Реферати українською » Физика » Розвиток фізики в ІІ половіні ХІХ-на початку ХХ Століття


Реферат Розвиток фізики в ІІ половіні ХІХ-на початку ХХ Століття

>Міністерствоосвіти, науки,молоді та спорту України

>Полтавськийнаціональнийпедагогічнийуніверситетімені У. Р.Короленка

>Спеціальність: ">Фізика та математика", ">Фізика таосновиінформатики"

>ПЛАН-КОНСПЕКТЛЕКЦІЇ

іздисципліни "Історіяфізики"

Тема: ">Розвитокфізики в ІІполовині ХІХ – на початку ХХстоліття"

>ПідготуваламагістрантгрупиФ-61

>ПрудкаІринаІванівна

>Група:Ф-51,Ф-52

Курс: 5

>Полтава-2011


І. Мета

 

1)навчальна:формувати встудентівзнання проісторіюрозвиткутермодинамікивипромінювання,класичноїелектронноїтеорії,відкриттяперіодичноїсистемихімічнихелементів,вчення пробудову атома,теоріювідносності, законурадіоактивногорозпаду;розкритивнесоквидатнихфізиків ІІполовини ХІХ – початку ХХстоліття вісторіюфізики;

2)розвивальна:формувати встудентівособистіснеставлення довідкриттів уісторіїфізики,розвиватипізнавальнийінтерес довивченняфізики,мотиваціюнавчання у вищих навчальних закладів;

3)виховна:виховуватиповагу долюдськогорозуму,патріотичнеставлення дофізиків-українців,позитивнірисиособистості (>цілеспрямованість, відповідальність,активність,кмітливість).

ІІ.Методи йприйоминавчання

 

>передачі таобмінусловесноїінформації (>розповідь,евристичнабесіда,діалог);

>переконування (>дотриманнялогічноїструктуринавчальногоматеріалу,апеляція додосвіду та знаньстудентів);

>розумовоїдіяльності (>аналіз, синтез,порівняння,узагальнення,аналогія,дедукція,індукція).

ІІІ.Засобинавчання

>комп’ютернапрезентація ">Розвитокфізики ІІполовини ХІХ – початку ХХстоліття)"


IV. Планлекції

 

1.Вступначастина (10хв)

2.Основначастина

2.1Термодинамікавипромінювання йвиникненнягіпотезиквантів.Досліди П. М.Лебедєва ізсвітловоготиску (25хв)

2.2Створеннякласичноїелектронноїтеорії.Дослідженнякатоднихпроменів,явищафотоефекту.Відкриттяелектрона.Виникненнятеоріївідносності (20хв)

2.3Періодичний закон Д. І,Менделєєва й роботи повивченнюбудовиречовини.Відкриттярентгенівськихпроменів йрадіоактивності (20хв)

3.Підсумковачастина (5хв)

V. >Хідлекції

1.Вступначастина

>Викладачвітаєтьсязі студентами. Говорити проназву тимилекції.Повідомляє тему й міткулекції,визначаєосновні запитаннялекції,основну тарекомендованулітературу.Налаштовуєстудентів на роботу,повідомляєзв'язок курсу ізмайбутньоюпрофесійноюдіяльністю.

2.Основначастина

2.1Термодинамікавипромінювання йвиникненнягіпотезиквантів.Досліди П. М.Лебедєва ізсвітловоготиску

У ІІполовині ХІХстоліттятермодинаміка тепловоговипромінювання стала одним ізнайактуальніших йпровіднихнапрямківусієїтогочасноїфізики.ЇЇтеоретичноюрозробкоюзайнялисявидатніфізикирізнихкраїн.

>Першізародкивчення протепловурадіаціюприпадаютьще накінець XVII – вухо XVIIIстоліття.Протесистематичневивчення цого запитаннярозпочалося последослідженьнімецькихучених –фізика ГуставаКірхгофа (1824-1887) йхіміка РобертаБунзена (1811-1899), які в 1859роцівідкрилиспектральнийаналіз, що ставшипотужноюзброєю до рукхіміків.

>Кірхгоф таБунзен методом спектральногоаналізувиявилиелементиЦезій (1860) тарубідій (1861).

У 1859роціКірхгофвідкрив один ізосновних законів тепловоговипромінювання,який утверждает, що ставленнявипромінювальної йпоглинальноїздатностібудь-якоготілаєвеличиноюоднаковою длябудь-якихтіл йдорівнюєвипромінювальнійздатності абсолютночорноготіла: , де -універсальнафункціятемператури йдовжинихвилі.Знаючиуніверсальнуфункцію, можнавизначитивипромінювальнуздатністьбудь-якоготіла, апоглинальназдатністьвизначаєтьсяекспериментально.

