Реферати українською » Физика » Вплив експериментальних досліджень Томсона на Розвиток фізики


Реферат Вплив експериментальних досліджень Томсона на Розвиток фізики

>Англійськийфізик Джозеф Джон Томсоннародився вЧитхем-Хілл,передмісті манчестера, в сім'ї Джозефа Джеймса й Ємі (удівоцтвіСуинделлс) Томсон. Ос-кільки батько,книгопродавець,хотів,щоб хлопчик ставшиінженером, його увіцічотирнадцяти років послали вОуенс-коледж (>ниніМанчестерськийуніверситет).Проте після двох рокта батько помер,залишившисина беззасобів.Протевінпродовживнавчаннязавдякифінансовійпідтримцісвоєїматері йстипендіальному фонду.

>Оуенс-коледжзігравважливу ролькар'єрі Томсона,оскільки там бувчудовообладнаний факультет й навідміну відбільшостіколеджів того годиничиталисякурсиекспериментальноїфізики.Отримавши вОуенсе в 1876 р.званняінженера, Томсон потрапивши доТрініті-колледжКембріджськогоуніверситету. Тутвін вивчав математику йїїдодатки дозавданьтеоретичноїфізики. Рівень бакалавра поматематицівінотримав в 1880 р.Наступного рокувін бувобраний членомвченої зарадиТрініті-колледжа йпочавпрацювати в Кавендишськоїлабораторії вКембріджі.

У 1884 р.Дж.У.Стрет,наступникДжейма Клерка Максвелла посадіпрофесораекспериментальноїфізики й директора Кавендишськоїлабораторії, прийшов увідставку. Томсонзайнявцей посаду, Незважаючинавіть тих, щойому було б тодівсьогодвадцятьсім років йвін недобивсящескільки-небудьпомітнихуспіхів векспериментальнійфізиці.Проте йогодужецінували якматематико-фізика,він активнозастосовувавмаксвелловскуютеоріюелектромагнетизму, що йвизналидостатнім прирекомендації його посаду.

>Приступивши досвоїх нових обовязків влабораторії, Томсонвирішив, щоголовнимнапрямом йогодослідженьповинне статівивченняелектричноїпровідностігазів.Особливо йогоцікавилиефекти, щовиникають припроходженніелектричногорозрядуміжелектродами,поміщеними впротилежнихкінцяхскляної трубки, ізякоївикачаномайже усєповітря. Ряддослідників, йсеред ниханглійськийфізикУільямКрукс,звернулиувагу наоднецікавеявище, щовиникає вгазорозрядних трубках. Колі газстаєдоситьрозрідженим,скляністінки трубки,розташовані накінці,протилежному до катода (негативномуелектроду),починаютьфлуоресціюватизеленуватимсвітлом, що, видно,відбувалося подвпливомвипромінювання, щовиникає накатоді.

>Катодніпроменівикликали внауковомусередовищівеличезнийінтерес, авідносно їхньогоприродивисловлювалисянайсуперечніші думи.Британськіфізики вбільшостісвоїйвважали, щоціпроменіє потокомзарядженихчасток.Навпаки,німецькіученіпереважносхилялися до думи, що смердотієобуреннями -можливо,коливаннями чиструмами - вдеякомугіпотетичномуневагомомусередовищі, вякому, як смердотівважали,поширюєтьсяцевипромінювання. Зцієї точкизорукатодніпроменіпредставлялисячимось назразоквисокочастотноїелектромагнітноїхвилі,подібної доультрафіолетовогосвітла.Німціпосилалися надослідиГенріха Герца,який, як вважалось,виявив, щокатодніпромені,відхиляючись подвпливоммагнітного поля,залишаютьсянечутливими до сильногоелектричного поля.Передбачалося, щоцеспростовує думку, абикатодніпромені -цепотікзарядженихчасток,боелектричне полінезмінноробитьдію натраєкторію такихчасток.Навітьякщоце було б й так,протеекспериментальніаргументинімецькихученихзалишалися нецілкомпереконливими.

