Избранные научные труды

Ридберг истолковал эти линии как новую серию водородного спектра и предсказал по своей теории существование ещё одной серии линий, длины волн которых должны выражаться формулой

1

=

R

1

(3/2)^2

-

1

n^2

.

При детальном рассмотрении более ранних наблюдений оказалось, что действительно в спектре некоторых звёзд наблюдалась линия, почти совпадавшая с первой линией этой серии (n = 2); по аналогии с другими спектрами можно было также ожидать, что эта линия должна быть самой яркой. После триумфа теории Ридберга на основании таких результатов станет понятным, что всякое сомнение в том, что новый спектр действительно водородный, должно было рассеяться. Взгляды Ридберга считались совершенно верными до самого последнего времени, когда вдруг снова возникли споры после того, как английскому физику Фаулеру в 1912 г. удалось обнаружить линии Пикеринга в лабораторных опытах. В течение сегодняшнего вечера мы ещё вернёмся к этому вопросу.

Разумеется, открытие изящных и простых законов линейчатых спектров вызвало многочисленные попытки теоретического объяснения. Подобные попытки были особенно заманчивы потому, что простота спектральных законов и беспримерная точность их выполнения, казалось, сулили привести к их правильному толкованию; если бы таковое было найдено, оно должно быть простым и в состоянии дать ценное объяснение свойств материи. Я с удовольствием бы изложил некоторые из этих теорий, многие из которых исключительно интересны и разработаны с величайшей находчивостью и остроумием; к сожалению, время не позволяет выполнить это в сегодняшний вечер. Я должен ограничиться замечанием, что ни одна из этих теорий, по-видимому, не даёт удовлетворительного или хотя бы вероятного объяснения законов линейчатых спектров. Незнание законов, управляющих внутриатомными процессами, делает вообще едва ли возможным объяснение такого типа, к которому стремились названные выше теории. Экспериментальное и теоретическое изучение законов теплового излучения за последние годы особенно отчётливо выяснило недостаточность наших обычных теоретических представлений. Вы поймёте поэтому, что и я сегодня не намерен развивать перед вами объяснения спектральных законов; я предполагаю показать, каким образом можно привести спектральные законы в тесную связь с другими свойствами элементов,— свойствами, в свою очередь необъяснимыми с точки зрения наших теперешних представлений. При изложении этих соображений я буду опираться как на результаты изучения теплового излучения, так и на представления о строении атомов, возникшие при исследовании радиоактивных элементов.

Я начну с изложения выводов, полученных из опытов и теории теплового излучения.

Рассмотрим полость, находящуюся в температурном равновесии с окружающими телами. В этой полости будет содержаться некоторое количество энергии, принадлежащей тепловым лучам, испускаемым окружающими телами и пересекающим полость по всем направлениям. Предполагая, что тепловое излучение тел системы не может нарушить температурного равновесия, Кирхгоф (1860), как известно, показал, что энергия излучения в единице объёма пустого пространства так же, как и распределение этой энергии по длинам волн, не должны зависеть ни от формы, ни от объёма пространства, ни от природы окружающих тел, но только от температуры. Этот вывод Кирхгофа подтверждается опытом, и теперь после большого числа экспериментальных исследований мы знаем довольно точно величину энергии, распределение её по длинам волн и зависимость от температуры; иначе говоря, как это обычно выражают, мы знаем довольно точно экспериментальные законы «теплового излучения».