У 1879роціавстрійськийфізик Жозеф Стефан (1835-1893)відкрив, щосумарнаенергія всіхдовжинхвиль, котрівипромінюєчорнетіло,пропорційна четвертомустепенюабсолютноїтемператури. На 1884роціЛюдвігБольцман (>учень Стефана) наоснові ІІ початкутермодинамікививівцей законтеоретично. З цого години законотримавназву законСтефана-Больцмана.

1887 рокуросійськийфізикВолодимирМіхельсон (1860-1927)опублікував свою роботу ">Дослідтеоретичногопоясненнярозподілуенергії вспектрі твердоготіла". Уцій роботиМіхельсонтеоретично пояснивширозподіленергії вспектрі твердоготіла.Вчений поставивши собі за заподіяння,по-перше,показатиможливістьзастосуваннятеоріїймовірностей домолекулярної оптики й,по-друге,виявити, що на засадахцієїтеорії можнанавіть принайпростіших йнайзагальнішихприпущеннях про рухатомів у твердомутіліодержатирезультати, щодосить детальнохарактеризували брозподіленергії вспектрі твердоготіла ізякісного боці. У.Міхельсон здобувшивираз ,близькопідійшовши до законузміщення (вспектрі длякожноїтемпературиєлише один максимумінтенсивності йположення цого максимумузалежить відтемператури).

У 1882роціз’являєтьсяпраця "Пропроменистуенергію"російськогофізика Бориса БорисовичаГоліцина (1862-1916).Навесні 1893 рокупрацяГоліцина був подано вМосковськийуніверситет якмагістерськадисертація.Роботухибнооцінили Про. Р.Столєтов й А. П. Соколов.Рецензенти незрозуміливажливостіідейГоліцин, котріпізніше малівеликезначення длярозвиткувсієїтермодинамікивипромінювання. Б. Б.Голіцин усвоїйроботі не лишепершийвисокооцінивзначенняпроблемисвітловоготиску, а ірозкривпринциповезначеннясвітловоготиску дляекспериментальногопідтвердженнявсієїтермодинамікивипромінювання.Голіцинвказаввнутрішнійзв'язок ІІ початкутермодинаміки ізсвітловимтиском йвивів формулу длясвітловоготиску, Яка бувповністюекспериментальнопідтвердженаЛебедєвим. Борис Борисовичупершеглибокопроаналізував йвказавшляхирозв’язанняпроблемирозподілуенергії вспектрі абсолютночорноготіла.

>Ідеї Б. Б.Голіциназнайшлисвоєвідображення в роботівнімецькогофізика У.Віна (1864-1928),зокрема у 1894-муроці бувзнайденазагальна формула:

,

де – частота;

Т – абсолютна температура;

 -універсальнафункція.

ЗформулиВіна законСтефана-Больцмана й законзміщеннявипливали якбезпосереднінаслідки.

У 1896роціВінзнайшов другу формулу видуфункції абсолютночорноготіла:


,

де –довжинахвилі;

Т – абсолютна температура;

З1 та З2 –сталі.

Однакця формула неспрацювалаекспериментально длявисоких температур й великихдовжинхвиль.

Улипні 1900 рокуанглійськимученим З.Релеєм бувсформульованаінша формуларозподілуенергії при абсолютночорномувипромінювання. 1905 рокуанглійськийфізик Дж. Джинсу (1877-1946)узагальнивнезалежно від Релеяцю формулу:

>Ця формулавиявиласьправильноюлише вграничномувипадкумалих частот. Для великих частот вон наводила до такзваної ">ультрафіолетовоїкатастрофи",тобто давалабезмежнуенергіювипромінювання.ЗначенняформулиРелея-Джинса: був показанонеспроможністькласичноїфізики прирозв’язанні таких проблем, яквипромінювання абсолютночорноготіла тощо.

>Тільки в 1900роцінімецькийфізик Макс Планк (1858-1947)висунувпринциповоновуідею квантового (>перервного) характерупоглинання йвипромінюваннясвітловоїенергії. Планк,інтерполюючиформуливіна йРелея-Джинса,емпіричновивів формулу: , котраповністювідповідаладанимексперименту.

>Наприкінці 1900 року наБерлінськомуфізичномутоваристві Планкдовів, що його формуламоже бутививеденатеоретично,якщодопустити, що величинаенергіїосциляторазавждиєцілоюкратноювеличині >h, де – частотавипромінювання, а h – новафізична стала, названапізнішесталою Планка: . >Ця формула сталапершимвідкриттямквантівсвітла.