>Дослідженнякатоднихпроменів йпов'язаних із нимиявищпожвавилися у зв'язку ізвідкриттямВільгельмомРентгеном в 1895 р.рентгенівськихпроменів.Міжіншим,ця формавипромінювання, про якоїраніше непідозрювали,такожвиникає вгазорозрядних трубках (але й не так накатоді, але ваноді).Незабаром Томсон,працюючи разом ізЕрнестом Резерфордом,виявив, щоопроміненнягазіврентгенівськимипроменями увеличезніймірізбільшує їхньогоелектропровідність.Рентгенівськіпроменііонізувалигази,тобто смердотіперетворювалиатоми газу наіони, котрі навідміну відатомівзаряджені й,отже,служать хорошимипереносникамиструму. Томсон показавши, щопровідність, щовиникає туп начомусь схожа наіоннупровідність приелектролізі врозчині.

>Виконавшизісвоїми студентамидужепліднедослідженняпровідності в газах, Томсон,підбадьоренийуспіхами,впритулзайнявсяневирішенимпитанням, якузаймало його уже багато років, асаме складомкатоднихпроменів. як йінші йогоанглійськіколеги,він бувпереконаний вкорпускулярнійприродікатоднихпроменів,вважаючи, щоце могли бутишвидкііони чиіншінаелектризованічастки, щовилітають із катода.Повторившидосліди Герца, Томсон показавши, що на самом делекатодніпроменівідхиляютьсяелектричними полями. (>Негативний результат у Герца бувпов'язаний із тім, що в йогогазорозрядних трубкахзнаходилосянадто багатозалишкового газу.) Томсонпізнішевідмічав, що ">відхиленнякатоднихпроменівелектричними силами сталоцілкомпомітним, а йогонапрямвказував тих, щоскладовікатодніпроменічастки неслинегативний заряд.Цей результатусуваєпротиріччяміждієюелектричних ймагнітних сил накатоднічастки. Алівінмаєнабагато понадзначення. Тутвиникаєспосібвимірушвидкостіцихчасток v, атакож йe/m, деm -масачастки, а е -їїелектричний заряд".

Метод,запропонований Томсоном, бувдужепростий.Спочатку пучоккатоднихпроменіввідхилявся задопомогоюелектричного поля, а й задопомогоюмагнітного полявінвідхилявся нарівну величину впротилежну бік, то врезультаті пучокзновувипрямлявся.Використовуючитакуекспериментальну методику, сталоможливимвивестипростірівняння, із які, знаючинапруженості двохполів, легковизначити як v, то йe/m.

>Знайдене таким чиномзначенняe/m длякатодних "корпускул" (якназиває їхні Томсона)виявилося в 1000разів понадвідповідногозначення дляіонаводню (>тепер мизнаємо, щоістинне ставленняблизьке до 1800:1).Воденьсеред всіхелементівмаєнайбільше ставлення заряду домаси.Якщо, яквважав Томсон,корпускули несли тієї жсамий заряд, що йіонводню, (">одиничний"електричний заряд), товінвідкривнову суть, в 1000разівлегшу, ніжпростий атом.

>Цяздогадкапідтвердилася, коли Томсон задопомогоюприладу,винайденогоВільсоном,вдалосявимірятизначення е йпоказати, що воно тадійснерівновідповідномузначенню дляіонаводню.Вінвиявив далі, що ставлення заряду домаси для корпускул ізкатоднихпроменів не проти того,який газзнаходиться вгазорозряднійтрубці й ізякогоматеріалузробленіелектроди.Більше того,частки із тім ж самимвідношеннямe/mвдавалосявиділити ізвугілля принагріванні й ізметалів при дії нимиультрафіолетовимипроменями.Звідсивінзробиввисновок, що "атом - неостання межаподільностіматерії; миможеморухатися далі - докорпускули, йцякорпускулярна фазаоднакова,незалежно відджерелаїївиникнення..Вона, видно, входитискладовоючастиною вусірізновидиматерії за самихрізних умів, томуздаєтьсяцілкомприроднимрозглядатикорпускулу як один ізцегли, ізякоїпобудований атом".

