Experiența Stern - studiu experimental al teoriei moleculare-cinetice

În a doua jumătate a secolului al XlX-lea, studiul browniană (haotic) mișcarea moleculelor a provocat un interes deosebit al multor fizicieni teoretice ale timpului. Dezvoltat de un om de știință scoțian James Teoria lui Maxwell a structurii moleculare-cinetică a materiei , deși , în general , a fost recunoscută în comunitatea științifică europeană, dar nu a fost decât o formă ipotetică. Nu practic se confirmă, atunci nu a fost. Mișcarea moleculelor au rămas inaccesibile observației directe și măsurarea vitezei lor părea de netrecut doar o chestiune științifică.

Acesta este motivul pentru experimente, care pot, în practică, pentru a demonstra faptul structurii moleculare a substanței și a determina viteza de deplasare a particulelor sale invizibile, percepută inițial ca fiind fundamentale. importanța crucială a unor astfel de experimente pentru știință fizică a fost evidentă, deoarece permite de a obține fundamentarea practică și dovada valabilității unuia dintre teoriile cele mai avansate ale timpului - molecular-cinetice.

La începutul secolului al XX-lea, știința mondială a atins un nivel suficient de dezvoltare pentru apariția posibilităților reale de verificare experimentală a teoriei lui Maxwell. fizician german Otto Stern în 1920, aplicând metoda fasciculului moleculare, care a fost inventat de un francez Lui Dyunoye în 1911, anul, reușește să măsoare viteza de deplasare a moleculelor de gaz de argint. Experiența a demonstrat Stern irefutabil validitatea legii de distribuție a lui Maxwell. Rezultatele acestui experiment au confirmat evaluarea fidelității înseamnă vitezele atomilor care pornesc din ipotezele ipotetice făcute de Maxwell. Adevărat, despre natura experienței gradație de mare viteză, Stern a fost în măsură să ofere informații doar foarte dur. Mai multe informații știința a trebuit să aștepte încă nouă ani.

Cu o mai mare precizie legea de distribuție ar putea verifica Lammert in 1929, mai multe îmbunătățit experiența Stern prin care trece fasciculul molecular printr-o pereche de discuri rotative, aveau găuri radiale și decalat în raport cu celălalt la un anumit unghi. Prin variația vitezei de rotație a unității și unghiul dintre găurile, Lammert pot fi izolate din moleculele individuale ale grinzii, care au performanțe diferite de viteză. Dar a fost experiența Stern a marcat începutul cercetărilor experimentale în domeniul teoriei moleculare-cinetice.

În 1920, prima configurare experimentală a fost creat pentru experimente de acest gen. Acesta a constat dintr-o pereche de cilindri, proiectat personal de Stern. În interiorul dispozitivului a fost plasat platină tijă subțire cu un strat de argint și se evaporă prin încălzirea axa de electricitate. Condițiile de vid au fost create în cadrul unității, un fascicul îngust de atomi de argint a avut loc aruncat cu fantă longitudinală tăiată prin suprafața cilindrului, și sa stabilit pe un ecran extern special. Desigur, mașina este în mișcare, și în timp ce atomii ajung timpul de suprafață pentru a transforma printr-un anumit unghi. În acest fel, Stern și a determinat viteza de deplasare a acestora.

Dar este nu numai o realizare științifică a lui Otto Stern. Un an mai târziu, el a facut echipa cu Walter Gerlach a efectuat un experiment, care a confirmat prezența spinul atomilor și pentru a dovedi faptul cuantificarii lor spațiale. Stern-Gerlach experiment a cerut instituirea unui sistem experimental special , cu un puternic magnet permanent , la baza sa. Sub influența câmpului magnetic generat de acest puternic componente particule elementare de orientare deviate în funcție de propria lor de spin magnetice.