>Наступнимкроком у цьому напрямку були роботи АльбертаЕйнштейна (1879-1955),який у 1905році,продовжуючидослідження М. Планка,створивфотоннутеоріюсвітла йвперше показавши, щосвітлове поліявляє собоюсукупністьелементарнихсвітловихполів,фотонів чиквантівсвітла, що їхнітіланезалежновипромінюють йнезалежнопоглинають.Ейнштейн наосновідискретноїквантовоїструктури полявипромінювання давшипоясненняявищуфотоефекта,люмінесценції тощо.

>Доведенням йобґрунтуваннямтеоріїтермодинамікивипромінювання сталидосліди надсвітловимтиском,здійснені ПетромМиколайовичемЛебедєвим (1866-1912) уМосковськомууніверситеті.Лебедєвупершеекспериментальнопідтвердивіснуваннятискусвітла не так натвердітіла, але вгази.СамеЛебедєвувдалосявизначити величинусвітловоготиску:

,

де Є –енергія, щопадає заодиницю години напоглинаючетіло;

> –швидкістьпроменя в цьомусередовищі.

Уроботі ">Досвідченедослідженнясвітловоготиску" (1901)Лебедєвописує своїдосліди посвітловомутиску.

>Дослід навчань провівши так,щоб газмігвільнопереміщуватися в напрямкупроменів, котрі йогопронизують, йтиснув надужечутливийпоршневийапарат, наякийпроменісвітлабезпосередньодіяти було неможливо.Одержані П. М.Лебедєвим поддією силсвітловоготискуслабкігазові потоки наводили в рух легенький поршень,підвішений докоромислакрутильнихтерезів,відхиленняякого й даваломожливістьвиміряти якчисельну величинутискусвітла нагази, таким чиномпоказавширеальністьсвітловоготиску.Ефектсвітловоготискувикористали длянаочногоспіввідношенняміжмасою йенергією.

2.2Створеннякласичноїелектронноїтеорії.Дослідженнякатоднихпроменів,явищафотоефекту.Відкриттяелектрона.Виникненнятеоріївідносності

>Розвитоквчення проелектрику немігзупинитися натеорії Д. Максвелла, Незважаючи наїївеличезніуспіхи.

>Теорія Максвелла нерозглянулазв’язкузарядів ізречовиною, незмоглапояснити залежністьдіелектричної ймагнітноїпроникності,питомоїелектропровідності відчастотиколивань поля,густини,температурисередовища тощо. Томунаприкінці ХІХстоліття булизакладеніосновиелектронноїтеоріїелектромагнітного поля, Якаєприроднимрозвиткомтеоріїелектромагнітного поля Д. Максвелла,являє собою синтезцієїтеорії йвчення проатомно-молекулярнубудовуречовини.

>ТворцемелектронноїтеоріїєнідерландськийфізикГендрік Лоренц (1853-1928),який у 1892роціопублікуваввелику роботу ">Електромагнітнатеорія Максвелла йїїзастосування дорухомихтіл".Послідовне жвикладення було бподане нею вфундаментальній роботи ">Досвідтеоріїелектричних йоптичнихявищ врухомихтілах".Згідно ізтеорієюЛоренца:простір,якийзаймаєречовина,відрізняється відпорожньогопростору тім, що вньоговкрапленіокремі негативно і позитивнозарядженічастинки, рухом які йстворюютьсяелектричне імагнітне поля, щомаютьмікроскопічний характер.

У з статтею ">Електроннатеорія" (1903) Лоренцвиклав удещозміненійформірівняння Максвелла, якіотрималиназвурівняньМаксвелла-Лоренца: ; ; ; . З нихвипливає, щонерухомийелектронстворюєкулонівськеелектростатичне полі, арухомийелектрон –електромагнітне полі,енергіяякого прирівномірномурусіелектрона переноситися разом ізелектроном йвипромінюванняелектромагнітноїенергії невідбуватиметься.

Наосновіелектронноїтеорії Лоренц давшитлумаченнядіелектричної тамагнітноїпроникності,теоретичнообґрунтуваввиявленийзв'язокміжкоефіцієнтамиелектропровідності татеплопровідностіпровідників, атакож пояснивши наосновівиведеного нимузагальненоговиразу длясили, щодіж нанерухомий заряд,наявність такзваноїсилиЛоренца йвідкритий у 1879роціефект Голла.

>Електроннатеорія пояснилатакожвідкрите в 1896роцінідерландськимфізиком П.Зеєманом (1865-1943)явищерозщепленняспектральнихліній поддієюзовнішньогомагнітного поля. Лоренцтакож пояснивши йпередбачив ряд новихявищ,наприклад,поляризаціюкомпонентівтриплету, щовиникає вмагнітномуполі, котріекспериментально буливідкритізначнопізніше.

