Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

волне, то ее частота будет возрастать, а если удаляться, то убывать (рис. 6 на цвет. табл. у стр. 177). Это справедливо для всех волновых явлений, в том числе для света и звука (см. ст. «Звук»).

Когда наблюдатель движется по направле­нию к источнику света со скоростью v, частота световой волны n, которую он будет восприни­мать, определяется формулой:

где с — скорость света, a n0— частота световой волны, воспринимаемая наблюдателем, когда источник света неподвижен. С какой же ско­ростью должен был двигаться автомобиль, что­бы красный сигнал светофора показался води­телю зеленым?

Длина волны зеленого света — 0,5 мк, а крас­ного — 0,7 мк. Определив соответствующие частоты из зависимости n=c/l, вычислим авто­мобиль должен был двигаться со скоростью 97 000 км/сек. Изменение длины волн при движении наблюдателя к источнику волны или от него называется эффектом Доплера (по име­ни открывшего это явление австрийского физика X. Доплера). Эффект Доплера часто затрудня­ет спектральные измерения.

Современные приборы позволяют разделять спектральные линии, у которых длина волны света различается на 0,002 А. Но в пламени горелки атомы движутся по самым разным на­правлениям, и скорость их движения около 1000 м/сек. Длина волны у атома, двигающе­гося к фокальной плоскости линзы L2 в спектро­скопе, будет на 0,03 А короче, чем у атома, двигающегося в противоположном на­правлении.

Такая разница не давала исследователям возможность определить подлинную структуру спектральных линий. Вот, например, желтая спектральная линия натрия. Однородна ли она или состоит из нескольких линий? Из-за эффекта Доплера линии расширяются и за счет этого сливаются. Исследования А. Н. Теренина и Л. Н. Добрецова подтвердили такое предположение. Они установили коллиматор спектроскопа перпендикулярно светящемуся пучку атомов натрия. Ведь изменение частоты излучения атомного пучка пропорционально составляющей скорости атома, направленной на наблюдателя или от него. Когда же наблюдатель видит пучок сбоку, эта состав­ляющая равна нулю.

Опыты Теренина и Добрецова установили, что обе линии натрия D1 (0,5896 мк) и D2 (0,5890 мк) оказались двойными. Так была открыта сверхтонкая структура спектральных линий. Уже после этого открытия было опре­делено, что такая сверхтонкая структура вы­звана взаимодействием электронной оболочки атома и его ядра.

ВЕСТИ ИЗ МЕЖЗВЕЗДНОГО ПРОСТРАНСТВА

Вернемся к простейшему атому — к атому водорода. Когда электрон движется по ближай­шей к ядру орбите, атом водорода находится в его основном состоянии — у него минималь­ный запас энергии. Но у ядра и электрона, кро­ме взаимодействия, происходящего за счет их зарядов, существует еще взаимодействие, обу­словленное, в конечном счете, их собственным вращением (рис. 30). Когда и электрон и ядро вращаются каждый вокруг своей оси, в оди­наковом направлении (например, по часовой стрелке), связь их между собой больше, чем если они вращаются в разные стороны. Это значит, что при «согласном» вращении запас энергии в атоме меньше, чем при вращении в «несогласном» направлении. Если электрон и ядро вращаются в «несогласном» направлении, то у атома есть запас энергии, который он мо­жет израсходовать и перейти в состояние, ког­да ядро и электрон будут вращаться в одном направлении. Такой переход может произойти либо при столкновении атомов, когда избыток энер­гии будет передан другому атому, либо атом во­дорода сам испустит квант электромагнитного из­лучения с длиной волны в 21 см.

Рис. 30. При переходе из одного состояния (вращение протона и электрона в разные стороны) в другое состояние (вращение протона и электрона в одну и ту же сторону) атом водорода испускает квант энергии, которому соответствует излучение с длиной волны в 21 см.

190