Физика для всех. Электроны - Китайгородский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Работы Ампера быстро заслужили ему славу. А вот Ому не повезло. Статьи его, сочетавшие аккуратный эксперименте точными расчетами, отличавшиеся строгостью и последовательным введением феноменологических понятий, оставлявшие совершенно без внимания «природу» вещей, были не замечены современниками, а если кто-либо писал о них, то только для того, чтобы высмеять «болезненную фантазию автора, стремящегося принизить достоинство природы». (Эти слова принадлежат, видима, физику де л а Риву, не внесшему какого-либо вклада в науку.)
Крайне трудно читать оригинальные работы физиков, работавших в те времена. Экспериментальные находки излагаются чуждым нам цзыком. В ряде случаев невозможно даже понять, что подразумевал автор под тем или иным словом. Имена великих ученых живут в памяти потомков лишь благодаря заботам историков науки.
Г л а в а 2
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
НАИМЕНЬШАЯ ПОРЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Долгое время все сведения, которыми обладали физики в отношении электрических явлении, сводились к уверенности в том, что электричество г- это нечто вроде жидкости. Еще в конце девятнадцатого века был распространен такой анекдот. Экзаменатор, желая посмеяться над неподготовленным студентом, говорит: «Ну, уж раз вы не могли ответить на все мои вопросы, разрешите задать вам самый простой: что такое электричество?» Студейт-отвечает: «Господин профессор, честное слово знал, но забыл». Экзаменатор восклицает: «Какая потеря для человечества, был один человек, который знал, что такое электричество, и тот забыл».
Первые подозрения о том, что электричество является не непрерывной жидкостью, а состоит из особых частиц, а также уверенность в том, что электрические частицы как-то связаны с атомами, были получены на основании изучения электролиза.
Проделывая опыты по разложению веществ, растворенных в воде, при прохождении тока через раствор, Майкл Фарадей (1791—1867) установил, что один и тот же электрический ток приводит к выделению различного количества вещества на электродах в зависимости от того, какое химическое соединение растворено в воде. Фарадей нашел, что при выделении одного грамм-атома одновалентного вещества через электролит проходит 96500 кулонов, а при выделении одного грамм-атома Двухвалентного вещества это число удваивается.
Может быть вы думаете, что, придя к этому результату, Фарадей закричал «эврика» и объявил, что он
27
выяснил природу электричества? Нет, великий экспериментатор не разрешил себе такую фантазию. Фарадей — во всяком случае в том, что касалось электрического тока,— вел себя, как персонаж предыдущей главы. Он полагал необходимым пользоваться лишь теми понятиями, которые можно характеризовать числом.
Как же так, спросит читатель, ведь показано, что ^ 6,02 •1O23 (вы вспоминаете — это число Авогадро) атомов % переносят 96500 кулонов электричества. Следовательно, J поделив второе число на первое, я получу величину I количества электричества, которое несет на себе любой • одновалентный атом. Операция деления дает 1,6 X XlO"19 Кл. Вот она, наименьшая порция электричества, или «атом электричества», или «элементарный заряд»!
Но число Авогадро было определено лишь к 1870 ; году.
Только тогда (подумать — всего лишь сотню лет ; назад) физики, которые любят придумывать гипотезы (их темперамент и скдад ума сильно отличают их от ис- , следователя, который не хочет выходить за пределы J феномена) j решили, что весьма вероятным является | следующее предположение. Наряду с электрически ней- J тральными атомами существуют частицы, несущие на I себе один или несколько элементарных зарядов электричества (положительного или отрицательного). Атомы, несущие на себе положительный заряд (катионы), откладываются при электролизе на катоде; атомы, несущие на себе отрицательный заряд (анионы), отклады- ^ ваются на аноде. " • " ^
. Молекулы солей, растворимых в воде, распадаются^J на анионы р катионы, например молекула поваренной | соли — хлористого натрия — распадается не на атомы ^ хлора и атомы натрия, а на положительный ион натрия < и отрицательный ион хлора. J
ПОТОКИ ИОНОВ
Само собой разумеется, что. явление электролиза, лишь подсказывает исследователю идею о существовании электрических частиц. .
В конце девятнадцатого и начале двадцатого веков
28
было предложено множество способов превращения молекул в заряженные осколкй (это явление называется ионизацией), было показано, каким путем можно создать направленные потоки заряженных частиц, й, наконец, были разработаны методы измерения заряда и массы ионов. Первое знакомство с ионными потоками физики получили, включая в цепь постоянного тока стеклянную трубку с разреженным газом. При небольшом напряжении на электродах, впаянных в трубку, ток через нее не пойдет. Но, оказывается, совсем нетрудно превратить газ в проводник. К ионизации гааа приводит действие рентгеновских лучей, ультрафиолетового света, радиоактивного излучения. Можно обойтись и без принятия специальных мер, но тогда надо подвести к трубке с газом более высокое напряжение.