Велика рольісторіївідкриттяелектронаналежитьдослідженнямелектроннихявищ урозріджених газах,виконаних востаннійчверті ХІХстоліття. У 1869роцінімецькийфізик І.Гітторф (1824-1914),спостерігаючиелектричнийрозряд успеціальних трубках ізрозрідженим газом притискунижче 0,1 мм рт ст.виявивкатодніпромені, котрівикликалисильнулюмінісенцію йзміщувалися подвпливом діїмагнітного поля. Черезкілька років послевідкриттякатоднихпроменіванглійськихфізикУїльямКрукс (1832-1919)прийшов довисновку, щокатодніпромені –цепотікзарядженихчастинок, котріпоширюються від катодапрямолінійно,утворюючигеометричнутінь віднепрозорихпредметів, атакожстворюємеханічнийтиск (">млинокКрукса") йвідхиляютьсямагнітним полем.

Алі в 1883роцінімецькийфізикГенріх Герц, а 1893році йогоучень Ф.Ленард показали, щокатодніпроменіможутьпроходити черезтонкуалюмінієву фольгу, йзробиливисновок, щокатодніпромені –це непотік корпускул, аелектромагнітніхвилі.Питання про природукатоднихпроменів остаточнорозв’язавфранцузькийфізик Ж.Перрен (1870-1942),якийбезпосередньодовів, щоціпроменіявляють собоюпотік негативнозарядженихчастинок. Ж.Перренвмістивусередину трубкициліндр,сполучений ізелектроскопом.Коливциліндрпотрапляликатодніпромені,електроскопвиявлявнегативний заряд.Цим самим було бспростовано думку про ті, щокатодніпроменімаютьтаку ж природу, як йсвітло.

>Нарештіанглійськийфізик Джозеф Джон Томсон (1856-1940),досліджуючипроходженняелектричногоструму черезрозрідженігази,розробив методикудослідженнякатоднихпроменів задопомогоюелектричних тамагнітнихполів й в 1897році показавши, що ставленняелектричного заряду домаси длячастинок, щоутворюютькатодніпромені,набагато більше, ніж дляіонівводню приелектролізі. Наоснові цоговінвисловивгіпотезу: вкатоднихпроменяхелектричні зарядипереносятьсячастинками,розміри ймаса якінабагатоменші відрозміріватомівводню. У 1898році Дж. Томсонвизначив зарядчастиноккатоднихпроменів,якийвиявивсярівним зарядуіонаводню приелектролізі, а самчастинкидісталиназвуелектронів. Так буввідкритапершаелементарначастинка –електрон.

Одним ізважливихметодівперевірки цоговідкриття Дж. Томсонвважавдослідженняприроди заряду, щознімається ізповерхніметалу приїїосвітленні. Цеявищевідоме подназвоюзовнішнійфотоефект й було бвиявлене в 1887році Р.Герцом припроведеннідослідів ізелектромагнітнимихвилями йчастководосліджене в 1888роціфізикомнімецьким Б.Гальваксом (1859-1922),який показавши, що метали поддієюультрафіолетовогопроміннявтрачаютьнегативний заряд.

>Ґрунтовнідослідженняфотоефектувиконав у 1888-1890роках Про. Р.Столєтов.Столєтовупершедовів, що силафотоелектричногострумупропорційнаінтенсивностісвітла, якупоглинається катодом;неоднаковучутливість дорівнихдовжинхвиль;впершевідкривнаявністьструмунасичення вфотоелементі тощо.

У 1905-1906роках А.Ейнштейн всвоїхпрацяхзвернувупершеувагу наідею про квант,котрурозвинув далі,сформулювавшиосновиквантовоїтеорії.Ейнштейнвивіврівнянняфотоефекту: , згідно ізякименергія фотона, щопоглинається привириванні ізметалу одногоелектрона іде на роботувиходуелектрона А й нанаданняйомукінетичноїенергії.

>БулаздійсненаекспериментальнаперевіркарівнянняЕйнштейна, вкотрій буввизначена стала Планка, котраспівпалазізначенням Макса Планка.

У 1905проціЕйнштейн в роботи "Доелектродинамікирухомихтіл"сформулювавтеоріювідносності.Появапрямихекспериментальнихфактів, котрісуперечили законамкласичноїфізики,спонукалаЕйнштейнапереглянутипросторово-часовіуявлення йпояснитиціфакти,виходячи ззагальнихвластивостейпростору й години.

