Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
втором, так и в третьем порядке"; таким способом можно было проверить и
точность результата. Кристаллическая структура ферроцианида калия в то
время не была известна, что не позволяло вычислить постоянную решетки d,
однако данный кристалл можно было "проградуировать" по кристаллу каменной
соли. Как показал У. Л. Брэгг, атомы Na и С1 каменной соли образуют
простую кубическую решетку, постоянную которой можно вычислить по
плотности и молекулярному весу кристалла с помощью универсальных
постоянных - числа Авогадро N0 и заряда электрона 1 е. Значения этих
величин (особенно второй) были определены в то время недостаточно точно,
но постоянная решетки d пропорциональна кубическому
1 Для определения постоянной решетки не требуется зиать заряд электрона е
(ср. с гл. 2).- Прим. ред,
45
корню из них, так что ошибка оказалась не столь серьезной '. х
Устройство для замены мишенеи показано на рис. 3.2 и 3.3. "Алюминиевая
направляющая, которая несет мишени, может смещаться в обе стороны с
помощью шелковой лески, навитой на медные катушки. (Катушки могли
поворачиваться при помощи притертых стеклянных пробок в вертикальных
трубках, расположенных с обеих сторон от основной трубки). Железный экран
S, закрепленный на полозьях, снабжен тонкой вертикальной щелью,
ограничивающей пучок рентгеновских лучей. Щель должна была
устанавливаться точно за фокусом пучка, идущего из катода (рентгеновские
лучи возбуждались бомбардировкой мишеней катодными лучами); возможные
незначительные ошибки можно было откорректировать, отклоняя катодные лучи
магнитом. Рентгеновские лучи выходили через боковую трубку диаметром 2,5
см, закрытую алюминиевым окном толщиной 0,022 мм". Спектрометр
экранировали от нежелательного излучения свинцовым кожухом, который
окружал трубку, как показано на рис. 3.1.
Во второй работе исследования проводились с волнами большей длины. При
этом возникли дополнительные трудности, поскольку такое излучение "не
может проникать через алюминиевое окно или слой воздуха толщиной более
одного-двух сантиметров. Поэтому фотографирование приходилось производить
внутри вакуумного спектрометра". На рис. 3.3 показана конструкция этого
прибора. Рентгеновская трубка "состоит из баллона, содержащего катод и
соединенного очень большим стеклянным Т-образным отростком с длинной
трубкой диаметром 4 см, в которой имеются полозья R и несущая часть С; S
- щель, определяющая границы пучка, W - окно из золотоотбойной пленки 2,
отделяющее трубку от спектрометра... Спектрометр, специально
1 По существу, эти величины в любом случае сократились бы при определении
относительных значений, так как абсолютные значения длины волны (или
частоты) содержали бы один и тот же приближенный множитель
2 Так называют мембрану животного происхождения, используемую для
отделения листков металла при изготовлении золотой фольги. Обычно эта
пленка воздухонепроницаема, хотя иногда требует лакирования, и
чрезвычайно прозрачна для рентгеновских лучей.
48
сконструированный для этого опыта, состоит из прочной цилиндрической
железной коробки высотой 8 см с внутренним диаметром 30 см; коробка
закрывается крышкой, которая при смазке фланцев обеспечивает
герметичность. В дне коробки вырезаны две концентрические канавки. Столик
А, на котором установлен держатель фотопластины, опирается на три
стальных шара, два из которых могут катиться по внешней канавке, а третий
- по дну коробки. Положение столика с кристаллом регулируется аналогичным
образом при помощи внутренней канавки... На коробке укрепляются шкалы, а
на столиках- верньеры Ь>.
Использование вакуумированной коробки вызвало новые осложнения. "В этом
случае щель и фотография неэквидистантны относительно кристалла, и
положение линий спектра на пластине перестает быть независимым от угла,
под которым установлен кристалл. Необходимые поправки вычислялись
геометрически, проверка производилась путем фотографирования одной и той
же линии при отражении как вправо, так и влево при различных углах
установки кристалла".
Как утверждал Мозли, "единственная серьезная трудность в этих
экспериментах была связана с нагревом мишени при бомбардировке ее
катодными лучами, что приводило к выделению газов и разрушению
поверхности мишени. Отсюда вытекает необходимость использовать в качестве
мишени не слишком легко испаряющийся материал и невозможность применения
очень мощных разрядов. Полное время экспозиции, включая интервалы на
"отдых", изменялось в пределах от трех минут для веществ типа рутения,
которые можно было безопасно нагревать, до тридцати минут для окислов
редкоземельных металлов".
Возникала также проблема, связанная с фоновым излучением, имеющим
непрерывный спектр. Как правило, это не вызывало особых затруднений, так
как непрерывный спектр был таков, что отражение происходило под углами
значительно меньшими, чем углы отражения интересующих нас линий
характеристического спектра. Однако "при работе с очень короткими длинами
