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sbiet müssen weitere Experimentaluntersuchun- 
ren abgewartet werden. 
. Die Quantentheorie der optischen Serien. 
Ausbau der Quantenhypothese fiir mehrere 
Freiheitsgrade, 
Den größten Fortschritt nach Laues Ent- 
kung der kristallographischen Röntgenspek- 
skopie hat die Atomtheorie im Jahre 1913 
macht, als der dänische Physiker Niels Bohr 
e Atommodelle in den Dienst der Quantentheo- 
stellte. Bohrs Arbeiten haben rückwirkend 
wieder die Quantentheorie befruchtet, und so ist 
3 der Wechselwirkung zwischen Atomdynamik 
d Quantenhypothese in den letzten Jahren eine 
iche Fülle bedeutsamer Erfolge erwachsen. 
Unter den brauchbaren Atommodellen nahm 
längere Zeit eine bevorzugte Stellung das Thom- 
ionsche Atommodell ein, nach dem der elektrisch 
limensionen (Radius ungefähr — 10-3 cm) er- 
üllt, in deren Innerem die negativen Teile, die 
Blektronen, in stabilen Gleichgewichtslagen 
Dieses Modell hatte den großen Vorzug, 
sine rein elektrische Erklärung für die ,,quasi- 
stische Bindung“t) von Elektronen zu liefern. 
nd gerade auf Grund solcher quasielastisch ge- 
dener Elektronen war es Drude, Voigt, Planck 
d H. A, Lorentz gelungen, die Erscheinungen 
Dispersion, Absorption und der magneto- 
ischen Effekte (Magnetorotation und Zeeman- 
ekt) in guter Übereinstimmung mit der Er- 
hrung vorher zu berechnen. Auch war das 
homsonsche Modell imstande — wie man es von 
em Atommodell verlangen muß —, durch 
'hwingungen seiner Elektronen scharfe Spek- 
llinien zu emittieren, defen Lage (ebenfalls 
folge der quasielastischen Bindung) von der 
Intensität der Erregung, d. h. von der Energie 
Elektronenschwingungen, unabhängig war. 
drei wichtigen Punkten dagegen versagte das 
‚odell vollständig. Erstens war es nicht mög- 
lich, auf seiner Basis die optischen Serienformeln 
bzuleiten ; zweitens lieferte es nicht den beob- 
hteten Starkeffekt, d. h. die Aufspaltung der 
Spektrallinien im elektrischen Felde?), und drit- 
t ns war es nicht imstande, „die großen (90° ‚und 
Biche a-Strahlteilchen beim Durchgang darch 
inne Metallfolien erleiden, wobei sie also in 
ittelbarer Nähe der Metallatome vorüber- 
egen und dabei durch das elektrische Feld der 
tome von ihrem Weg abgelenkt werden. 
m itte Grund veranlaßte Rutherford, dem Thom- 
nschen Modell ein anderes gegenüberzustellen, 
es) Quasielastisch gebunden heißt das Elektron dann, 
q fenn es, aus seiner Ruhelage verschoben, mit einer 
| Ruhelage zurückgezogen wird. 
| = » Das elektrische Feld verändert die Schwingungs- 
| z eet des quasielastisch gebundenen Elektrons über- 
aupt nicht, sondern verschiebt nur seine Ruhelage. 
ER Sa a or ; ee Say 
6 Reiche: Die Quantentheorie. 
Dieser | 
Kraft, die der Verschiebung proportional ist, in die _ 
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das die großen Ablenkungen der «-Strahlen zu 
erklären vermochte. Nach diesem Rutherford- 
schen Atombild ist der positiv elektrische Teil 
des Atoms auf einen äußerst kleinen Raumt), den 
sogenannten Kern, zusammengedrängt. Seine 
Ladung E besteht aus z Elementarladungen e, 
wo z die Ordnungszahl des Elements ist, d. h. die- 
jenige Zahl, die die Stelle des Elements im perio- 
dischen System angibt?). Um diesen. Kern be- 
schreiben die Elektronen Planetenbahnen (Kreise 
oder Kepler-Ellipsen), da sie nach dem Cou- 
lombschen Gesetz (umgekehrt proportional dem 
Quadrat der Entfernung) angezogen werden. Im 
elektrisch-neutralen Atom mit der Ordnungs- 
zahl z umkreisen z Elektronen den Kern. So be- 
steht z. B. das neutrale Wasserstoffatom aus 
einem einfach geladenen Kern, der von einem 
Elektron umkreist wird. Dieses Rutherfordsche 
Modell bereitet einem nun allerdings bei näherem 
Zusehen eine Enttäuschung: Es hängt nämlich 
bei ihm die Umlaufszahl v der Elektronen von der 
Energie ab; nimmt man daher nach der klassi- 
schen Elektronentheorie an, daß ein mit der Um- 
laufszahl v kreisendes Elektron eine Welle von 
der Schwingungszahl v aussendet, so muß, da bei 
der Ausstrahlung das System Energie verliert, 
v sich ändern, d. h. das Atom vermag keine homo- 
gene Spektrallinie zu emittieren. So scheint es, 
als müsse man dieses Modell von vornherein ab- 
lehnen. Aber die Geschichte hat anders ent- 
schieden. Mit intuitivem Griff hat sich Bohr 
des Modells bemächtigt und es durch drei kühne 
Hypothesen der Quantentheorie untergeordnet. 
An erster Stelle fordert er, daß das Elektron nicht 
auf allen, nach der Mechanik möglichen Bahnen?) 
den Kern umkreisen kann, sondern nur auf ge- 
wissen diskreten, quantenmäßig festgesetzten. 
Und zwar sind nur Bahnen möglich, für die das 
Impulsmoment [siehe (17) und 17a)] ein ganzes 
ER ; ° N 
Vielfaches von 5— ist, genau wie beim rotierenden 
Qn : 
Molekül. Zweitens: Diese erlaubten Bahnen (auch 
„statische“ Bahnen genannt) sind stabil, und zwar 
dadurch, daß das Elektron — im Gegensatz zu 
den’ Lehren der klassischen Elektronentheorie — 
nicht strahlt, wenn es in ihnen läuft‘). Drittens: 
Springt das Elektron aus einer erlaubten Bahn 
mit höherer Energie W, in eine andere erlaubte 
Bahn mit niedrigerer Energie We, so emittiert 
es dabei eine homogene Strahlung von der Schwin- 
gungszahl: 
= (Bohrscher Frequenzansatz) . . (18 
4) Unter gewissen spekulativen Annahmen kann 
man seine Dimensionen zu etwa 10—1° cm berechnen. 
2) Es ist also 2=1 für Wasserstoff, e=2 für He- 
lium, 2=3 für Lithium usw. 
3) Bohr hat sich im wesentlichen auf Kreisbahnen 
bese hränkt. 
4) Daß solche strahlungslosen Bahnen im Atom 
wahrscheinlich vorkommen, dafür spricht die Konstanz 
der magnetischen Momente para- und ferromagnetischer 
Körper, die nach Einstein und de Haas durch kreisende 
Elektronen erzeugt werden. 
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