>Згідно Першого принципутеоріївідносності, усіфізичніпроцеси вінерціальнійсистемівідліку незалежать відшвидкостіїї рухувідносноіншихтіл чи систем.Згідно іншого принципу,швидкістьсвітла увакуумі зпостійна й незалежить відшвидкості рухуджереласвітла.Ціпостулатистановлять основуСТВ (>спеціальноїтеоріївідносності), вякій А.Ейнштейн давшиформулювання нових законів руху, котріузагальнилизакони руху Ньютона йзводились доцих законівлише увипадкунастількималихшвидкостейтіл, щовідношенням можна було бзнехтувати.

>Також у тому ж 1905році АльбертЕйнштейнвиразивспіввідношенняміжмасою йенергієюзнаменитимрівнянням: , деm –маса; з –швидкістьсвітла.Ця формулазберігаєсвоєзначення й прибудь-якихшвидкостях,якщо лише подmрозумітиінертнумасутіла, щозалежить відшвидкостівідповідно до закону:


,

де –швидкістьтіла;m0 –масаспокою.

>Масіспокоювідповідаєенергіяспокою .

>Співвідношеннямаси йенергії,встановлене вформуліЕйнштейна, далозмогувизначити тувеликукількістьенергії, щознаходиться в ядрахатомів. Наосновіцієїформули можнаобчислити, Якакількістьграмів урановогопаливапотрібна для забезпеченнятрансокеанськогорейсу атомного корабля чипольотуракети на ядерногопаливі; вонадаєможливістьрозрахуватикритичнумасу дляздійснення ядерноговибуху тощо.

Длятеоріївідносностіевклідовагеометрія незовсімспрацьовувала, асамеїїслабкиммісцем буваксіома пропаралельністьпрямих.Самеказанський математик МиколаІвановичЛобачевський (1792-1856) у 1826роціприйшов довисновку, щозамістьп’ятого постулатупотрібновисунутипротилежниййому йцимстворитилогічнугеометрію безпротиріч. Це був нованеевклідовагеометрія, така жістинна, як йевклідова,хочаописувала абсолютноновий,неевклідовийпростір.Питання про ті, якоїслідвикористовуватигеометрію,вирішується лишедослідом.

>Розвиткуідейтеоріївідносностіприсвятив своюнаукову діяльність й ГерманМінковський (1864-1909),який всвоїхпрацяхсформулювавматематичнутеоріюфізичнихпроцесів вчотиривимірномупросторі, вякійперетворенняЕйнштейнадісталинаочнугеометричнуінтерпретацію.ТеоріяМінковського завершилапобудовуСТВ.

До 1916 року А.Ейнштейнстворив йзагальнутеоріювідносності, Якабазується напоєднанні принципуеквівалентності та принципувідносності йєрелятивістськоютеорієютяжіння.

>Заразтеоріявідносностієзагальноприйнятою йїїзмістотримавдіалектико-матеріалістичнеобґрунтування.

2.3Періодичний закон Д. І,Менделєєва й роботи повивченнюбудовиречовини.Відкриттярентгенівськихпроменів йрадіоактивності

>Передісторія Сучасноїатомноїфізикипочинається ізгеніальноговідкриття Д. І.Менделєєвим (1834-1907) в 1869роціперіодичного закону.Менделєєв усвоємупідручнику "Основихімії" не лишесформулювавважливий закон науки –періодичністьвластивостейхімічнихелементів – й на йогоосновістворив системуелементів, але йвпершевказав наможливістьперетворенняелементів й із великоюточністюпередбачивіснуванняще невідкритихелементів та описавшиїхнівластивості. У 1875році буввідкритийгалій, щозайняв утаблицімісце,передбачене Д. ІМенделєєвим (№31), а 1879році буввідкритийелементскандій (№21) й в 1886році –германій (№32).

>Наступнийрозвиток наукиповністюпідтвердив думи Д. І.Менделєєва.Йогоідею про склад йбудову атомарозвинув у 80-хроках ХІХстоліттявидатнийросійський навчань М. Про. Морозов (1854-1946),якийвисловив думку проскладнубудову атома йможливість йогорозкладу, атакожвисунувідею пронаявністьнульовоїгрупиелементів,припущення проіснуваннянайдрібнішихзарядженихчастинок ">катодія" й ">анодія" -прототипівелектрона й протона.

>Цікаві думи пробудову атомависловив у 90-хроках ХІХстоліття Б. М.Чичерін (1828-1904),який вряді статей ,присвяченихперіодичномузаконові,висловлювавідеюелектричноїбудовиатомів, щоскладалися, на його думку, із позитивнозарядженого центру йвід’ємназарядженоїпериферійноїчастини.

>Новийперіод урозвитку запитання пробудовуречовинипочався ізвідкриттянімецькимфізиком У.Рентгеном (1845-1923) такзванихХ-променів. Усвоїхтрьохпублікаціях "Проновий видпроменів" (1895-1898) Рентген давшивичерпнийописвластивостейцихпроменів:фотографічнадія,іонізаціяповітря;відкривзаконипоглинанняцихпроменів йзв'язокпоглинання ізгустиною, давшиоцінкужорсткості –поглинальноїздатностіХ-променів.

