Descoperirea razelor X (raze X, 1895), radioactivitatea (Becquerel, 1896), un electron (Tom-fiu, 1897), radiu (Pierre și Marie Curie, 1898) a pus bazele pentru studiul fizicii atomice și nucleare. În 1899, Rutherford a făcut un articol lung pe radioactivitate, arătând că radiația de uraniu și toriu are o compoziție complexă, care separă în raze, el a numit AIV (alăturat ulterior y raze). Acest lucru a indicat natura complexă a radiațiilor radioactive. În 1900 el a studiat pentru o lungă perioadă de timp cunoscută la radiații termice omenirii, Max Planck a descoperit atomice în natură.
Radiația termică este cunoscută de oameni din timpuri imemoriale. Înmuierea în soare sau în apropierea unui incendiu, o persoană se bucura de căldura emisă de razele soarelui sau de razele vetrei. Dar cu privire la întrebarea de ce o sobă încălzită încălzește, nu a fost atât de ușor să răspundă. Existența "razelor de căldură" a fost sugerată în secolul al XVIII-lea. chimist Scheele (1742-1786), dar experimentele realizate cu raze de căldură chiar și academicieni florentini, au dovedit că „la rece“ bulgări de gheață se răcește termoscop bulb plasat în focarul unei oglinzi concave. În secolul al XVIII-lea s-au desfășurat experimente cu reflectarea razelor termice prin oglinzi concave ("oglinzi Pictet"). Pictet (1752-1825) și Prevost (1751-1839) în 1791 au stabilit legea echilibrului termic mobil. V. Herschel a descoperit "raze de căldură" invizibile în spatele părții roșii a spectrului vizibil.
Teoria radiației termice a inceput cu 1859, când Kirchhoff a descoperit legea fundamentală a radiației termice care îi poartă numele și a stabilit conceptul de capacitate de emitere TION, care este de corp negru semnificație universală. Max Planck în autobiografia sa științifică a scris despre legea Kirchhoff lui: „Legea spune că, dacă într-un spațiu gol evacuat definit prin reflexie complet pereții sunt complet arbitrare care emit și corpurile de absorbție, atunci o astfel de condiție în care este stabilit întregul corp în timp au un și aceeași temperatură, și a radiațiilor în toate proprietățile sale, inclusiv distribuția spectrală a energiei depinde numai de temperatura, dar nu și proprietățile organismelor. " Această radiație de echilibru este legea corpuluinegru radiații este distribuită pe lungimea spectrului de undă este o funcție universală de lungime de undă și de temperatură. "Această așa-numită distribuție normală a energiei", a scris Planck, "este ceva absolut."
20 de ani după legea lui Kirchhoff (a justificat cu principiile termodinamicii în 1860) Josef Stefan (1835-1893) a măsurătorilor efectuate de fizicieni francezi ajuns la concluzia că energia totală a toate lungimile de unda emise de un corp negru este proporțională cu al patrulea grad de temperatură corporală absolută. Coeficientul de proporționalitate este o constantă universală.
Ștefan a formulat legea lui în 1879. Cinci ani mai târziu, în 1884, discipolul lui Ștefan Ludwig Boltzmann, aplicarea principiilor termodinamicii și radiațiilor pe baza existenței presiunii luminii, egală, în conformitate cu Maxwell, pentru izotrop o treime din densitatea de energie de volum, derivate teoretic, legea Stefan. Din acel moment, el a devenit cunoscut sub numele de Legea lui Ștefan - constanta Boltzmann și legea - Stefan - constanta Boltzmann.
