Наши группы:

Открытие электрона и электронная теория

Не все научные открытия не признаются современниками. Развитие учения об электричестве не могло остановиться на теории Д. Максвелла, несмотря на ее огромные успехи. Известно, что в теории Максвелла не рассматривается внутренний механизм процессов в среде, которые обусловливают появление электрических и магнитных полей. Поэтому ограниченность теории Максвелла как феноменологической теории электромагнитного поля заключалась в том, что она не рассматривала связи зарядов с веществом, не смогла объяснить зависимость диэлектрической и магнитной проницаемости от частоты колебаний поля, плотности, температуры среды и тому подобное.

Планетарная модель атома

Это во многом стало причиной того, что в конце XIX века были заложены основы электронной теории, которая является естественным развитием теории электромагнитного поля Д. Максвелла, представляет собой синтез этой теории и учения об атомно-молекулярном строении вещества.

Основное содержание электронной теории — это учение об элементарных электрических зарядах и их взаимодействии через создаваемые ими микрополя, гипотезы о строении атомов и молекул в диэлектриках и проводниках, переход от электронов и микрополей к полям макроскопических тел.

Лоренц

Создателем электронной теории является нидерландский физик Хендрик Антон Лоренц (1853–1928), который в 1892 г. опубликовал большой труд «Электромагнитная теория Максвелла и ее применение к подвижным телам». В ней уже были намечены основы электронной теории.

В 1895 г. вышла его вторая фундаментальная работа «Опыт теории электрических и оптических явлений в подвижных телах», где уже дано последовательное изложение электронной теории. Согласно электронной теории Лоренца, пространство, заполненное веществом, отличается от пустого пространства тем, что в него «вкраплены» отдельные отрицательно и положительно заряженные частицы, движением которых создаются электрические и магнитные поля, имеющие микроскопический характер.

Для описания закономерностей электронной теории Лоренц в статье «Электронная теория» (1903) придал несколько измененную форму уравнением Максвелла, которые получили название уравнений Максвелла-Лоренца.

Из них следует, что неподвижный электрон создает кулоновское электростатическое поле, а подвижный электрон создает электромагнитное поле, энергия которого при равномерном движении электрона переносится вместе с электроном, и излучения электромагнитной энергии не происходит. Объединив атомистические представления о веществе с электромагнитной теорией поля, Лоренц в 1878 г. вывел формулу, которая устанавливает связь между показателем преломления неполярного диэлектрика с его плотностью.

Он дал толкование диэлектрической и магнитной проницаемости, теоретически обосновал выявленную связь между коэффициентами электропроводности и теплопроводности проводников, пояснил в 1884 г. на основе выведенного им выражения для силы, действующей
на движущийся заряд (силы Лоренца) открытый в 1879 г. американским физиком Эдвином-Гербертом Холлом (1855–1938) эффект Холла.

Развитие электронной теории и ее успехи

Электронная теория объяснила также открытое в 1896 г. нидерландским физиком Питером Зееманом (1865–1943) явление расщепления спектральных линий под действием внешнего магнитного поля.

Итак, электронная теория была значительным шагом вперед по сравнению с теорией Максвелла и имела целый ряд важных успехов еще до открытия электрона, существование которого было одним из исходных положений электронной теории. Идеи о строении электричества уже высказывались М. Фарадеем, В. Вебером, Дж. Максвеллом и др.

В 1874 г. ирландский физик Джордж Джонстон Стоней (1826–1911) в докладе «О физических
единицах природы» в Белфасте указал на существование атомарного заряда электричества и, исходя из законов электролиза, впервые рассчитал заряд одновалентного иона.

Аналогичная идея была высказана Г. Гельмгольцем в 1881 г. Наконец в 1891 г. Д. Стоней не только теоретически нашел числовое значение атомарного заряда электричества, но и впервые предложил называть его «электроном».

Большая роль в истории открытия электрона принадлежит исследованиям электрических явлений в разреженных газах.
В 1869 г. немецкий физик Йоганн-Вильгельм Гитторф (1824–1914) обнаружил катодные лучи, которые вызвали сильную люминесценцию и смещались под воздействием магнитного поля.

Открытие электрона

Через несколько лет английский физик Уильям Крукс (1832–1919) пришел к выводу, что катодные лучи — это поток заряженных частиц. Большой вклад в исследование катодных лучей внес выдающийся украинский ученый Иван Павлович Пулюй (1845—1918), который установил, что они представляют собой поток отрицательно заряженных частиц.

К такому же выводу в 1895 г. пришел и французский ученый Жан-Батист Перрен (1870–1942).

Наконец английский физик Джозеф-Джон Томсон (1856–1940) в 1898 г. определил заряд частиц катодных лучей, который оказался равным заряду иона водорода при электролизе, а сами частицы получили название электронов.

Так была открыта первая элементарная частица — электрон.

Одним из важных методов проверки этого открытия Дж. Томсон считал исследования природы заряда, который снимается с поверхности металла при ее освещении. Это явление было открыто в 1887 г. Г. Герцем и известно под названием фотоэффекта.
Фотоэффект частично исследован в 1888 г. немецким ученым Вильгельмом Гальваксом (1859–1922), который показал, что металлы под действием ультрафиолетовых лучей теряют отрицательный заряд.

Основательные исследования фотоэффекта выполнил в 1888–1890 гг. А. Г. Столетов. Исследуя природу фотоэффекта, Дж. Томсон
доказал, что отделяемые от катода под действием света частицы имеют тот же удельный заряд, и частицы, которые образуют катодные лучи. Тем самым было подтверждено реальное существование электрона. Дальше уже можно было объяснить электрический ток.


Поделиться:

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code