>Академік Йоффе мовивши про Рентгена: "Утрьох невеликихстаттях,опублікованихпротягом року,Рентгеном данотакийвичерпнийописвластивостейцихпроменів, щосотніпраць, котріз’явилисяпізніше,впродовж 12 років, незмогли анідодати, анівіднятинічогоістотного". Чисправдіце так? Тривищезгаданіповідомлення Рентгенадатовані втакійпослідовності: 28грудня 1895 року –першастаття; 9березня 1896 року – другастаття;травень 1897 року –третястаття. Упершій з статтею Рентгенвиклавтаківідомості.Вінвстановив, щовиникаютьціпромені устінкахскляної трубки,кудипотрапляютькатодніпромені.ТакожВільямпідкреслив, щопромені незазнаютьзаломлення у призмах ізрізнихматеріалів й невідхиляютьсямагнітним полем навідміну відкатоднихпроменів.Також Рентгензауважив, щоправильневідбиванняпроменів відпроменів відповерхнітілвідсутнє, арізніречовинивідносноХ-променівповодять собі то ймутнісередовищавідносносвітла.

>Двоміншимстаттямпередувалидві з статтеюайстро-угорськогофізика, запоходженнямукраїнця,Івана Павловича Пулюя, котрівідповіднодатовані: 13 лютого 1896 року –першастаття; 5березня 1896 року – другастаття.Вийшли смердоті вдуже авторитетномуєвропейськомувиданні –лондонськомужурналі ">ПовідомленняІмператорськоїАкадемії наук".Суттєвірезультатипріоритетного характеру,отриманіПулюєм, булинаступні. Пулюйвиявив, щоХ-променівикликаютьпровідністьгазів,тобтоїхнюіонізацію.Цювластивість Рентген описавшилише удругій з статтею.Також Пулюйдослідивпросторовийрозподілінтенсивностіпроменів задопомогоюсвоєї трубки, якоїсконструював на початку 80-х років.Аналогічнідослідження Рентгенвиклавлише всвоїйтретій з статтею утравні 1897році.Саме Пулюй, а чи не Рентген,розробив у 1882році трубку, котра малаосновнірисисучаснихрентгенівських трубок,тобтоокремий від анода антикатод,розміщенийпохиловідноснопадаючого нанього пучкакатоднихпроменів. Пулюйпершимзробивзнімокцілого скелета.Безпосередньо послеотриманняінформації проздійсненепрофесоромРентгеномвідкриттяХ-променів,професор Пулюй,фізикВищоїтехнічної школи Праги,зробив на задану темудоповідь іздемонстраціями 15 лютого 1896 року.Вінпродемонструвавапаративласноїконструкції,просвітив насцені сейф, дога,чоловіка тажінку.Вперше можна було ббачитивмістзакритихпредметів,живі,рухоміскелети вживихрухомих людях. Пулюйпершимпрагнувз’ясувати природуХ-променів.ВідкриттяРентгеномХ-променівєзагадковим,невідомо, яквін до цогодійшов,протеякбице був не Рентген, був біхтосьінший.

>Кількаслів пробіографіюІвана Пулюя.

>Народився 2 лютого 1845 року вмістечкуГримайлові (>теперТернопільська область) вродиніземлеробів. У 1865роцізакінчившиТернопільськугімназію, вступивши натеологічний факультетВіденськогоуніверситету. яквільний слухач,відвідувавлекції із математики,фізики іастрономії.Завершивши курсбогослов’я,захопивсяфізико-математичними науками, томуперейшов нафілософський факультет. У 1872році,закінчившиуніверситет,працював напосадіасистентаекспериментальноїфізики цого жуніверситету.Протягом 1874-1875 роківпрацювавасистентом-викладачемкафедрифізики,механіки та математикивійськово-морськоїакадемії у м.Фіуме.Восени 1875 рокувиїхав до Страсбурга ізметоювивчитиелектротехніку. У 1876роціуспішнозахистивдисертацію йотримавступінь докторафілософії. У цьомуроціповернувся доВідня, де напосаді приват-доцентаВіденськогоуніверситету читавшилекції ізмолекулярно-кінетичноїтеоріїгазів ймеханічноїтеоріїтеплоти, атакожпрацювавасистентом улабораторіїавстрійськогофізикаЛянга. 1882 рокуотримав посадутехнічного директора фабрикиелектролампвласноїконструкції. У 1884році Пулюя запросили на посадупрофесораекспериментальної татехнічноїфізики вНімецькуВищутехнічну школу м. Праги, депрацював довиходу напенсію. У 1888-89рокахІван Павлович був ректоромцієї школи, а 1902роцістаєзасновником йкерівникомкафедриелектротехніки.

