|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
NAJWAŻNIEJSZE ODKRYCIA NAUKOWE
Elektron. Historia i istota odkryć naukowych
Katalog / Najważniejsze odkrycia naukowe Jasne i precyzyjne wyobrażenia o atomowej strukturze elektryczności pojawiły się w W. Weber, który rozwinął je w wielu pracach, począwszy od 1862 roku: „Z ogólnym rozkładem elektryczności można założyć, że atom elektryczny jest związany z każdym ciężkim atomem”. W związku z tym rozwija poglądy na temat przewodnictwa prądu w metalach, które różnią się od elektronicznych tylko tym, że uważa atomy elektryczności dodatniej za ruchome. Wyraził także ideę molekularnej interpretacji ciepła Joule-Lenza: „Siła życia wszystkich prądów molekularnych zawartych w przewodniku wzrasta wraz z przepływem prądu proporcjonalnie do oporu i proporcjonalnie do kwadratu natężenia prądu”. Te i podobne wypowiedzi Webera dały początek A.I. Bachinsky nazwał Webera jednym z twórców teorii elektroniki, a O.D. Khvol'son, aby umieścić swoje nazwisko w pierwszym akapicie rozdziału o elektronicznej teorii przewodnictwa metali. Należy jednak zauważyć, że Weber nie łączy jeszcze swojego „atomu elektrycznego” ze specyficznymi faktami elektrolizy. To połączenie zostało nawiązane po raz pierwszy Maxwell w pierwszym tomie swojego traktatu. Ale Maxwell nie rozwinął tego ważnego pomysłu. Wręcz przeciwnie, argumentował, że idea ładunku molekularnego nie przetrwałaby w nauce. W 1874 roku irlandzki fizyk Stoney na spotkaniu Brytyjskiego Stowarzyszenia zwrócił uwagę na istnienie w przyrodzie trzech „jednostek naturalnych”: prędkości światła, stałej grawitacyjnej i ładunku „atomu elektrycznego”. Odnośnie tej ostatniej jednostki powiedział: „W końcu natura obdarzyła nas zjawiskiem elektrolizy dość określoną ilością elektryczności, niezależnie od ciał, z którymi jest połączona”. Stoney oszacował ten ładunek, dzieląc ilość energii elektrycznej uwolnionej podczas rozkładu centymetra sześciennego wodoru przez liczbę jego atomów według ówczesnych danych i otrzymał wartość rzędu 10 do minus dwudziestej mocy jednostek elektromagnetycznych. Stoney zaproponował nazwanie tego elektrycznego atomu „elektronem”. Kwiecień 5 1881 roku Helmholtz W swoim słynnym przemówieniu oświadczył: „Jeżeli uznamy istnienie atomów chemicznych, to z tego miejsca jesteśmy zmuszeni wnioskować, że elektryczność, zarówno dodatnia, jak i ujemna, dzieli się również na pewne wielkości pierwiastkowe, które pełnią rolę atomów Elektryczność." W 1869 Gittorff, po uzyskaniu próżni o stopniu rozrzedzenia poniżej jednego milimetra w rurze wyładowczej, zauważył, że ciemna przestrzeń katodowa szybko rozprzestrzenia się w rurze, w wyniku czego ścianki rury zaczynają silnie fluoryzować. Zauważył, że poświata tuby przesuwa się pod wpływem magnesu. Dziesięć lat po obserwacjach Giettorfa ukazały się prace W. Crooksa. Według Crookesa cząsteczka promienistej materii jest wyrzucana z elektrod z dużą prędkością. Przestrzeń ciemnej katody to przestrzeń, w której ujemne cząsteczki gazu poruszają się swobodnie, wylatując z katody i utrzymywane na jej granicy przez przeciwne cząsteczki dodatnie. Jednak niemieccy fizycy nie zaakceptowali punktu widzenia Crookesa. E. Goldstein w 1880 r. wykazał, że identyfikacja wymiarów przestrzeni ciemnej katody ze średnią swobodną drogą jest błędna. Pokazał, że promienie katodowe wcale nie kończą się na granicy