|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Електрон. Історія та суть наукового відкриття
Довідник / Найважливіші наукові відкриття Ясні та чіткі ідеї про атомну будову електрики з'явилися у В. Вебера, які він розвивав їх у ряді робіт, починаючи з 1862 року: "При загальному поширенні електрики можна прийняти, що з кожним вагомим атомом пов'язаний електричний атом". Він розвиває у зв'язку з цим погляди на провідність струму в металах, які відрізняються від електронних лише тим, що він вважає рухомими атоми позитивної електрики. Їм була висловлена і думка про молекулярне тлумачення тепла Джоуля-Ленца: "Жива сила всіх молекулярних струмів, що містяться в провіднику, збільшується при проходженні струму пропорційно опору і пропорційно квадрату сили струму". Ці та подібні до них висловлювання Вебера дали привід А.І. Бачинському назвати Вебера одним із творців електронної теорії, а О.Д. Хвольсон помістити його ім'я в початковому параграфі глави про електронну теорію провідності металів. Але слід зазначити, що Вебер ще пов'язує свого " електричного атома " з конкретними фактами електролізу. Цей зв'язок вперше було встановлено Максвеллом у першому томі його "Трактату". Але Максвелл не став розвивати цієї важливої ідеї. Навпаки, він стверджував, що ідея молекулярного заряду не втримається у науці. У 1874 році ірландський фізик Стоней на засіданні Британської асоціації звернув увагу на існування в природі трьох "природних одиниць": швидкості світла, постійного тяжіння та заряду "електричного атома". Щодо цієї останньої одиниці він сказав: "Нарешті природа обдарувала нас у явищах електролізу цілком певною кількістю електрики, незалежною від тіл, з якими воно пов'язане". Стонів дав оцінку цього заряду, розділивши кількість електрики, що виділяється при розкладанні кубічного сантиметра водню, на число його атомів за тодішніми даними, і отримав значення близько 10 мінус двадцятого ступеня електромагнітних одиниць. Цей електричний атом Стоней запропонував назвати "електроном". 5 квітня 1881 року Гельмгольц у своїй відомій промові заявив: "Якщо ми допускаємо існування хімічних атомів, то ми змушені укласти звідси далі, що також і електрика, як позитивна, так і негативна, поділяється на певні елементарні кількості, які відіграють роль атомів електрики". У 1869 році Гітторф, отримавши в розрядній трубці вакуум зі ступенем розрідження нижче одного міліметра, зауважив, що темний катодний простір швидко поширюється по всій трубці, внаслідок чого стінки трубки починають сильно флюоресціювати. Він зауважив, що світіння трубки зміщуються під впливом магніту. За десять років після спостережень Гітторфа з'явилися роботи В. Крукса. За припущеннями Крукса, частка променистої матерії викидається з електродів з величезною швидкістю. Темний катодний простір - це простір, в якому вільно рухаються негативні молекули газу, що летять від катода і затримуються його межі зустрічними позитивними молекулами. Проте німецькі фізики не прийняли погляду Крукса. Е. Гольдштейн в 1880 показав, що ототожнення розмірів темного катодного простору з довжиною вільного пробігу неправильно. Він показав, що катодні промені зовсім не закінчуються на межі темного шару, вони при великих розрідженнях пронизують і простір анода, що світиться. Австрійський вчений В.Ф. Гінтль у тому ж році висловив гіпотезу, що катодні промені є потіком металевих частинок, що вириваються з катода електричним струмом, що рухаються прямолінійно. Цю думку підтримав і розвинув далі Пулуа. У тому ж 1880 Е. Відеман ототожнив катодні промені з ефірними коливаннями настільки короткої довжини хвилі. На його думку, вони не справляють світлової дії; однак, падаючи на вагому матерію, сповільнюються і перетворюються на видиме світло. Вирішальне значення у зміцненні ефірної хвильової теорії катодних променів зіграли досліди Ленарда. Він переконливо довів, що катодні промені можуть вийти назовні при збереженні вакууму в трубці, тобто ці промені не можуть бути частинками газу, як припускав Крукс. Але цього мало. Катодні промені в повітрі виробляють люмінісцируючу і фотографічну дію. Ленарду вдалося отримати у випущеному потоці фотографію предмета, закритого герметично алюмінієвою коробочкою з тонкими стінками. Спостерігаючи відхилення випущеного