>Відкриття Рентгенаспонукалофізиківзайнятися пошуками новихвидіввипромінювання. У 1896роціфранцузькийфізикАнріБеккерель (1852-1908)відкривявищерадіоактивності.Вінекспериментальновстановив, щосолі уранудіють нафотоплівкунавіть до тоговипадку, коли смердотіпопередньо неопромінювалисясвітлом. Це означало, щовипромінюваннявикликалося нелюмінісцентністю, а що йогоджереломє сам уран.

>ПізнішеМаріяСклодовська-Кюрі (1867-1934)цювластивістьатомів урану таіншихречовинвипускативипромінювання назваларадіоактивністю.

>ПершідослідженняБеккереля показали, щоінтенсивністьвипромінюваннязростає ззбільшеннямконцентрації урану, незалежить відтиску йтемператури, незмінюється від діїелектричного ймагнітногополів й незалежить від видухімічноїсполуки, в якої входити уран.

>Дослідження М.Склодовської-Кюрі таП’єраКюрі (1859-1906)виявили, щотакувластивістьмає не лише уран. Улипні 1898роціподружжявинайшлоновийрадіоактивнийелемент –полоній.Радіоактивністьполоніюбільшаприблизно в 400разів відрадіоактивності урану. Угрудні 1898 рокувідкрилирадій,радіоактивністьякогонабагатобільша відрадіоактивності урану таполонію.

>Явищерадіоактивностізацікавилобагатьохучених.Фізикипрагнулиз’ясувати природурадіоактивнихпроменів. У 1899роціанглійський навчань Є. Резерфорд ( 1871-1937)встановив, щорадіоактивністьвипромінюваннянеоднорідна йскладається із двохкомпонентів ізрізноюпроникноюздатністю.

>Промені ізмалоюпроникноюздатністю булиназвані Резерфордом-промені, апромені ізбільшоюпроникноюздатністю-променями. У 1900році П.Віллардвиявивтретій компонентрадіоактивноговипромінювання –-промені, котрі невідхилялися вмагнітномуполі, щосвідчило провідсутність заряду, Незважаючи наїхній великий запасенергії.

У тому ж 1900році Резерфорд встановивши, що-промені позитивнозаряджені йвідхиляються вмагнітномуполі. На 1902роціобчисливши зарядцієїчастинки йдослідившиїївідхилення велектричномуполі, Резерфордвиявив, щовідхиленняїї умагнітномуполієіонізованими ядрамигелію.Також було бвстановленесильневідхилення вмагнітномуполі-частинок, щосвідчило проїхнюнезначнумасу порівняно ізальфа-частинками.Відношення заряду домаси для-частинкивиявилось ним уелектрона. Отже,-випромінювання –цеелектрони.

>Потім Резерфорд разомзі своїмспівробітникомФредерікомСодді (1877-1956)запропонувалитеоріюрадіоактивногорозпаду (>радіоактивністьєнаслідкомсамовільногоперетворенняелементів, щосупроводжуєтьсявипромінюванням,енергіяякогобереться із самого атома).Ними буввідкритий закон спонтанногорадіоактивногорозпаду:

,

де N0 –вихіднакількістьатоміврадіоактивногоелементу впочатковий момент години;

> – сталарадіоактивногорозпаду;

N –кількістьатомів у тому жоб’ємі, котрірозпадаються протягом годиниt.

У 1913році Ф.Соддіодночасно ізпольськимфізиком До.Фаянсомсформулювализаконизміщення при альфа- табета-розпадах й тім самимпередбачилимісце вперіодичнійсистеміМенделєєва для новихелементів, котріутворюються при цьому.

>Всівищезгаданівідкриття ІІполовини ХІХ – початку ХХстоліттязробили переворот вуявленнях про атом. Передфізикоюпосталонове запитання: Яка жвнутрішнябудова атома?

На початку ХХстоліття було бзапропонованокількарізних схемвнутрішньоїбудови атома,серед якіслідназвати модель У. Томсона,який у 1902році в з статтею ">Епінусатомізований"висловивгіпотезу про ті, що атоммаєвиглядсфери,рівномірнозаповненоїпозитивноюелектрикою.Всерединіцієїсфериміститься така жкількістьелектронів,еквівалентна позитивному заряду, й тому атомєелектронейтральним.

