Εμπειρία Stern - πειραματική μελέτη των μοριακών-κινητική θεωρία

Στο δεύτερο μισό του δέκατου ένατου αιώνα, η μελέτη της Brownian (χαοτική) κίνηση των μορίων προκάλεσε έντονο ενδιαφέρον πολλών θεωρητικών φυσικών του χρόνου. Αναπτύχθηκε από μια Σκωτίας επιστήμονα James Maxwell θεωρία της μοριακής-κινητικής δομής της ύλης, αν και γενικά αναγνωρίζεται στην ευρωπαϊκή επιστημονική κοινότητα, αλλά υπήρχε μόνο μια υποθετική μορφή. Δεν πρακτική επιβεβαιώνεται τότε δεν ήταν. Η κίνηση των μορίων παρέμειναν απρόσιτες για άμεση παρατήρηση και μέτρηση της ταχύτητας τους φαινόταν ανυπέρβλητο μόνο ένα επιστημονικό θέμα.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα πειράματα που μπορεί στην πράξη να αποδείξει το γεγονός της μοριακής δομής της ουσίας και να καθορίσει την ταχύτητα της κίνησης των αόρατων σωματιδίων του, αρχικά αντιληπτή ως θεμελιώδης. Κρίσιμη σημασία αυτών των πειραμάτων για τη φυσική επιστήμη ήταν εμφανής, καθώς επιτρέπει να αποκτήσουν πρακτική τεκμηρίωση και την απόδειξη της ισχύος ενός από τα πιο προηγμένα θεωρίες της εποχής - το μοριακό-κινητική.

Από τις αρχές του εικοστού αιώνα, ο κόσμος επιστήμη έχει φτάσει σε ένα ικανοποιητικό επίπεδο ανάπτυξης για την ανάδειξη των πραγματικών δυνατοτήτων της πειραματική επαλήθευση της θεωρίας του Maxwell. Γερμανικά φυσικός Otto Stern το 1920, την εφαρμογή της μεθόδου μοριακής δέσμης, η οποία εφευρέθηκε από έναν Γάλλο Lui Dyunoye το 1911, το έτος, καταφέρνει να μετρήσει την ταχύτητα της κίνησης των μορίων του αερίου αργύρου. Εμπειρία Stern απέδειξε αναμφισβήτητα το κύρος του δικαίου της κατανομής του Maxwell. Τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος επιβεβαίωσε η αξιολόγηση πιστότητα σημαίνει ταχύτητες άτομα που έρεε από τις υποθετικές παραδοχές από Maxwell. Είναι αλήθεια σχετικά με τη φύση της εμπειρίας διαβαθμίσεις υψηλής ταχύτητας Stern ήταν σε θέση να δώσει μόνο πολύ τραχιά πληροφορίες. Περαιτέρω πληροφορικής έπρεπε να περιμένει άλλα εννέα χρόνια.

Με μεγαλύτερη ακρίβεια ο νόμος κατανομή μπορούσε να ελέγξει Lammert το 1929, αρκετές βελτιωμένη εμπειρία Stern με διέλευση του μοριακής δέσμης μέσω ενός ζεύγους περιστρεφόμενων δίσκων, είχε ακτινικές οπές και μετατοπισμένο σε σχέση με το άλλο σε μια ορισμένη γωνία. Μεταβάλλοντας την ταχύτητα περιστροφής της μονάδας και η γωνία μεταξύ των οπών, Lammert θα μπορούσε να απομονωθεί από τα μεμονωμένα μόρια της δοκού, τα οποία έχουν διαφορετικές επιδόσεις ταχύτητας. Αλλά ήταν η εμπειρία του Stern σηματοδότησε την έναρξη των πειραματικών ερευνών στον τομέα της μοριακής κινητικής θεωρίας.

Το 1920 η πρώτη πειραματική διάταξη δημιουργήθηκε για πειράματα αυτού του είδους. Αποτελούνταν από ένα ζεύγος κυλίνδρων, σχεδιασμένα προσωπικά από Stern. Στο εσωτερικό της συσκευής τοποθετήθηκε πλατίνα λεπτή ράβδο με μια επικάλυψη αργύρου, και εξατμίζεται με θέρμανση άξονα ηλεκτρικής ενέργειας. Οι συνθήκες κενού έχουν δημιουργηθεί εντός της μονάδας, μια στενή ακτίνα ατόμων αργύρου που πραγματοποιήθηκε με ντάμπινγκ διαμήκη σχισμή κόβεται μέσω της επιφάνειας του κυλίνδρου, και εγκαταστάθηκε σε μια ειδική εξωτερική οθόνη. Φυσικά, η μηχανή είναι σε κίνηση, και ενώ τα άτομα επιτευχθεί ο χρόνος επιφάνεια για να γυρίσει μέσα από μια συγκεκριμένη γωνία. Με τον τρόπο αυτό, Stern και καθόρισε την ταχύτητα της κίνησής τους.

Αλλά δεν είναι μόνο ένα επιστημονικό επίτευγμα του Otto Stern. Ένα χρόνο αργότερα, ο ίδιος συνεργάστηκε με τον Walter Gerlach διεξήγαγε ένα πείραμα, το οποίο επιβεβαίωσε την παρουσία του σπιν των ατόμων και να αποδείξει το γεγονός της χωρικής κβάντωσης τους. πείραμα Stern-Gerlach ζήτησε τη σύσταση μιας ειδικής πειραματικής διάταξης με ένα ισχυρό μόνιμο μαγνήτη στη βάση του. Υπό την επίδραση του μαγνητικού πεδίου που παράγεται από αυτό το ισχυρό συστατικό στοιχειώδη σωματίδια εκτρέπονται προσανατολισμό σύμφωνα με τις δικές τους μαγνητική περιστροφή.