пцотуберанцев, может дать