Michelson a fost ales profesor al departamentului de fizică și meteorologie al Institutului Agricol din Moscova, fostul Petrovskaya Academiei Agricole și viitorul Academiei Timiryazev Agricole din Tepliy. Michelson a transformat o mulțime de muncă privind organizarea observațiilor meteorologice din Rusia și crearea unui laborator de la Observatorul Meteorologic Conform proiectului de la Petrovsky-Razumovsky a fost construit un observator meteorologic, acum numit după VA Michelson. Mikhelson însuși a avut o mulțime de activitate fructuoasă în actinometrie.
sau, dacă introduceți o notație de temperatură mai obișnuită:
Mikhelson nu a dat o formulă exactă a legii deplasării. Dar lucrarea sa a servit ca începutul căii, potrivit căruia Wilhelm Vin (1864-1928) a mers, care în 1893 a dat expresia exactă a acestei legi:
În același 1893 el a fost prezentat teza „Studii asupra fizicii matematice BB Golitsyn, a doua parte, unde radiația termică a conținut teoretic. În el, Golitsyn a introdus mai întâi conceptul de temperatură a radiației, care la acel moment a fost identificat cu temperatura eterului și, prin urmare, a fost extrem de controversat. „Nu știm dacă poate exista un aer de circulație discordantă liberă, și, prin urmare, nu se poate vorbi despre temperatura eter,“ - a scris în critica sa asupra tezei Golitsyn AG Stoletov și AP Sokolov. Dezvoltarea ulterioară a fizicii teoretice a dovedit corectitudinea lui Golitsyn și chiar eterul însuși a fost exclus din imaginea fizică a lumii. Pentru Golitsyn, meritul istoric al introducerii în știință a unui concept important de temperatură a radiațiilor a rămas. Disertația sa conținea și alte rezultate, anticipând concluziile lui Wine și Rayleigh - Jeans. Cu toate acestea, o revizuire critică critică a adversarilor Stoletov și Sokolov ia forțat pe Golitsyn să ia teza înapoi.
Golitsyn, în calitate de academician, a devenit renumit pentru studiile sale în seismologie și organizarea observațiilor seismologice. De asemenea, deține studii importante despre starea critică, principiul Doppler ± fizo, unde împreună cu II Vilip i-au furnizat dovezi experimentale despre acest efect.
Golitsyn a murit pe 16 mai 1916.
În ciuda rezultatelor semnificative obținute în teoria radiației termice, forma funcției de distribuție universală a energiei radiației asupra lungimilor de undă a rămas incertă. Lummer (1860-1925) și Vin în 1895 au construit un model al unui corp absolut negru sub forma unei cavități închise cu o mică deschidere. Doi ani mai târziu, în 1897, Lummer și Pringsheim (1859-1917), experimentând cu un corp absolut negru, au construit curbe experimentale de distribuție a energiei de-a lungul lungimilor de undă. În același an, problema radiației a început să-l atace pe Planck.
Rezultatul cercetării a fost descoperirea funcției de distribuție a energiei pe frecvențe, interpretarea cărora a cerut lui Planck introducerea ipotezei cuantice de energie. În 1906, a fost publicată monografia clasică a lui Planck "Prelegeri privind teoria radiației termice". A fost reprodusă de mai multe ori. Traducerea rusă a cărții intitulată "Teoria radiației termice" a fost publicată în 1935. Pentru descoperirea cuantumului acțiunii în 1918, Max Planck a primit Premiul Nobel pentru Fizică.
Așa cum am menționat deja, Planck a procedat la problema radiațiilor în 1897. Înainte de aceasta, V. Vin a obținut cel mai mare succes în rezolvarea acestei probleme. În 1893 a găsit o formulă pentru densitatea în vrac a radiațiilor invizibile sub forma unei funcții
unde f este o funcție care rămâne nedefinită. Din această formulă urmează legea deplasării # 955 max T = const.
În 1896 Vin a mers mai departe și a scris funcția într-o formă explicită. Legea sa avea forma:
S-ar părea că sarcina a fost rezolvată. Dar, în primul rând, retragerea de vinuri din punct de vedere teoretic, nu a fost perfectă, iar Rayleigh a scris în 1900 că „cu partea teoretică, acest rezultat mi se pare puțin mai mult decât o presupunere“; În al doilea rând - și acest lucru este important - formula Wien este bine justificată în frecvență ridicată (unde scurte), dar masuratori cu unde infrarosii, realizate de Rubens și Kurlbaum „a arătat destul de diferit de comportamentul legii Wien.“
În orice caz, Planck și-a făcut drumul. El a considerat un model de corp negru, care era un set de oscilatoare electromagnetice care emiteau și absoarbe energia electromagnetică a fiecărei frecvențe. Introducând ipoteza "radiației naturale", Planck a adus acest sistem în corespondență cu ireversibilitatea proceselor termodinamice, în ciuda faptului că radiația este descrisă prin ecuații reversibile de electrodinamică. 15 mai 1899, Planck a reușit să găsească relația dintre densitatea în vrac a radiației și energia medie a oscilatorului:
unde U (T) este energia medie a oscilatorului.