>Цю модель далірозвинув Джозеф Томсон,припустивши, щовсерединікуліобертаютьсяелектрони, число йконфігурація якізалежить відприроди атома. Дж. Томсон не лише пояснившиумовирівновагиелектронівусередині позитивнозарядженоїкулі йвипромінювання нимипроменевоїенергії, а і давши упершомунаближеннідеякіпоясненняперіодичнимзакономірностям. Однак модель У. Томсонавиявиласябезпорадною припоясненняхзакономірностей в спектрахелементів.Вона не моглапояснитинайпростішу із них – формулу І.пальмера (1825-1898),який у 1885роцівстановивзв'язокліній влінійчатомуспектріводню:

 ,

де R – сталаРідберга.

>Пізніше було б показано, щоподібнісеріїлініїіснують у спектрахіншихелементів.Шведськийфізик І.Рідберг (1834-1919) всвоїхдослідженнях показавши, щорозташуванняліній в спектрахпідлягаютьзакономірностям, котрі можназобразити увигляді формул,аналогічнихформуліБальмера дляводню. І.Рідбергзапропонував болеезагальну формулу:

>фізикавченийтермодинамікарадіоактивністьхімічний

Модель Дж. Томсона незмоглапояснитизакономірностей ватомних спектрах, а чи не далазадовільноготлумаченнярезультатівдослідів поопроміненню тонких платівок золотаальфа-частинками.

У 1907році Є. Резерфордрозпочавексперименти,пов’язані ізпроходженнямальфа-частинок черезречовину.Користуючисьсцинтиляційними йгазорозряднимилічильниками, Резерфордвстановивзаконирозсіюванняальфа-частинок атомами золота й,зокрема, давшипоясненнявідхиленнюнезначноїкількостіальфа-частинок від свогопочатковогонапряму руху припроходженні через платівки золота.Цівідхилення були результатамизіткненьальфа-частинок ізмасивнимтілом, щоміститьсявсередині атома,діаметрякогостановить однудесятитисячнучастинудіаметра атома. У 1909році Резерфорд таким чиномвідкрив ядро атома, а 1911році –запропонувавпланетарну модель атома, згідно ізякою ядроявляє собоюмаленьку, але ймасивнучастинку,розташовану вцентрі атома, анавколонього поорбітахобертаютьсялегкіелектрони атома.

>Ядерну модель атома Резерфорда у 1913роцідоповнивНільс Бор (1885-1962),який наосновіідей Планка проквантиенергіївстановиввідоміпостулати, щовизначилиосновнівластивостіелектронноїоболонки атома йлягли основоюквантовоїтеоріїбудови атома.Теорія Борувперше далавичерпнепоясненнядискретностіенергетичного спектраатомів,встановила їхньогорозміри, пояснилакомбінаційний принцип вспектроскопії, далазавершенукількіснутеоріюспектральнихлінійводню й пояснилаперіодичну системуелементівМенделєєва.

У 1913роціучень Є. Резерфорда –англійськийфізик Р.Мозлі (1887-1915)встановивзв'язокчастоти вспектрірентгенівськоговипромінювання ізпорядковим номеромелемента, щовипускаєцевипромінювання.Цим самим було б показано, щоперіодичний закон Д. І.Менделєєваєосновним закономфізикиречовини,фізики атома.

3.Підсумковачастина

>Розвитокприродничих йпередусімфізики намежі ХІХ й ХХстоліття провівши низкускладнихфілософських проблем,викликанихкоріннимиперетвореннями самих основкласичноїфізики.Саме вцейперіод буливідкритірентгенівськіпромені йелектромагнітнатеоріясвітла,явищафотоефекту йрадіоактивність,електронна структураматерії йпершаелементарначастинка –електрон,відкритікванти,сформульованатеоріявідносності,якаввстановиланові,точнішіпросторово-часовіспіввідношення тощо.


>Рекомендованалітература

 

>Основна

1.Кордун Р. Р. Історіяфізики. Короткий курс / Р. Р,Кордун. – До.:Вища школа, 1974. – 224 з.

2. Кудрявцев П. З. Курс історії фізики / П. З. Кудрявцев. – М.: Просвітництво, 1974. – 312 з.

>Додаткова

1.Гомин Р. М. Класики фізичної науки: давніх часів на початок сучасності: збірник текстів / Р. М.Гомин, З. Р.Филонович. – М.: Вищу школу, 1989. – 576 з.

2.Кедров Б. М. Світова наука і Менделєєв: до своєї історії співробітництва фізиків і хіміків Росії (СРСР), Великій Британії та США / Б. М.Кедров. – М.: Наука, 1983. – 253 з.

3. Кузнєцов Б. Р. Відносність. Еволюція принципу відносності від давнини донині / Б. Р. Кузнєцов. – М.: Знання, 1969. – 157 з.


Схожі реферати:

Навігація