Главная > ЛЕКЦИИ ПО АТОМНОЙ MEXAHИКE TОМ 1 (МАКС БОРН)
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

Принцип соответственности уже по своей природе допускает только приближенное вычисление интенсивности, но он дает относительно точные результаты, если дело идет об отношениях интенсивностей линии в пределах тонкой структуры, напр., в пределах эффекта Штарка.

Вычислим по Краме р су2 разложение ряда Фурье траектории электрона, вращающегося во внешнем поле \& вокруг ядра, и сравним затем отношения интенсивностей по классической теории со значениями, получающимися на оснований наблюдений.

Вычеркнем из коэфициентов Фурье все члены, пропорциональные E,E2 и т. д. ввиду того, что они представляют собой несущественные поправки.
Для функции действия мы получаем (§35):
S=f1(ξ)dξ+f2(η)dη+12πJφdφ.

Пользуясь из (9) §35 значениями α1 и α2, затем из (10) §35 значением W для E=0, мы получаем
2πS=dξξJφ2ξ4+22Jξ+JφxJξ21x2J2++dηηJφ2η4+22Jη+JφxJη21x2J2+Jφφ

Здесь ради сокращения положено:
x=14π2Ze2m,J=Jξ+Jη+Jφ.

Для угловых переменных wξ,wη,wφ, сопряженных к Jξ,Jη,Jφ из (1) мы получаем следующие уравнения:
2πwξ=2πSJξ=1χJ2dξξxJ(2Jη+Jφ)ξ2+ξ4x2Jφ2J2+2x(2Jξ+Jφ)J2ξ4++1xJ2dηηxJ(2Jη+Jφ)η2+η4x2Jφ2J2+2x(2Jη+Jφ)Jη2+η42πwη=2πSJη=1xJ2dξξxJ(2Jξ+Jφ)ξ2+ξ4x2Jφ2J2+2x(2Jξ+Jφ)Jξ2ξ4+1xJ2dηηxJ(2Jξ+Jφ)η2+η4x2Jφ2J2+2x(2Jη+Jφ)Jη2η4
1 В этом параграфе вычисления производились несколько сжато по сравнению с вычислениями в других разделах этой книги.
2 H. A. Kra mers, Intensities of spectral lines (Diss. Leyden) Kopenhagen, 1919.

2πwφ=2πsJφ=1xJ2dξξx2JφJ3xJ(JξJη)ξ2+ξ4xJφ2J2+2x(2Jξ+Jφ)Jξ2ξ4++1xJ2dηηx2JφJ3xJ(JηJξ)η2+η4x2Jφ2J2+2x(2Jη+Jφ)Jη2η4+φ.

Ввиду того, что вычисление из этих формул w, как функций ξ и η очень неудобно, очевидно будет целесообразнее — аналогично введению средней и эксцентрической аномалии § 22 — записать квадраты переменных ξ2 и η2, колеблющиеся между двумя неизменными пределами (ср. §35), в форме
ξ2=a1+b1cosψ,η2=a2+b2cosχ.

Для того, чтобы новые переменные ψ и χ за время одной либрации ξ или η увеличивались на 2π, необходимо положить:
a1=xJ(2Jξ+Jφ);b1=2xJJξ(Jξ+Jφ)a2=xJ(2Jη+Jφ);b2=2xJJη(Jη+Jφ).

Так мы получаем:
dψ=2dξξχ2Jφ2J2+2x(2Jξ+Jφ)Jξ2ξ4dχ=2dηηx2Jφ2J2+2x(2Jη+Jφ)Jη2η4

и для wξ,wη,wφ находим:
2πwξ=12xJ2(b1sinψ+b2sinχ)+ψ+π.2πwη=12xJ2(b1sinψ+b2sinχ)+χ+π2πwφ=12xJ2(b1sinψ+b2sinχ)++ψ+χ2χJφJ2(0ψdψa1+b3cosψ+0χdχa2+b2cosχ)+φ+π.

Произвольные постоянные этих выражений мы определим так, чтобы конечный результат имел наиболее простую форму. Производя сокращенную запись
b12xJ2=1JJξ(Jξ+Jφ)=σ1;b22xJ2=σ2,

мы получаем
2πwξ=σ1sinψ+σ2sinχ+ψ+π2πwη=σ1sinψ+σ2sinχ+χ+π.

Сходство этого уравнения с (15) §22 ясно указывает аналогию между ψ,χ и эксцентрической аномали Тй Теперь мы можем без особенных затруднений произвести разложение в ряд Фурь координат z,x+iy.

В силу (2) §35z=ξ2η22. Так как 2 не зависит от φ, то оно не зависит также и от wφ; вследствие этого можно записать:
z=ξ2η22=Aτξτηe2πi(τξwξ+τηwη),

причем
Aτξτη=0101ξ2η22e2πi(τξwξ+τηwη)dwξdwη

Из (7) теперь следует:
dwξidwη=(wξ,wη)(ψ,γγ)dψdχ==14π2(1+σ1cosψ+σ2cosχ)dψdχ.