ciemnej warstwy, a przy dużym rozrzedzeniu penetrują również świetlistą przestrzeń anody. Austriacki naukowiec V.F. Gintl w tym samym roku postawił hipotezę, że promienie katodowe to strumień cząstek metalu wyciąganych z katody przez prąd elektryczny, które poruszają się w linii prostej. Ten punkt widzenia został poparty i rozwinięty przez Pulua. W tym samym 1880 roku E. Wiedemann zidentyfikował promienie katodowe z eterycznymi wibracjami o tak krótkiej długości fali. Jego zdaniem nie dają efektu świetlnego; jednak spadając na ciężką materię, zwalniają i zamieniają się w światło widzialne. Eksperymenty Lenarda odegrały decydującą rolę we wzmocnieniu teorii fal eterycznych promieni katodowych. Przekonująco udowodnił, że promienie katodowe mogą uciec przy zachowaniu próżni w rurze, tj. promienie te nie mogą być cząsteczkami gazu, jak sugerował Crookes. Ale to nie wystarczy. Promienie katodowe w powietrzu dają efekt świetlny i fotograficzny. Lenardowi udało się dostać do strumienia, wypuścił zdjęcie przedmiotu zamkniętego w hermetycznie zamkniętym aluminiowym pudełku o cienkich ściankach. Obserwując ugięcie emitowanej wiązki przez magnes ustalił, że ugięcie to nie zależy od rodzaju gazu, a co najważniejsze, że pozostaje część promieni, które nie są odchylane przez magnes. Lenard był pierwszym fizykiem, który zaobserwował działanie promieni rentgenowskich, a nawet otrzymał pierwsze zdjęcie rentgenowskie. Nie udało mu się jednak w pełni zrozumieć swojego odkrycia i scharakteryzował je jako dowód falowej natury promieni katodowych. Jego eksperyment obfitował w wielkie możliwości, z których naukowiec nie skorzystał. Teoria Wiedemanna-Hertza-Lenarda została mocno zachwiana w 1895 r. przez doświadczenie Perrina (1870–1942), który próbował wykryć ładunek promieni katodowych. W tym celu umieścił cylinder Faradaya w rurze wyładowczej przy katodzie, podłączony do elektrometru. Podczas przejścia wyładowania cylinder był naładowany ujemnie. Na tej podstawie Perrin wywnioskował, że „przenoszenie ładunków ujemnych jest nierozerwalnie związane z promieniami katodowymi”. Perrin z całą pewnością ustalił przenoszenie ładunku przez promienie katodowe i uważał, że fakt ten jest trudny do pogodzenia z teorią drgań, natomiast bardzo dobrze zgadza się z teorią wyczerpania. Dlatego uważał, że „jeśli teoria wygaśnięcia może obalić wszystkie zarzuty, które podniosła, należy ją uznać za naprawdę odpowiednią”. Aby jednak obalić wszelkie zarzuty, konieczna była radykalna zmiana poglądów na budowę materii i dopuszczenie do istnienia w przyrodzie cząstek o mniejszych atomach. Angielski fizyk Joseph Thomson (1856–1940) wszedł do historii nauki jako człowiek, który odkrył elektron. Kiedyś powiedział: „Odkrycia wynikają z ostrości i mocy obserwacji, intuicji, niezachwianego entuzjazmu aż do ostatecznego rozwiązania wszystkich sprzeczności, które towarzyszą pionierskiej pracy”. Józefa Johna Thomsona urodził się w Manchesterze. Tu w Manchesterze ukończył Owens College, a w latach 1876-1880 studiował na Uniwersytecie Cambridge w słynnym Trinity College (Trinity College). W styczniu 1880 Thomson pomyślnie zdał maturę i rozpoczął pracę w Cavendish Laboratory. Jego pierwszy artykuł, opublikowany w 1880 roku, był poświęcony elektromagnetycznej teorii światła. W następnym roku ukazały się dwa artykuły, z których jeden położył podwaliny pod elektromagnetyczną