пучка магнітом, він встановив, що це відхилення залежить від роду газу, а головне, що залишається частина променів, не відхилених магнітом. Ленард був першим фізиком, який спостерігав дію рентгенівських променів і навіть отримав першу рентгенограму. Але він не зумів належним чином зрозуміти своє відкриття і характеризував його як доказ хвильової природи катодних променів. Його експеримент таїв у собі великі можливості, які вчений не використав. Теорія Відемана - Герца - Ленарда була сильно похитнута в 1895 досвідом Перрена (1870-1942), який спробував виявити заряд катодних променів. З цією метою він у розрядній трубці помістив проти катода фарадіївський циліндр, з'єднаний з електрометром. При проходженні розряду циліндр зарядився негативно. Звідси Перрен зробив висновок, що "перенесення негативних зарядів невіддільне від катодних променів". Перрен з безперечністю встановив перенесення заряду катодними променями і вважав, що це важко поєднати з теорією вібрацій, тоді як із теорією закінчення він узгоджується дуже добре. Тому він вважав, що "якщо теорія закінчення може спростувати всі заперечення, які вона викликала, вона має бути визнана справді придатною". Однак для того, щоб спростувати всі заперечення, необхідно було докорінно змінити погляди на будову матерії та допустити в природі існування частинок менших атомів. В історію науки англійський фізик Джозеф Томсон (1856-1940) увійшов як людина, яка відкрила електрон. Одного разу він сказав: "Відкриття зобов'язані гостроті та силі спостережливості, інтуїції, непохитному ентузіазму до остаточного вирішення всіх протиріч, супутніх піонерській роботі". Джозеф Джон Томсон народився у Манчестері. Тут, у Манчестері, він закінчив Оуенс-коледж, а у 1876–1880 роках навчався у Кембриджському університеті у знаменитому коледжі святої Трійці (Трініті-коледж). У січні 1880 року Томсон успішно витримав випускні іспити і почав працювати в лабораторії Кавенді. Перша його стаття, опублікована у 1880 році, була присвячена електромагнітній теорії світла. Наступного року з'явилися дві роботи, з яких одна започаткувала електромагнітну теорію маси. Томсон був одержимий експериментальною фізикою. Одержимий у кращому значенні цього слова. Наукові успіхи Томсона високо оцінили директором лабораторії Кавендіша Релеєм. Ідучи 1884 року з посади директора, він, не вагаючись, рекомендував своїм наступником Томсона. З 1884 по 1919 Томсон керував лабораторією Кавендіша. За цей час вона перетворилася на великий центр світової фізики, на міжнародну школу фізиків. Тут розпочали свій науковий шлях Резерфорд, Бор, Ланжевен та багато інших, у тому числі і російські, вчені. Програма досліджень Томсона була широкою: питання проходження електричного струму через гази, електронна теорія металів, дослідження природи різного роду променів. Взявшись за дослідження катодних променів, Томсон перш за все вирішив перевірити, чи досить ретельно були поставлені досліди його попередниками, які досягли відхилення променів електричними полями. Він задумує повторний експеримент, конструює йому спеціальну апаратуру, стежить сам за ретельністю виконання замовлення, і очікуваний результат очевидна. У трубці, сконструйованій Томсоном, катодні промені слухняно притягувалися до позитивно зарядженої платівки і відштовхувалися від негативної. Тобто вели себе так, як і належало потоку крихітних корпускул, що швидко летять, заряджених негативною електрикою. Чудовий результат! Він міг, безумовно, покласти край усім суперечкам про природу катодних променів. Але Томсон не вважав своє дослідження закінченим. Визначивши природу променів якісно, він хотів дати точне кількісне визначення і складаючи їх корпускулам. Окрилений першим успіхом, він сконструював нову трубку: катод, що прискорюють електроди у вигляді кільця і пластинки, на які можна було подавати напругу, що відхиляє. На стінку, протилежну катоду, він наніс тонкий шар речовини, здатної світитися під ударами частинок, що налітають. Вийшов предок електроннопроменевих трубок, так добре знайомих нам у віки телевізорів і радіолокаторів. Мета досвіду Томсона полягала в тому, щоб відхилити пучок корпускул електричним полем і компенсувати це відхилення магнітним полем. Висновки, яких він дійшов у результаті експерименту, були