В виду того, что по (4) и (5)
z=a1a22+b1cosψb2cosχ2=χJ(JξJη)+xJ2(σ1cosψσ2cosχ),

имеем:
A00=14π202π02πdφdχ[xJ(JξJη)+×J2(σ1cosψσ2cosχ)]××(1+σ1cosψ+σ2cosχ)=32xJ(JξJη).
можно постоянный член хJ(IξJη) при z отбросить заранее, так как он исчезает на основании (9).
Итак, (τξ+τη=τ) :
Aτξτη=x2(1)τ4π202π02πdψdχ(σ1cosψσ2cosχ)××(1+σ1cosψ+σ2cosχ)eiτξψiτσ2sinψiτηχτσ2sinχ.

Заменяя в уравнении cosψ,cosχ через 12(eiψ+eiψ) и 12eiχ+e1χ), мы видим, что интеграл правой стороны распадается на сумму произведений, каждый член которого имеет форму:
n(ρ)=12π02πdϕeinψ+iρsinψ.

Как известно, это функция Бесселят.
Таким способом из (12) получается следующее выражение.
Aτξτ=xJ2τ{σ2τξ(τσ1,τi(τσ2)σ1τξ(τσ1)τη(τσ2)},

где предварительно были использованы соотношения:
12[In1(ρ)In+1(ρ)]=ddρIn(ρ)=In(ρ)

и
n1(ρ)+n+1(ρ)=2πρn(ρ).

Наконец, для z вытекает
z=32×J(JξJη)+xJ2+1τ{σ2Jτξ(τσ1)Jτη(τσ3)σ1Jτξ(τσ1)Jτη(τσ2)}e2π(τξwξ+τηwη).
(Черточка возле знака суммы обозначает, что τξ=τη=0 исқлючается во время суммирования). Для τ=0 выражение (13) делается неопределенным, а из ( 12 , следуэт непосредственно, что

Для того, чтобы вычислить разложение в ряд Фурье x+iy, используем (2) $35.
x+iy=ξηeiφ

Из (15) и (3) или (6) мы заключаем, что ( x+iy )-e — 2xішч зависит только от wξ и wη. Целесообразно развернуть (x+iy)e2πi(wηwφ) в ряд Φ ур ве
(x+iy)e2πi(wηwφ)=Bτξτηe2πi[τξϖξ+(τη+1)wη].

1 E. Jahnke u. F. Em d e, Funktionentafeln, Leipzig, 1900, S. 169.

Для того, чтобы записать величины левой стороны (16), как функции от ψ и χ, напишем из (6)
2π(wτ1wφ)=ψ2+χ2φ++RJφJ2(0ψdψa1+b1cosψ+0χdχa2+b2cosχ).

Если положить
c=a12b12=a22b22=γJφJ,

то имеет место уравнение:
c0ψdψa1+b1cosψ=ilog{(a1+b1)cosψ2+icsinψ2}2(a1+b1)(a1+b1cosψ)c0χdψa2+b2cosχ=ilog{(a2+b2)cosχ2+icsinχ2}2(a2+b2)(a2+b2cosχ)

и, следовательно,
(x+iy)e9πi(wηwφ)==ei(φ2+%2){(a1+b1)cosϕ2+icsinψ2}{(a2+b2)cosχ2+icsinχ2}(a1+b1)(a2+b2).

Отсюда можно сразу вычислить Bξτη (здесь необходимо положить 1+τξ+τη=τ ).
(19)
Bτξηη=(1)τ(a1+b1)(a2+b2)4π202π02π(1+σ1cosψ+σ2cosχ)××(cosψ2+ica1+b1sinψ2)(cosχ2+ica2+b2sinχ2)××ei(τ+12)ψiτσ1sinψi(η+12)xiτσ2sinγdψdχ.

Точно так же, как это мы делали в уравнении (12), здесь можно величины cosϕ,cosχ,cosψ2 и т. д. разложить на экспотенциальные функции и этим самым представить Bт τη, как сумму произведений функций Бе сселя. Аналогично тому, как мы определяли Aτξτη, имеем
Bτξτη=xJ2τ{1J(J+Jφ)(Jη+Jψ)τξ(τσ1)τη(τσ2)1JJξJτξ+1(τσ1)τη+1(τσ2)}.

Для τ=0 величину Bτξτη можно вычислить непосредственно из (19). Получается Bτξτj=0, для τ=0, исклю чая значения
B1,0=32×JJξ(Jη+Jφ);B0,1=32×JJη(Jξ+Jφ).

Наконец, находим для x+iy ряд Фурье
x+iy=32xJ2(1JJξ(Jη+Jφ)e2πi(wξ+wφ)++1JVJη(Jξ+Jφ)e2πi(wη+wφ))x˙J2+1τ{1J(Jξ+Jφ)(Jη+Jφ)Jτξ(τσ1)Jηη(τσ2)1JJξJηJτξ+1(τσ1)Iη+1(τσ2)}e2πiwξ+wη+wφ).