teorię masy. Thomson miał obsesję na punkcie fizyki eksperymentalnej. Obsesja w najlepszym tego słowa znaczeniu. Osiągnięcia naukowe Thomsona zostały wysoko ocenione przez Rayleigha, dyrektora laboratorium Cavendish. Odchodząc w 1884 roku jako dyrektor, nie wahał się polecić Thomsona jako swojego następcy. Od 1884 do 1919 Thomson kierował laboratorium Cavendish. W tym czasie stał się głównym ośrodkiem światowej fizyki, międzynarodową szkołą fizyków. Tutaj rozpoczęli swoją naukową podróż Rutherford, Bohr, Langevin i wielu innych, w tym rosyjscy naukowcy. Program badawczy Thomsona był szeroki: zagadnienia przepływu prądu elektrycznego przez gazy, elektroniczna teoria metali, badanie natury różnych rodzajów promieni... Podejmując badanie promieni katodowych, Thomson postanowił przede wszystkim sprawdzić, czy jego poprzednicy, którzy uzyskali ugięcie promieni za pomocą pól elektrycznych, przeprowadzili eksperymenty z wystarczającą starannością. Wymyśla powtórny eksperyment, projektuje do niego specjalny sprzęt, sam monitoruje dokładność wykonania zamówienia, a oczekiwany wynik jest oczywisty. W lampie zaprojektowanej przez Thomsona promienie katodowe posłusznie przyciągały się do dodatnio naładowanej płytki i wyraźnie odpychały od ujemnej. Oznacza to, że zachowywały się tak, jak powinno być w przypadku strumienia szybko poruszających się maleńkich cząstek naładowanych ujemną elektrycznością. Doskonały wynik! Mógłby z pewnością położyć kres wszelkim sporom o naturę promieni katodowych. Ale Thomson nie uważał swoich badań za kompletne. Ustaliwszy jakościowo naturę promieni, chciał podać dokładną definicję ilościową tworzących je ciałek. Zainspirowany pierwszym sukcesem zaprojektował nową lampę: katodę, elektrody przyspieszające w postaci pierścieni i płytek, na które można było przyłożyć napięcie odchylające. Na ścianie przeciwległej do katody nałożył cienką warstwę substancji zdolnej do jarzenia się pod wpływem padających cząstek. Okazało się, że jest przodkiem lamp elektronopromieniowych, tak dobrze nam znanych w dobie telewizorów i radarów. Celem eksperymentu Thomsona było odchylenie wiązki ciałek za pomocą pola elektrycznego i skompensowanie tego odchylenia za pomocą pola magnetycznego. Wnioski, do jakich doszedł w wyniku eksperymentu, były zdumiewające. Najpierw okazało się, że cząstki lecą w tubie z ogromnymi prędkościami zbliżonymi do prędkości światła. Po drugie, ładunek elektryczny na jednostkę masy ciałek był fantastycznie duży. Jakie to były cząstki: nieznane atomy niosące ogromne ładunki elektryczne, czy maleńkie cząstki o znikomej masie, ale o mniejszym ładunku? Ponadto odkrył, że stosunek ładunku właściwego do masy jednostkowej jest wartością stałą, niezależną od prędkości cząstek, materiału katody lub rodzaju gazu, w którym następuje wyładowanie. Taka niezależność była niepokojąca. Wydaje się, że korpuskuły były pewnego rodzaju uniwersalnymi cząsteczkami materii, częściami składowymi atomów. „Po długiej dyskusji na temat eksperymentów”, pisze Thompson w swoich pamiętnikach, „okazało się, że nie mogę uniknąć następujących wniosków: 1. Atomy nie są niepodzielne, ponieważ ujemnie naładowane cząstki mogą być z nich wyciągane pod wpływem sił elektrycznych, oddziaływania szybko poruszających się cząstek, światła ultrafioletowego lub ciepła. 