разючі. По-перше, виявилося, що частки летять у трубці з величезними швидкостями, близькими до світлових. А по-друге, електричний заряд, що припадав на одиницю маси корпускул, був фантастично більшим. Що ж це були за частинки: невідомі атоми, що несуть на собі величезні електричні заряди, або крихітні частинки з незначною масою, зате з меншим зарядом? Далі він виявив, що відношення питомого заряду до одиниці маси є постійна величина, яка не залежить ні від швидкості частинок, ні від матеріалу катода, ні від природи газу, в якому відбувається розряд. Така незалежність насторожувала. Схоже, що корпускули були універсальними частинками речовини, складовими частинами атомів. "Після тривалого обговорення експериментів - пише у своїх спогадах Томпсон, - виявилося, що мені не уникнути наступних висновків: 1. Що атоми не неподільні, тому що з них можуть бути вирвані негативно заряджені частинки під дією електричних сил, удару часток, що швидко рухаються, ультрафіолетового світла або тепла. 2. Що ці частинки однакової маси, несуть однаковий заряд негативної електрики, від якого б роду атомів вони не походили, і є компонентами всіх атомів. 3. Маса цих частинок менша, ніж одна тисячна маси атома водню. Я спочатку назвав ці частинки корпускулами, але вони тепер називаються більш відповідним ім'ям "електрон". Томсон взявся за розрахунки. Насамперед, слід було визначити параметри таємничих корпускул, і тоді, можливо, вдасться вирішити, що вони являють собою. Результати розрахунків показали: сумнівів немає, невідомі частки не що інше, як найдрібніші електричні заряди – неподільні атоми електрики, або електрони. 29 квітня 1897 року у приміщенні, де вже понад двісті років відбувалися засідання Лондонського королівського товариства, відбулася його доповідь. Слухачі були у захваті. Захоплення присутніх пояснювалося не тим, що колега Дж. Дж. Томсон настільки переконливо розкрив справжню природу катодних променів. Справа була набагато серйознішою. Атоми, найперші цеглинки матерії, перестали бути елементарними круглими зернами, непроникними і неподільними, частинками без будь-якої внутрішньої будови... Якщо з них могли вилітати негативно заряджені корпускули, значить, і являти собою атоми мали якусь складну систему, систему, що складається. з чогось зарядженого позитивною електрикою та з негативно заряджених корпускул - електронів. Тепер стали видно і подальші, найнеобхідніші напрямки майбутніх пошуків. Насамперед, звичайно, необхідно було визначити точно заряд і масу одного електрона. Це б уточнити маси атомів всіх елементів, розрахувати маси молекул, дати рекомендації до правильному складання реакцій. У 1903 році в тій же лабораторії Кавендіська у Томсона Г. Вільсон вніс важливу зміну в метод Томсона. У посудині, в якій проводиться швидке адіабатичне розширення іонізованого повітря, поміщені пластинки конденсатора, між якими можна створювати електричне поле і спостерігати падіння хмари, як за наявності поля, так і без нього. Виміри Вільсона дали значення для заряду електрона як 3,1 помножену на 10 мінус десятого ступеня абс. ел. од. Метод Вільсона був використаний багатьма дослідниками, у тому числі й студентами Петербурзького університету Маликовим і Олексієвим, які знайшли заряд рівним 4,5 помножену на 10 мінус десятого ступеня абс. ел. од. Це був результат, що наближається до справжнього значення, з усіх отриманих до того, як Міллікен почав з 1909 року вимірювання з окремими краплями. Так було відкрито і виміряно електрон - універсальна частка атомів, перша з відкритих фізиками про " елементарних частинок " . Це відкриття дозволило фізикам, передусім, по-новому порушити питання вивчення електричних, магнітних і оптичних властивостей речовини. Автор: Самін Д.К.
▪ Електромагнітна теорія світла
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Бездротовий модуль для інтернету речей Microchip LoRa RN2483 ▪ Скло для відштовхування води ▪ Харчування англійців погіршується
▪ розділ сайту Конспекти лекцій, шпаргалки. Добірка статей ▪ стаття Лейбніц Готфрід. Біографія вченого ▪ стаття Як швидко ростуть нігті? Детальна відповідь ▪ стаття Настурція бульбова. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Економічні стабілізатори. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page