После вычисления коэфициентов ряда Фурье переходим непосредственно сообразно с нринципом соответствия к оценке интенсивности. Предположим, что простое вырождение, имеющее место для переменных Jξ,Jη+Jφ в $35 (11), здесь исчезает, что происходит или вследствие учета членов квадратической формы относительно E или при учете теории относительности.

Тогда в силу основных постулатов квантовой теории необходимо положить;
Jξ=nξh;Jηη=nηh:Jφ=nφh.

По принципу соответственности мы получаем интенсивность одной линии, соответствующей скачку nξ на Δnξ,nη на Δnη, nφ на Δnφ, и, исследовав при әтом предварительно интенсивность оберколебания, τξ=Δnξ,τη=Δnη,τφ=Δnφ и использовав одновременно выведенный по классической теории спектр (14), (22).

При этом остается невыясненным, какую часть траектории (начальную, конечную или среднее значение) необходимо принять за основание при расчете классического спектра. В дальнейшем мы будем изучать только отношения интенсивности в пределах тонкой структуры. Следовательно, мы будем вводить величины AτξτxJ2,BτξηxJ2 в качестве „относительных амплитуд“ и затем сравним простое среднее арифметическое относительных интенсивностей начала и конца пути с отношениями интенсивностей, полученных непосредственно из наблюдений. Вследствие введения \»относительных амплитуд\» при образовании среднего пути (это касается отношений интенсивностей) входят на равных правах как начальный путь, так и конечный. Можно предполагать, что это последнее допущение отражает существенную ферту квантотеоретических вычислений интенсивностей, так как, например, для эффекта Зеемана, это значит, что отношения интенсивностей тонкой структуры эффекта Зеемана не зависят от главного квантового числа, — результат ожидаемый безусловно (аналогично классической теории) и подтверждаемый всегда опытом. Относительные амплитуды для компонента z мы получаем из (13) и (20) ( τφ=0,τξ+τη=τ) :
Rτξτη=1τ{1nnη(nη+nφ)Jτξ(τσ1)τη(τσ2)1nnξ(nξ+nφ)Fτξ(τσ1)τη(τσ2)}

для компонента (x+iy);(τφ=1,τξ+τη+1=τ) :
Rτξτη1=1τ{1nnξ+nφ)(nη+nφ)Jτξ(τσ1)Jτη(τσ2)1nnξnητξ+1(τσ1)τη+1(τσ2)}

причем
σ1=1nnξ(nϑ+nφ),σ2=1nnη(nη+nφ);n=nξ+nη+nφ.

Амплитуды компонента z соответствуют линиям, поляризованным параллельно полю. Амплитуды компонента x+iy соответствуют линиям, поляризованным перпендикулярно к полю.

На нашей таблице, как видим, приводятся сравнения величин, найденных теоретически и полученных из наблюдений для Hα(n=3n=2)6562,8\AA.

В первом столбике находится переход, характеризующийся? значениями квантовых чисел для начального и конечного состояний
(nξa,nτiα,nφanξe,nτie,nφe).
Hatrönogasenble (см. (11) §35 ).

Рис. 27.
В третьем столбике стойт соответствующие переходу значения τξ, τη,τφ в четвертой и пятой графе приведены как мера относительных интенсивностей, величины Rq2 и Re2 для начального пути и для конечнаго. В шестой графе помещены интенсивности, наблюдавшиеся Ш т а к ом. Наконец, седьмой столбик содержит значения констант ( Rα2+Re2 );

По сравнению со значениями Штарка здесь мы ввели постоянный множитель с таким расчетом, чтобы общая интенсивность теоретических и наблюдаемых группирований получалась одинакового вида. На нашей таблице бросается в глаза тот факт, что сумма вычисленных интенсивностей -компонентов (1,9) сильно отклоняется от значений суммы интенсивностей компонентов (5,0), в то время как для данных наблюдения эти суммы почти одинаковы ( 3,3 и 3,6 ).

На рисунках 2730 приведено сравнение между теорией и наблюдением исследованных Штарком водородных линий Ha и т. д. 1.
1 Ilo H. A. Kramers, loc. cit.

Для согласования теории с опытом существенное значение имеет исключение случая, когда Jφ=nφ=0 (см. § 35). В заключение этого параграфа нужно отметить, что уже принцип соответственности совместно с примененным здесь способом усреднения (арифметическое усреднение относительных интенсивностей между начальным и конечным путями) весьма близко подходит к квантотеоретическому закону интенсивностей.

То обстоятельство, что произведенное нами здесь вычисление не дает точно квантотеоретических интенсивностей, непосредствено дает основание
||||1,11,1,1|1.11.1| Ho Govucretiblo 

H3 na5nogrevbre
Рис. 28.

1
Оглавление
email@scask.ru