2. Wszystkie te cząstki mają tę samą masę, mają ten sam ładunek ujemnej elektryczności, niezależnie od rodzaju atomów, z których pochodzą, i są składnikami wszystkich atomów. 3. Masa tych cząstek jest mniejsza niż jedna tysięczna masy atomu wodoru. Najpierw nazwałem te cząstki ciałkami, ale teraz są one nazywane bardziej odpowiednią nazwą „elektron”. Tomson zabrał się do pracy. Przede wszystkim trzeba było określić parametry tajemniczych ciałek, a potem być może udałoby się rozstrzygnąć, czym one są. Wyniki obliczeń pokazały: nie ma wątpliwości, że nieznane cząstki to nic innego jak najmniejsze ładunki elektryczne - niepodzielne atomy elektryczności, czyli elektrony. 29 kwietnia 1897 roku w sali, w której przez ponad dwieście lat odbywały się spotkania Towarzystwa Królewskiego w Londynie, odbył się jego raport. Słuchacze byli zachwyceni. Radość obecnych wcale nie wynikała z faktu, że kolega JJ Thomson tak przekonująco ujawnił prawdziwą naturę promieni katodowych. Sprawa była dużo poważniejsza. Atomy, pierwsze budulce materii, przestały być elementarnymi okrągłymi ziarnami, nieprzeniknionymi i niepodzielnymi, cząstkami bez żadnej struktury wewnętrznej... z czegoś naładowanego dodatnio, a z ujemnie naładowanych cząstek - elektronów. Teraz widoczne stały się dalsze, najbardziej niezbędne kierunki przyszłych poszukiwań. Przede wszystkim oczywiście trzeba było dokładnie określić ładunek i masę jednego elektronu. Umożliwiłoby to wyjaśnienie mas atomów wszystkich pierwiastków, obliczenie mas cząsteczek i wydanie zaleceń dotyczących prawidłowego przygotowania reakcji. W 1903, w tym samym laboratorium Cavendish w Thomson's, G. Wilson dokonał ważnej zmiany w metodzie Thomsona. W naczyniu, w którym następuje szybkie adiabatyczne rozprężanie zjonizowanego powietrza, umieszcza się płytki kondensatora, pomiędzy którymi można wytworzyć pole elektryczne i obserwować opadanie chmury zarówno w obecności pola, jak i w jego brak. Pomiary Wilsona dały wartość ładunku elektronu wynoszącą 3,1 razy 10 do minus dziesiątej potęgi abs. e-mail jednostki Metoda Wilsona była wykorzystywana przez wielu badaczy, w tym studentów Uniwersytetu w Petersburgu Malikowa i Aleksiejewa, którzy stwierdzili, że ładunek jest równy 4,5 razy 10 do minus dziesiątej potęgi abs. e-mail jednostki Był to wynik najbliższy prawdziwej wartości uzyskanej, zanim Millikan zaczął mierzyć poszczególne krople w 1909 roku. Tak więc odkryto i zmierzono elektron – uniwersalną cząsteczkę atomów, pierwszą z tak zwanych „cząstek elementarnych” odkrytych przez fizyków. Odkrycie to umożliwiło fizykom przede wszystkim postawienie w nowy sposób kwestii badania właściwości elektrycznych, magnetycznych i optycznych materii. Autor: Samin D.K.
▪ Narkoza
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Bezprzewodowy głośnik Huawei Sound Joy ▪ Znalazłem przyczynę wahań jasności Słońca ▪ Tablety Alcatel OneTouch POP7 i POP8 ▪ Stonehenge zostanie zamknięte z powodu remontu ▪ Karta graficzna Radeon RX 6900 XT NITRO+
▪ sekcja serwisu Instalacje kolorowe i muzyczne. Wybór artykułów ▪ artykuł Z całą szczerością. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Które trzy stany nie przeszły jeszcze na metryczny system miar? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł W obliczu marmuru. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł Rumiany. Proste przepisy i porady
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony