Главная > Физика > Введение в молекулярную физику и термодинамику
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

е. Опыты с молекулярными пучками.

Развитие метода молекулярных пучков дало возможность осуществить прямую экспериментальную проверку различных теоретических выводов относительно распределения скоростей молекул. Используя этот метод, Дюнуайе (1911 г.) получил резкие тени с помощью пучка атомов которые испарялись из маленькой печи в вакуум. Вылетающие атомы сначала проходили через небольшую диафрагму, так что образовывался малый точечный «источник», и затем осаждались («детектировались») на стеклянной пластине (фиг. 6, а). Если между «источником» и «детектором» помещали вторую диафрагму, то на стекле образовывалось ее изображение. Таким образом, эти опыты подтвердили, что свободные атомы и молекулы движутся в пространстве по прямым линиям.

В 1920 г. Штерн испарял атомы с нагреваемой электрическим током нити. Таким способом он получил линейный источник «-лучей», который был установлен по оси вращающегося цилиндра (фиг. 6,б). Если цилиндр покоился, то атомы проходили через диафрагмы вдоль пунктирной линии к стенке если же цилиндр и диафрагмы вращались, то атомы описывали по отношению к цилиндру криволинейный путь

и затем попадали на стенку в точке а. По смещению 5 следа на стенке, а также по известным размерам и скорости вращения цилиндра Штерн нашел скорость испаренных атомов Если температура нити, то средняя скорость приближенно описывалась выражением что находится в разумном согласии с (3.10).

Фиг. 6. Опыты Дюнуайе по исследованию прямолинейного движения молекул и Штерна по определению скорости молекул

Распределение молекул по скоростям было исследовано Элдриджем (1927 г.) и Ламмертом (1929 г.) методом, аналогичным методу, примененному Физо для измерения скорости распространения света. Два диска, каждый с большим числом отверстий, были укреплены на одной оси, вращавшейся с угловой скоростыд таким образом, чтобы линии, проведенные через соответствующие отверстия в обоих дисках, шли параллельно оси (фиг. 7, а). Перед левым диском была помещена печь О, из которой выходил пучок атомов Прошедшие через одно из отверстий в первом диске атомы имевшие скорость и, подходили ко второму диску через промежуток времени . В течение времени второй

диск повертывался на угол таким образом, при угловом расстоянии между отверстиями, равном плоскости диска), лишь атомы со скоростью могли пройти через второй диск и попасть на детектор помещенный за ним. Если угловая ширина отверстия в плоскости диска равна 2а, то скорость атомов, прошедших через оба диска, должна лежать в пределах между Изменяя скорость вращения, можно выделить любой участок

«спектра скоростей». Для усиления интенсивности картины на детекторе в каждом из дисков было сделано по 50 отверстий.

Относительные численности различных групп атомов, найденные по измеренной плотности осажденных атомов, в зависимости от V изображены на фиг. 7, б вместе с теоретическим распределением плотности осажденных атомов при 100° С. Легко видеть, что экспериментальные результаты находятся в хорошем соответствии с теорией. Наконец, упомянем метод Орнштейна и ван Вийка, исследовавших распределение атомов по скоростям во время разряда в газах путем измерения допплеровского расширения спектральных линий. В последние годы исследования с атомными и молекулярными пучками в электрических и магнитных полях приобрели особое значение.

Фиг. 7. Метод Элдриджа определения распределения атомов по скоростям. Ступенчатой кривой изображены опытные данные, плавной кривой показано теоретическое распределение.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление