Experience Stern - experimentele studie van moleculaire-kinetische theorie

In de tweede helft van de negentiende eeuw, de studie van de Brownse (chaotische) beweging van moleculen veroorzaakte een grote belangstelling van vele theoretische fysici van de tijd. Ontwikkeld door een Schotse wetenschapper James Maxwell theorie van moleculair-kinetische structuur van de materie, hoewel het werd algemeen erkend in de Europese wetenschappelijke gemeenschap, maar er was slechts een hypothetische vorm. Geen praktisch het dan bevestigd was het niet. De beweging van moleculen gebleven ontoegankelijk voor directe waarneming en meting van hun snelheid leek onoverkomelijk slechts een wetenschappelijke kwestie.

Daarom experimenten die in de praktijk het feit van de molecuulstructuur van de stof te bewijzen en bepalen de bewegingssnelheid van de onzichtbare deeltjes aanvankelijk gezien als fundamenteel. Cruciale belang van dergelijke experimenten voor natuurkunde was duidelijk, want het maakt het mogelijk om praktische onderbouwing en het bewijs van de geldigheid van een van de meest geavanceerde theorieën van de tijd te krijgen - de moleculair-kinetische.

Aan het begin van de twintigste eeuw, heeft de wereld de wetenschap een voldoende niveau van ontwikkeling voor het ontstaan van de werkelijke mogelijkheden van de experimentele verificatie van de theorie van Maxwell bereikt. Duitse natuurkundige Otto Stern in 1920, het toepassen van de moleculaire bundel methode, die werd uitgevonden door een Fransman Lui Dyunoye in 1911, het jaar, weet de bewegingssnelheid van gasmoleculen zilver meten. Ervaring Stern onweerlegbaar bewezen de geldigheid van Maxwell's distributierecht. De resultaten van dit experiment bevestigden de betrouwbaarheid evaluatie gemiddelde snelheden atomen die voortvloeide uit de hypothetische veronderstellingen van Maxwell. True, over de aard van high-speed gradatie ervaring Stern was in staat om alleen zeer ruwe informatie te geven. Nadere informatie wetenschap moest nog eens negen jaar wachten.

Nauwkeuriger zou de distributiewet Lammert checken 1929 verschillende verbeterde ervaring Stern van passeren van de moleculaire bundel door een stel roterende schijven, had radiale gaten en versprongen ten opzichte van elkaar onder een bepaalde hoek. Door het variëren van de rotatiesnelheid van het apparaat en de hoek tussen de openingen, kan Lammert worden geïsoleerd uit de individuele moleculen van de bundel, die verschillende snelheden prestaties. Maar het was de ervaring van Stern markeerde het begin van de experimentele onderzoek op het gebied van de moleculaire-kinetische theorie.

In 1920 werd de eerste experimentele opstelling gemaakt voor dit soort experimenten. Het bestond uit een paar cilinders, persoonlijk gemaakt door Stern. In het apparaat werd platina dunne staaf met een zilverlaag en wordt verdampt door verhitting elektrisch as. De vacuümomstandigheden gecreëerd binnen de eenheid, een smalle bundel zilveratomen gehouden dumping langsspleet snijden door het oppervlak van de cilinder en geregeld op een speciale buitenscherm. Natuurlijk is de machine in beweging en terwijl de atomen bereiken het oppervlak moment draaien over een bepaalde hoek. Zo Stern bepaald de snelheid van hun beweging.

Maar het is niet alleen een wetenschappelijke prestatie van Otto Stern. Een jaar later richtte hij samen met Walter Gerlach een experiment, waarbij de aanwezigheid van de spin van atomen bevestigd en aan het feit van hun ruimtelijke kwantisering bewijzen uitgevoerd. Stern-Gerlach experiment eiste de oprichting van een speciale experimentele opstelling met een krachtige permanente magneet aan de basis. Onder invloed van het magnetische veld opgewekt door deze krachtige component elementaire deeltjes afgebogen oriëntatie naar eigen magnetische spin.