Томсон прийшов далі йзапропонував модель атома, щоузгоджується із йоговідкриттям. На початку XX ст.вінвисунувгіпотезу, що атомєрозмитоюсферою, щонесепозитивнийелектричний заряд, вякійрозподілені негативнозарядженіелектрони (якврешті-решт сталиназивати йогокорпускули).Ця модель,хоча вон й бувнезабаромвитисненаядерноюмоделлю атома,запропонованою Резерфордом, малариси, щоцінними дляучених того години йстимулюють їхньогопошуки.

Томсонотримав в 1906 р.Нобелівськупремію пофізиці "на знаквизнання йоговидатних заслуг вобластітеоретичних йекспериментальнихдослідженьпровідностіелектрики в газах". Нацеремоніїпрезентації лауреатаДж.П.Класон, членШведськоїкоролівськоїакадемії наук,привітав Томсона із тім, щовін "давши світудекількаголовнихпраць,дозволяючихнатурфілософунашого годинизробитиновідослідження в новихнапрямах".Показавши, що атом неє самоюостанньоюнеділимоючасткоюматерії, якцедовгорахували, Томсон йсправдівідкривдвері вновуеруфізичної науки.

>Між 1906 й 1914 рр. у Томсонапочавсядругий йостанній великийперіодекспериментальноїдіяльності.Він вивчавканальніпромені, котрірухаються у напрямі до катода врозряднійтрубці. ХочаВільгельмВін уже показавши, щоканальніпроменіє потоком позитивнозарядженихчасток, Томсона ізколегами пролилисвітло на їхнього характеристику,виділилирізнітипиатомів йатомних груп вцихпроменях. Усвоїхдослідах Томсонпродемонстрував абсолютноновийспосіброзподілуатомів,показавши, щодеякіатомнігрупи,такі, як СП,,СН2 йСН3можутьіснувати,хоча взвичайнихумовах їхнііснуваннянестабільне.Великезначеннямає й ті, щойомувдалосявиявити, щопробиінертного газунеонумістятьатоми іздвомарізнимиатомнимимасами.Відкриттяцихізотопівзіграловажливу рольрозумінніприродиважкихрадіоактивнихелементів, таких, якрадій й уран.

>Під годинупершоїсвітовоївійни Томсонпрацював вУправліннідосліджень йвинаходів й буврадником уряду. У 1918 р.віночолив

>Трініті-колледж.Рік тому Резерфордзмінив його посадіпрофесораекспериментальноїфізики й директора Кавендишськоїлабораторії.

>Після 1919 р. діяльність Томсоназводилася довиконання обовязківглавиТрініті-коледжу,додатковихдосліджень вКавендишскійлабораторії йвигіднихвкладів грошей.Йомуподобалосяпрацювати садом, йвін частоздійснювавдалекіпрогулянки упошукахнезвичайнихрослин.

Томсонодружився наРозіПаджет в 1890 р.; вони були сін й дочка.Його сін,Дж.П. Томсон,отримавНобелівськупремію пофізиці за 1937 р. Томсон помер 30серпня1940г. й бувпохований уВестмінстерськомуабатстві вЛондоні.

Томсонвплинув нафізику нелише результатамисвоїхблискучихекспериментальнихдосліджень, але й й якчудовийвикладач йпрекраснийкерівник Кавендишськоїлабораторії.Притягненіцими йогоякостями,сотнінайбільшталановитихмолодихфізиківзівсього світувибиралимісцемнавчанняКембрідж. З тихий,хтопрацював вКавендиші подкерівництвом Томсона, семеро стали свого години лауреатамиНобелівськоїпремії.

Надодаток доНобелівськоїпремії Томсонотримав багатоіншихнагород,серед яких, можнавказатимедалі:Королівську (1894), Х'юза (1902) йКоплі (1914),присудженіЛондонськимкоролівськимсуспільством.Він був президентомЛондонськогокоролівськогосуспільства в 1915 р. й його нагородили дворянством в 1908 р.


Схожі реферати:

Навігація