Физическая лаборатория - Портис А.
Скачать (прямая ссылка):
осциллографа. Можно также проводить эти эксперименты общепринятым способом, заменяя осциллограф достаточно чувствительным прибором и уменьшая до нуля амплитуду переменного напряжения.
Работа 4.3. АТОМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
О влиянии магнетизма на природу света, испущенного веществом *)
1. Несколько лет назад, занимаясь исследованием эффекта Керра, я захотел проверить, будут ли возникать какие-нибудь изменения в свете пламени, если источник света подвергнуть действию магнитного поля. В настоящее время уже несущественны причины, по которым я полагал, что такое явление возможно **), во всяком случае, они побудили меня приступить к эксперименту. Используя импровизированную аппаратуру, я рассмотрел спектр окрашенного натрием пламени, помещенного между полюсами электромагнита Румкорфа. Результат был отрицательный. Я бы не вернулся к этому эксперименту, если бы спустя два года не обратил внимание на следующий отрывок из заметок Максвелла о жизни Фарадея (М а х v е 11, Collected Works, p. 790). Максвелл писал: «Прежде чем описывать этот результат, мы отметим, что в 1862 году Фарадей сделал предметом своей экспериментальной работы связь между магнетизмом и светом. Он тщетно пытался обнаружить какие-либо изменения в спектре пламени, когда на него оказывал действие сильный магнит». Если Фарадей думал о возможности такой связи, то, может быть, стоило повторить этот опыт, используя последние достижения спектроскопии, тем более, что я не был уверен в том, что этот опыт был сделан другими. Я позволю себе представить читателям краткое сообщение о результатах, полученных к настоящему времени.
2. В работе использовался электромагнит средней величины, изготовленный Румкорфом. Обмотка магнита питалась аккумуляторами. Ток в магните в большинстве случаев был 27 а, но мог быть увеличен до 35 а. Для анализа света использовалась решетка Роулаида с радиусом 10 футов и числом линий на дюйм, равным 14 438. Использовался спектр первого порядка, а наблюдения производились с помощью микрометрического окуляра с вертикальным перекрестием. Поблизости от источника света, находящегося в поле магнита, помещалась диафрагма с точной регулировкой.
3. Между параболическими полюсами электромагнита находилась средняя часть пламени горелки Буизена. В пламя вводился кусок асбеста, пропитанный раствором обыкновенной соли. При этом наблюдались узкие и резко очерченные Ь-линии на темном фоне. Расстояние между полюсами магнита было равно приблизительно 7 мм. При включении тока магнита эти две линии отчетливо расширялись. При выключении тока ?>-линин снова принимали обычный вид. Возникновение и исчезновение эффекта расширения линий происходило одновременно с включением и выключением тока. Этот опыт можно было повторять сколь угодно раз с тем же результатом.
4. В дальнейшем вместо горелки Бунзена было использовано пламя горелки, в которой применялся светильный газ с кислородом. Таким же образом, как и в п. 3, в пламя вводился асбест, пропитанный обычной солью. Пламя поднималось вертикально между полюсами магнита. При включении тока ??-линии расширялись приблизительно в три или четыре раза.
5. Совершенно аналогичное явление было обнаружено для красных линий лития, который применялся" в виде карбоната.
6. Возможно, что наблюдаемое явление (пп. 3, 4, 5) не будет иметь глубокого смысла. Можно высказать предположение, что расширение спектральных линий раскаленных паров вызывается увеличением их плотности и температуры. Под
*) P. Zeem an, Phil. Mag. 43, 226 (1897). **) Сравните пп. 15 н 16.
273
действием магнита очертания пламени без сомнения меняются (это легко видеть). От этого температура и давление паров могут так же изменяться. Подобное объяснение наблюдаемого явления может казаться достоверным.
7. Другой опыт уже не так легко объяснить. Фарфоровая глазированная с внутренней и внешней стороны трубка помещается горизонтально между полюсами магнита, так что ее ось перпендикулярна линии, соединяющей полюсы. Внутренний диаметр трубки равен 18 мм, внешний диаметр — 22 мм, длина трубки равна 15 см. Концы трубки закрыты навинчивающимися колпачками. Эти колпачки с одной стороны закрываются стеклянными плоскопараллельными пластинками и окружаются маленькими кожухами, которые охлаждаются водой. Благодаря этому медные колпачки и стеклянные пластинки могут оставаться достаточно холодными, в то время как фарфоровая трубка оказывается в раскаленном состоянии. Рядом со стеклянными пластинками к медным колпачкам крепились отводные трубки, снабженные кранами. С помощью большой горелки Бунзена фарфоровая трубка могла нагреваться на длине 8 см. На расстоянии двух метров от электромагнита (для устранения какого-либо воздействия) помещалась дуговая лампа, свет от нее с помощью металлического зеркала посылался через трубку. Для наблюдения спектра дуги использовалась дифракционная решетка. Окуляр фокусировался на ?>-линии. Это может быть сделано очень точно, так как в центре ярких ?>-линий часто бывают видны узкие обращенные линии. Затем мы вводили в трубку кусочек натрия. Пламя от горелки начинает нагревать трубку, температура повышается и окрашенные пары вскоре наполняют трубку. Сначала они фиолетовые, потом синие и зеленые и, наконец, пары становятся невидимыми невооруженному глазу. С увеличением температуры поглощение ослабляется. Наиболее сильным образом оно проявляется в окрестности ?>-линий. Наконец, становятся невидимыми две темные ?>-линии. В этот момент полюсы магнита подводятся ближе к трубке, расстояние между ними теперь равно 24 мм. Линии поглощения выглядят довольно резкими почти по всей длине. В верхней части они толще. Темные участки спектра вызывались более плотными парами. Сразу после включения тока линии расширяются и, по-видимому, становятся более черными. После выключения тока они немедленно восстанавливают свою прежнюю резкость. Эксперименты можно было повторять несколько раз, пока не кончался натрий. Исчезновение натрия нужно приписать главным образом химической реакции, идущей с нанесенной на трубку глазурью. В последующих экспериментах применялись неглазированные трубки.
