Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 01.08.1925, Page 4

30
TÍMARIT V. F. í. 1925.
(Newtons lögmál). Væru rafeindirnar ekki á hreyf-
ingu umhverfis kjarnann, hlytu þær að dragast al-
veg inn að honum. Samkvæmt eldri kenningum
(Maxwellslíkingar) á rafeind, sem hreyfist á þessa
leið, að senda frá sjer Ijósgeisla1) með lit, er svarai
til umferðatímans2). Við þessa útgeislun hlyti orka
') par til í byrjun seinustu aldar, var alment talið, að
ijósið væri myndað af smáögnum, er þeyttust með afskap
legum hraða út frá hinum lýsandi hlutum. þessi kenn-
ing er kend við Newton. — Samtíðarmaður Newtons,
Huygens, kom með þá kennignu, að ljósið væri öldu-
hreyfing, og um 1800 var sú kenning orðin ofaná. H. C.
0rsted gat þess til, að í ljósöldunum væri rafmagn, en
Maxweli fullkomnaði þá kenningu (1864) og síðan Hol-
lendingurinn Lorentz (1878). Nú er talið, að ljósið sje raf-
segulöldur, sem breiðist i allar áttir út frá lýsandi hlutum.
2) Við hverja umferð átti rafeindin þá að senda frá sjer
eina ljósöldu. Færi rafeindin 1000 umferðir á sekúndu
sendi hún frá sjer 1000 ljósöldur á sekúndu o. s. frv. þá
er sagt að sveifiutala Ijósaldnanna sje 1000. Sveiflutalan
er því sá öldufjöldi, sem hluturinn, er sveiflunum veldur.
sendir frá sjer á einni sekúndu. Eftir þvi, hve svciflutalan
cr há, fer litur ljósgeisianna, þannig, að bláir geislar hafa
hærri sveiflutölu en rauðir. Gulir og gríenir geislar hafa
sveiflutölu þar á milli, grænir hærri en gulir (smbr. röð
htanna i rognboganum). Allir ljósgeislar berast jafnhratt
um geiminn, 300000 kílómetra á sekúndu (hraði ljóssins).
Sú vegalengd, sem hver alda nær yfir (öldubreiddin), fer
þá auðsjáanlega eftir sveifiutölunni. Sendi rafeind frá
sjer t. d. 3000 öldur á sekúndu (sveiflutalan er þá 3000),
er 1. aldan, sú sem myndaðist í byrjun sekúndu, komin
800000 km. burtu i lok sekúndunnar, þegar rafeindin cr
að senda hina seinustu öldu frá sjer. Allar öldurnar eru
samanhangandi og hver þcirra nær þá yfir einn þrjúþús-
undasta af 300000 km. eða 100 km. Öldurnar breiðast út frá
atóminu í allar áttir, likt og öldur breiðast út á vatni,
þegar steini er kastað i það. — í raun og veru er öldu-
breiddin margfalt minni en hjer hefir verið gert. ráð fyr-
ir í dæmum þeim, sem nefnd eru. þannig er öldubreiddin
fvrir fjólubláa geisla hjer um hil fjórir tíuþúsundustu af
mm., og öldubreiddin fyrir rauða geisla nálægt átta tíu
þúsundustu af mm. Sveiflutala rauða ljóssins ætti sam-
kvæmt þvi að vera ca. 40 bilj., með öðrum orðum, svona oft
á sekúndu ætti rafeindin að fara umhverfis kjarnann, til
þess að atómið sendi frá sjer rautt Ijós, og ca. he.lmingi
oftar til þess að ljósið yrði blátt (öldubreiddin sinnum
sveiflutalan á að vera = hraða ljóssins).
Liggi öldubreidd geislanna milii fjögra tíuþúsundustu og
átta tiuþúsundustu af mm., verða þeir sýnilegir (venju-
legir Ijósgeislar). Verði öldubreiddin meiri eða minni ge.t-
ur augað ekki greint. geislana, þeir eru ósýnilegir, en
maður getur orðið þeirra var á ýmsan hátt. Geislar, sem
hafa minni öldubreidd, eru útfjólubláir (ultrablaa) geisl
ar, röntgengeislar og (gamma)-geislar. Hinir síðastnefndu
i'afeindarinnar að minka, þar sem ljós er ein af þeim
myndum, sem orkan getur birzt í. þegar orkan mink-
ar, hlýtur hraðinn einnig að minka. það hefir aftur
þau áhrif, að braut rafeindarinnar verður minni
hún verður hvorki hringur eða sporbaugur, heldur
sivafningur (spiral), sem endar inn við kjarnann.
Jafnóðum og brautin yrði minni um sig, yrði um-
íerðartíminn styttri og ljósgeislar þeir, er atómið
sendi frá sjer, breyttu þá stöðugt lit. Sveiflutalan
yrði meiri (umferðirnar yrðu fleiri á sekundu) eða
með öðrum orðum: öldubreiddin minni. Spektur3)
(litróf) þess efnis, er atómið tilheyrir, ætti þá að
innihalda alla mögulega liti, líkt og sólspektrið, en
ekki aðeins að vera nokkrar línur með ákveðnum
litum, eins og títt er að frumefnin gefi.
Gallamir á atómi Rutherfords voru því í stuttu
máli þessir:
1) það gat ekki verið varanlegt (stabilt),
2) það hlaut að senda frá sjer ljós með öllum
mögulegum litum.
3) það hafði ekki neina ákveðna stærð.
Reynslan sýnir nú einmitt hið gagnstæða. En þar
sem Rutherford hafði með tilraunum sínum fært
mjög góð rök fyrir skoðun sinni á atómbyggingunni,
var úr vöndu að ráða. Menn stóðu þarna milli tveggja
elda.
þannig standa sakir, þegai' Bohr kemur til sögunn-
ar og setur sjer það markmið að reyna að greiða úr
flækjunni.
Hann notar svonefnda „Kvanteteori", sem grund-
völluð var af þjóðverjanum Planck um seinustu
aldamót, en byggir annars kenningu sína á rannsókn
á spektrum frumefnanna.
Bohr hugsar sjer að ytri rafeindirnar gangi í
brautum, ýmist hring- eða sporöskjulöguðum, utan
um kjarnann. þegar rafeindimar eru margar, skipa
hafa langminsta öldubreidd. Á hinn veginn eru útrauðir
(ultraröde) geislar og geislar (rafsegulöldur) þeir, sem
notaðir eru við sendingu loftskeyta. þeir geta orðið með
olt að 30 km. öldubreidd. Enginn eðlismunur er á þessum
geislum, er nefndir hafa verið. þeir fara I. d. allir með
Ijóssins hraða.
:‘) I venjulegu ljósi (sólarljósi, rafmagnsljósi, gasljósi)
eru geislar með mismunandi lit. þessa geisla er ha>gt að
aðskilja með þvi t. d., að láta ljósið fara gegnum þrístrent
gler. Litaröðin, sem þá fæst, kallast spektur, eða litróf
(Spektrum). Alþektast er sólspektrið, sem kemur fram i
legnboganum. Sjerhvert frumefni gefur sitt ákveðna spekt
ur. Glóandi efni, föst eða fljótandi, gefa spektur, er líkist
sólspektrinu. Frumefni gefa venjulega, þegar þau eru í loft-
kendu ástandi, línuspektur, þ. e. a. s., spektrið er aðeins
fleiri eða færri mismunandi litar linur á dökkum grunni.
Frumefnið, natrium, gefur t. d. tvær gular linur með
mjög litlu millibili.