磁化对物质发射的光的性质的影响*

塞曼

编者按

磁场会影响原子发射的光吗？彼得·塞曼在这篇报告中首次证明这种效应是存在的。塞曼在两端透明的陶瓷真空室中加热硫磺，并把这个真空室放入磁场中。在弧光灯的照射下，他测量了吸收光谱并发现某些特定的谱线出现了加宽的现象，他把这归因于被吸收光线的频率的改变。塞曼特别提到，有场存在时发射出来的光的偏振与洛仑兹预言的一样，是由原子内带电粒子的圆周运动产生的。他估计这些粒子的荷质比约为107。　　英文

我在对克尔磁光效应进行测量时突然产生了这样的想法：当磁力作用于火焰时，火焰发射出的光的周期是否会发生变化。结果证实这样的作用确实存在。我把浸泡在普通食盐中的石棉丝放在置于鲁姆科夫电磁体两极之间的氢氧焰中。火焰光用罗兰光栅检验。每当电路接通时都能看到两条D线的加宽。　　英文

鉴于也许有人会将谱线加宽归因于磁场对火焰的某种已知作用使钠蒸气的密度和温度发生了变化，我已采用了更加没有异议的实验方法进行了确证。　　英文

我们在素瓷管（与普林斯海姆在他著名的气体辐射实验中所用的一样）内对钠进行高温加热。管的两端用两块相互平行的平玻璃板密封，其有效区域为1厘米。该管被水平地置于两极之间，与磁力线垂直。弧光灯的光穿过其中，吸收光谱中显示出两条D线。管子不停地绕着它的轴自转以保持各处温度均衡，磁作用使谱线迅速加宽。很可能是因为钠光的周期在磁场中发生了变化。值得注意的是，这方面第一个有记录的实验是法拉第早在1862年进行的，那时的资源并不完备，得到的是阴性的结果（麦克斯韦，《文集》，第2卷，第790页）。　　英文

前面已经介绍了我对谱线磁化进行研究的起因。周期变化的可能性使我首先想到的是原子与麦克斯韦分子涡旋之间的加速和减速作用力；然后想到的是开尔文勋爵提出的一个快速旋转体系与双摆复合体的例子。然而，使我受到启发并最终得出正确结论的是洛仑兹教授提出的关于电现象的理论。　　英文

这个理论认为：在所有物体中，都存在小的、带电的分子单元，所有电的过程都与这些“离子”的平衡或运动有关。在我看来，只要认为在磁场中力直接作用于这些离子上，就足以解释这些现象。　　英文

我向洛仑兹教授阐述了我的观点，他友好地告诉我离子如何运动也许是可以计算的，并进一步建议说，如果我对该理论的应用是正确的，那么就会出现以下结果：当沿磁力线方向观察时，从加宽谱线边缘发出的光应该是圆偏振光；此外，这个效应的大小将能使人们测定离子所带电荷与其质量的比值。我们可以用e/m表示这个比值。后来我用四分之一波片和检偏器测量发现，当观测方向与磁力线一致时，磁场加宽谱线的边缘果然是圆偏振的。粗略的测定表明，如果用e来表示电磁单位，e/m这一比值的数量级大约为107。　　英文

反之，如果观察火焰的方向与磁力线垂直，加宽的钠线边缘出现的是平面偏振光，这与理论相符。这些都是离子存在的直接证据。　　英文

这项研究是在莱顿大学物理研究所进行的，不久之后研究报告将刊登在《莱顿大学学报》上。　　英文

非常感谢昂内斯教授对我的工作的重视。　　英文

（沈乃澂　翻译；赵见高　审稿）

* 由阿瑟·斯坦顿翻译自《柏林物理学会会刊》。