Planck a stabilit relația dintre energia și entropia oscilatorului, care aparent se bazează pe legea vinului. Dar tocmai în acest moment, măsurătorile lui Rubens și Kurlbaum au arătat inaplicabilitatea legii vinului pentru valuri lungi, iar acest lucru la pus pe Planck înainte de o problemă dificilă. Planck a construit din legătura dintre entropie și energie o anumită valoare a lui R, care în regiunea de aplicabilitate a legii Wien se dovedește a fi proporțională cu energia. Cu toate acestea, în regiunile cu valuri lungi a fost necesar să se ia R proporțional cu pătratul energiei.
"Astfel,", a reamintit Planck, "primele experimente pentru funcția R au stabilit două forme simple de limitare: la energii reduse, R este proporțional cu energia și la energii înalte cu pătratul energiei. Ideea era acum să găsim expresia exactă pentru R, care ar da legea distribuției energiei, care coincide cu legea stabilită experimental. Acum nu a fost altceva de făcut decât să se echipeze în cazul general valoarea lui R la suma a doi termeni - una liniară și cealaltă în energie, astfel că la energii joase primul termen era decisiv, iar pentru cele mari cel de-al doilea termen era decisiv.
Formula găsită de Planck a avut forma:
Rubens imediat după întâlnire a început să compare formula lui Planck cu datele măsurătorilor sale. Dimineața a venit la Planck și a anunțat că o coincidență satisfăcătoare a formulei sale cu experiență a fost găsită peste tot. Dar, așa cum a recunoscut Planck, metoda de a găsi formula a dat-o "doar o semnificație formală a unei legi ghicite cu succes". Și aici, pentru prima dată, Planck sa îndreptat spre statistici, spre statisticile cu care Michelson a început să caute legea radiației, folosind ideile lui Boltzmann asupra legăturii dintre entropie și probabilitate. Această dependență Planck a dat următoarea formă:
unde k este constanta lui Boltzmann, deși a introdus și a calculat pentru prima dată această valoare
Plank. Pentru a introduce probabilitatea în legea radiației, Planck a trebuit să accepte ipoteza că fiecare oscilator emite și absoarbe energia în porțiuni finite. Această porțiune Planck a pus o frecvență proporțională # 949 = h # 957. unde h este o constantă universală, pe care Planck la numit un "cuantum elementar de acțiune". "Astfel," a scris Planck, "iar pentru radiații a fost stabilită existența entropiei ca măsură a probabilității în sensul Boltzmannian".
Din această formulă, valabilă în toate regiunile spectrului, au fost obținute legea lui Stefan-Boltzmann și legea deplasării Wien. Pentru frecvențe mari, a fost transformată în formula vinului, iar pentru frecvențele joase a fost convertită în formula:
În 1905, în mod independent de Gina a arătat că statisticile clasice nu conduce la formula lui Planck, și anume formula Rayleigh, care a devenit cunoscută după tip Rayleigh - Jeans.
Istoria legii radiației a continuat chiar și în secolul al XX-lea. Planck insusi a incercat sa introduca ipoteza sa in mainstreamul ideilor clasice. Cu toate acestea, el nu a reușit.
Ipoteza cuantică a capturat din ce în ce mai multe zone noi, devenind "regina" fizicii moderne.
Descoperirea razelor X, a radioactivității, a electronilor, a radiului, a quantumului de acțiune a determinat dezvoltarea fizicii în secolul al XX-lea. Revoluția științifică a început.
Articole similare
-
Decodificarea alfabetului slav a făcut o descoperire necredincioasă
-
Deschiderea unui tarif de broker la un investitor inițial pe piața bursieră
Trimiteți-le prietenilor: