[Главная] [Очерки] [Журнал]

2. Физическое силовое поле

Физическое силовое поле существует в присутствии частиц-носителей, обеспечивая взаимодействие последних между собой. А все виды физического взаимодействия, исключая трение, описываются в рамках обобщённого уравнения динамики Ньютона-Лоренца
(1)   F + [u/c, K] + m du/dt = 0
и его комплексной модификации
(2)   F + [iK, iu/c] + m du/dt = 0.
В этих уравнениях F — внешняя сила, воздействующая на изучаемое тело, [u/c, K] = [iK, iu/c] — упругая составляющая реакции силового поля, m du/dt — инертная составляющая реакции при массе тела m, K — коэффициент упругости или жёсткость деформируемого силового поля, u/c — относительная деформация силового поля, u — скорость деформирования силового поля, c — скорость распространения деформаций в силовом поле (для абсолютной пустоты это скорость света), du/dt — ускорение движения тела под воздействием внешней силы, i — мнимая единица или оператор поворота вектора на угол ½ π в сторону вращения.

На рис. 1 представлена модель захвата протоном электрона (положение 1) и образования атома водорода, построенная на базе уравнений (1) и (2). Здесь единственный электрон осуществляет «годовое» вращение вокруг ядра по замкнутой эллиптической (положение 2 на рисунке) или плоской (положение 3) спирали радиуса r_B, равного радиусу первой боровской орбиты. Основному состоянию атома соответствует плоская (l = 0) спираль с амплитудой колебаний ir_n = 2r_e , отвечающей значению n = 1 в формуле для «разрешённых» спиральных орбит электрона в атоме:
ir_n = 2Zr_e n²,
где r_e = e²/mc — классический радиус электрона. Возбуждённым состояниям атома отвечает плоская или эллиптическая (l ≠ 0) спираль с амплитудой колебаний ir_n = 2r_e n², где n = c/u = 1, 2, 3,…— условие реализации стационарного режима движения электрона (режима стоячей волны). Возврат электрона из возбуждённого состояния в основное сопровождается световым излучением, а переход с эллиптической спирали на плоскую при заданном значении n, по-видимому, ответственен за коротковолновое (рентгеновское) излучение.

Неоклассическая концепция даёт следующее выражение для энергии электрона в атоме водорода, позволяющее описать структуру спектра его излучения:
(3)   iE/E₀ = [1+2cosg(U/E₀) + (U/E₀)²]^1/2 (1–1/n²) ^–1/2.
Здесь угол g близок к значению π/2, а параметр 2cosg(U/E₀) = ± ΔiE_s  характеризует так называемое спин-орбитальное взаимодействие. Последнее, как известно, приводит к раздвоению термов основной структуры атомного спектра (образованию тонкой структуры спектра), обусловленному в нашем случае двузначностью функции cosg. На рис.1 этому отвечает процесс осевых смещений вращающегося электрона в обе стороны от плоскости орбиты. Для атома водорода в состоянии n = 2 наблюдаемое раздвоение терма (линии 1 и 2 на рис. 2) составляет 10968 МГц.

При больших числах n («высокие» орбиты электрона) и среднем значении cosγ = 0 разложение правой части соотношения (3) в степенной ряд даёт:
(4)   iE = E₀ (1+ ½ α²Z²/n² – ⅛ a⁴Z⁴/n⁴ + …).
При этом учёт только первого члена ряда приводит к известному приближённому выражению для энергии излучения атома при переходе электрона с энергетического уровня E₂ на уровень E₁ (основная структура спектра излучения):
ΔiE = iE₂ – iE₁ @ (½ mZ²e⁴/ћ²)[(1/n₂)² – (1/n₁)²];

 Если теперь в соотношении (4) учесть второй член разложения, то приходим к сверхтонкой структуре водородного спектра для указанного состояния, изображённой на рис. 2. Видим, что между термами 1 и 2 тонкой структуры, разнесённых на 10968 МГц, располагается "лишний" терм 3 сверхтонкой структуры, сдвинутый относительно последнего примерно на 1/4 часть тонкой структуры.

< НАЗАД] [Главная] [Очерки] [Журнал] [ДАЛЬШЕ >