Досвід Штерна - експериментальне обгрунтування молекулярно-кінетичної теорії
У другій половині дев`ятнадцятого століття дослідження броунівського (хаотичного) руху молекул викликало гострий інтерес у багатьох фізиків-теоретиків того часу. Розроблена шотландським вченим Джеймсом Максвеллом теорія молекулярно-кінетичного будови речовини хоч і була загальновизнаною в європейських наукових колах, але існувала лише в гіпотетичному вигляді. Ніякого практичного її підтвердження тоді не було. Рух молекул залишалося недоступним безпосередньому спостереженню, а вимір їх швидкості здавалася просто нерозв`язною науковою проблемою.
Саме тому експерименти, здатні на практиці довести сам факт молекулярної будови речовини і визначити швидкість руху його невидимих частинок, спочатку сприймалися як фундаментальні. Вирішальне значення таких експериментів для фізичної науки було очевидно, тому що дозволяло отримати практичне обґрунтування і доказ справедливості однією з найпрогресивніших теорій того часу - молекулярно-кінетичної.
До початку двадцятого сторіччя світова наука досягла достатнього рівня розвитку для появи реальних можливостей експериментальної перевірки теорії Максвелла. Німецький фізик Отто Штерн в 1920-му році, застосувавши метод молекулярних пучків, який був винайдений французом Луї дюною в 1911-му році, зумів виміряти швидкість руху газових молекул срібла. Досвід Штерна незаперечно довів справедливість закону розподілу Максвелла. Результати цього експерименту підтвердили вірність оцінки середніх швидкостей атомів, яка випливала з гіпотетичних припущень, зроблених Максвеллом. Правда, про сам характер швидкісний градації досвід Штерна зміг дати тільки дуже приблизні відомості. Більш докладної інформації науці довелося чекати ще дев`ять років.
З більшою точністю закон розподілу вдалося перевірити Ламмерт в 1929-му році, кілька удосконалити досвід Штерна шляхом пропускання молекулярного пучка крізь пару обертових дисків, що мали радіальні отвори і зміщених щодо один одного на певний кут. Змінюючи швидкість обертання агрегату і кут між отворами, Ламмерт зміг виділити з пучка окремі молекули, які володіють різними швидкісними показниками. Але саме досвід Штерна поклав початок експериментальним дослідженням в області молекулярно-кінетичної теорії.
У 1920-му році була створена перша експериментальна установка, необхідна для проведення експериментів такого роду. Вона складалася з пари циліндрів, сконструйованих особисто Штерном. Усередину приладу був поміщений тонкий платиновий стрижень з срібним напиленням, яке і випаровувалося при нагріванні осі електрикою. В умовах вакууму, які були створені усередині установки, вузький пучок атомів срібла проходив звезення подовжню щілину, що прорізає на поверхні циліндрів, і осідав на спеціальному зовнішньому екрані. Зрозуміло, агрегат перебував у русі, і за той час, поки атоми досягали поверхні, встигав повернутися на деякий кут. Таким способом Штерн і визначив швидкість їх руху.
Але це не єдине наукове досягнення Отто Штерна. Через рік він спільно з Вальтером Герлахом провів експеримент, що підтвердив наявність у атомів спина і довів факт їх просторового квантування. Досвід Штерна-Герлаха зажадав створення спеціальної експериментальної установки з потужним постійним магнітом в її основі. Під впливом магнітного поля, що генерується цим потужним компонентом, елементарні частинки відхилялися згідно орієнтації їх власного магнітного спина.
Молекулярна Фізика Молекулярна фізика і термодинаміка являють собою розділи фізики, вивчають відбуваються в тілах макроскопічні процеси, які пов'язані з великим числом атомів і молекул, що містяться в них.Молекулярна фізика вивчає будову і властивості речовин з боку…
Теорія Максвелла і її особливості Зараз практично кожна людина знає, що електричне і магнітне поля безпосередньо взаємопов'язані один з одним. Навіть існує особливий розділ фізики, що вивчає електромагнітні явища. Але ще в 19 столітті, поки не була сформульована електромагнітна…
Молекулярно-кінетична теорія - вся справа в дрібницях Припущення про те, що в природі все складається з найдрібніших частинок, висловлювалася ще давньогрецькими філософами. Ця гіпотеза довгий час залишалася недоведеною. Всі вивчення навколишнього світу і поведінки фізичних тіл грунтувалося на…
Ідеальний газ Як відомо, всі речовини в природі мають своє агрегатний стан, одним з яких є газ. Складові його частинки - молекули й атоми - розташовані один від одного на великій відстані. При цьому вони знаходяться в постійному вільному русі. Ця властивість…
Постійна Больцмана грає головну роль в статичній механіці Людвіг Больцман - творець молекулярно-кінетичної теорії ідеальних газів. Народився в 1844 році у Відні. Больцман є першопрохідцем і першовідкривачем у науці. Його роботи і дослідження часто були незрозумілі і знехтувані суспільством. Однак з…
Спеціальна теорія відносності. Основи Початок свого розвитку спеціальна теорія відносності отримала ще на початку 20 століття, а саме в 1905 році. Її основи були розглянуті в роботі Ейнштейна Альберта «До електродинаміки рухомих тіл». За допомогою цього основоположного праці вчений…
Основне рівняння МКТ та вимірювання температур Вивчення процесів, що протікають в статистичних системах, ускладнено мінімальним розміром частинок і величезним їх кількістю. Розглянути окремо кожну частку практично неможливо, тому вводяться статистичні величини: середня швидкість частинок, їх…
Планетарна модель Резерфорда, атом в моделі Резерфорда Відкриття в області будови атома стали важливим кроком у розвитку фізики. Величезне значення мала модель Резерфорда. Атом як система і частинки, його складові, був вивчений більш точно і детально. Це призвело до успішного становленню такої науки, як…
Лауреати нобелівської премії з фізики: список. Російські фізики - лауреати нобелівської премії Нобелівська премія була вперше вручена в 1901 році. З початку століття комісія щорічно вибирає кращого фахівця, який зробив важливе відкриття або створив винахід, щоб удостоїти його почесної нагороди. Список лауреатів Нобелівської премії дещо…