История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
призматический спектр света пламени, то можно обнаружить вещества,
наличие которых в других случаях определяется только во время химического
анализа в лабораторных условиях". В частности, таким образом можно
отличить красный цвет пламени, который придают ему соли стронция, от
красного цвета, который
придают ему соли лития. Работу Фокса Толбота можно рассматри-
2
вать как начало применения спектроскопии в химическом анализе .
В 1833 г. Уильям Халлоус Миллер3 (1801-80) продолжил исследования сэра
Джона Гершеля4 (1792-1871) в области поглощения света цветными
веществами. Он исследовал спектр солнечного света при прохождении его
через различные газы и обнаружил в нем темные линии, которые, очевидно,
возникали из-за поглощения света, поэтому, стали считать, что
фраунгоферовы линии появляются вследствие поглощения во внешних слоях
солнца3.
Следующим важным шагом в развитии спектроскопии стала формулировка
Христианом Доплером^ (1803-53) принципа, который сейчас носит его имя:
если источник света движется относительно наблюдателя, то период волн,
воспринимаемый наблюдателем, будет отличаться от периода волн,
испускаемых источником. Докажем данное утверждение. Пусть т - исходный
период волн, испускаемых источником, который движется по направлению к
наблюдателю с относительной скоростью v (предположим, что эта скорость
значительно меньше скорости света V в промежуточной среде). Тогда за одну
секунду источник приблизится к наблюдателю на расстояние V и испустит 1/т
волн. Первая волна пройдет конечную точку расстояния V в момент времени
v/V после начала второй волны, а последняя волна пройдет конечную точку в
момент окончания второй волны. Таким образом, 1/т волн пройдет конечную
точку за (1 - v/V) секунд, или период волн, когда они проходят конечную
точку, равен т(1 - v/V).
xEdin. lour. Sci. V (1826), с. 77.
2См. его более позднюю работу, Phil. Mag. (3) IV (1834), с. 112; (3) VII
(1835), с. 113; (3) IX (1836), с. 1.
}Phil. Mag. (3) II (1833), с. 381.
4Trans. R. S. Edin. IX (1823), с. 445.
3Гершель открыто утверждает это в своей работе Treatise on Astronomy,
1833 г.
^Abh. Kdngl. bohm. Gesellsch. II (1842), c. 465.
Классическая теория излучения
435
Соответствующее изменение периода создается, если свет отражается от
движущейся поверхности. Допустим, что плоская волна света, в среде, где
ее скорость равна С\, падает под углом г на поверхность, параллельную
плоскости ху, которая движется параллельно оси з со скоростью V. Тогда
несложно показать, что приращение периода, вызванное отражением, равно
5т, где
5т _ 2у cos г
Cl '
С 1849 года ученые стали активно изучать зависимость между количеством
света, которое тело излучает, и тем количеством, которое оно поглощает.
Леон Фуко1, работая с электрической дугой, обнаружил в ее свете ярко-
желтое излучение, длина волны которого точно соответствовала длине волны
фраунгоферовой темной D линии. Он обнаружил, что если поместить более
яркий источник излучения, дающий постоянный спектр, за дугой, так чтобы
спектр этого источника был виден сквозь дугу, то его D линия кажется
темной, как в солнечном спектре. Таким образом, он показал, что дуга
испускает D линию, но поглощает ее, если она испускается другим
источником света. Однако Фуко не отнес D линию к натрию, не распространил
свое наблюдение на другие спектральные линии и не сделал ни одного
теоретического вывода.
Незадолго до лета 1852 г.2 в Кембридже Стокс в разговоре с Уильямом
Томсоном (Кельвином) упомянул о том, что Фраунгофер обнаружил совпадение
длин волн двойной темной D линии солнечного спектра и двойной светлой
линии спектров разных видов пламени, и что очень строгая
экспериментальная проверка этого совпадения, которую осуществил профессор
В. А. Миллер3, показала, что они совпадают с поразительной точностью. В
разговоре он также обратил внимание на тот факт, что интенсивный желтый
цвет, в который окрашивается пламя, если в горящий спирт подбросить соль,
состоит почти исключительно из света, который соответствует этой двойной
^Результаты, полученные Фуко, были сообщены Филоматическому обществу
(Societe Philomathique) 7 января 1849 года и напечатаны в L'Institut 7
февраля 1849 г., однако широко известны они стали только тогда, когда их
перепечатали в Annales de Chimle et de Physique (3> LVIII (1860), c. 476.
^ Дату устанавливает тот факт, что Томсон не был в Кембридже с лета 1852
года до 1866 года; а разговор определенно происходил в Кембридже: Стокс,
Math, and Phys. Papers, IV, с. 374.
^Видимо, Миллер не публиковал эту работу, однако см. Phil. Mag. XXVII
(1845), с. 81.
436
Глава 12
светлой линии спектра. В своем письме Томсону от 24 февраля 1854 года1
Стокс упомянул о своих собственных наблюдениях: отсутствии светлой D
линии в спектре пламени свечи с очищенным фитилем (чтобы исключить
отражение в световую оболочку), а также в спектре пламени, которое
создается при горении спирта, если его сжигать в стеклянной емкости,
