Д.Д. Томсон: Кн. для учащихся - Кудрявцев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
В 1919 г. Резерфорд заменил Томсона на посту руководителя лаборатории, и школа физики Томсона получила дальнейшее развитие под его руководством. Исследования Резерфорда приобрели мировое признание, и имя его навсегда вошло в историю физики. Он был членом многих академий, в том числе и советской. В 1908 г. ему была присуждена Нобелевская премия по химии.
Ценный вклад в изучение явления прохождения электричества через газы и в определение заряда иона внес ученик Томсона — Джон Таунсенд из Ирландии (1868—1957). В 1897 г. он доложил на заседании Кембриджского философского общества о своем методе определения заряда иона. Его метод основывался на явлении электризации химическим действием.
Таунсенд определил, что при электролизе серной кислоты выделяются водород и кислород, заряженные положительно, а при электролизе гидроокиси калия они несут отрицательный заряд.
Уже в первых экспериментах Таунсенд нашел, что для положительных и отрицательных ионов заряд в пределах ошибки был одинаков и равнялся 3-10"10 абсолютных единиц заряда.
Метод Таунсенда послужил источником идей для других способов измерений заряда ионов. Значение заряда ионов, полученное Таунсендом, служило убедительным доказательством реальности электрона.
Много сделал Таунсенд и в деле изучения газового разряда. Он / определял важные характеристики разряда — коэффициент рекомбинации и коэффициент диффузии ионов. Провел измерения аависимости силы тока от напряжения в газовом разряде.
Кривая этой зависимости хорошо известна и подтверждала заключение Томсона, согласно которому ток проводимости при малых напряжениях следует закону Ома, а при больших — нет.
Исследованиями в области газового разряда Таунсенд занимался всю жизнь. В 1903 г. он был избран членом Лондонского Королевского общества. Ценный вклад в изуче-
0 100 300 500 700 900 1100 1300 1500 U
Кривая Таунсенда
46 ниє проводимости в газах также внесли ученики Томсона — американский ученый П. Зелени и французский — П. Лан-жевен.
Первое исследование, проведенное в Кавендишской лаборатории П. Ланжевеном, относилось к изучению явления ионизации под действием рентгеновских лучей. Исследованиями в области газового разряда Ланжевен начал заниматься еще до прихода в Кембридж, в Высшей нормальной школе в Париже под руководством Перрена. Но именно в Кембридже, под влиянием Томсона и его учеников, исследования в области ионизации стали для него основными. В этой области он получил ряд очень важных результатов, которые способствовали развитию этого направления. Своими экспериментами он доказал существование вторичного рентгеновского излучения.
Как уже говорилось, сразу после открытия рентгеновских лучей Томсон взялся за их исследование. Он вместе с Резерфордом показал, что рентгеновские лучи ионизуют газ. Томсон также принимается за теоретические и экспериментальные исследования природы этих лучей.
Природу рентгеновских лучей было трудно установить. Они не отклонялись ни в электрическом, ни в магнитном полях, не интерферировали, не преломлялись, не поляризовались, т. е. не обнаруживали ни волновых, ни корпускулярных свойств.
Стоке высказал предположение, что эти лучи являются слабыми импульсами, возникающими в момент остановки заряженных частиц, распространяющимися как сферические волны со скоростью света. Томсон в лаборатории предпринял тщательную теоретическую проверку характера стоксовых импульсов. Результаты этих исследований были опубликованы в 1898 г. В статье было показано, что остановка заряженных частиц — причина появления слабых импульсов. Более резкая остановка заряженных частиц — причина появления более тонких и проникающих импульсов (так называемых жестких лучей). Объясняя факт, что при действии рентгеновских лучей ионизуется только биллионная часть молекул газа, Томсон приходит к представлению о зернистой структуре волнового фронта рентгеновских лучей, в котором места с активной энергией чередуются с местами нулевой интенсивности. В этой замечательной идее зернистой (или, как мы сейчас сказали бы, корпускулярной) структуры рентгеновского излучения содержалось начало концепции «игольчатого излучения» Эйнштейна. Он развил эту идею Томсона и, в частности, применил ее для объяснения явления фотоэффекта.
Томсон применил импульсную теорию к объяснению вторичного излучения, которое появляется всегда, когда рентгеновские лучи падают на вещество. Когда импульс излучения
47 , t , падает на вещество, электроны в
Ш, i J^ 'кчя атомах вещества приходят в уско-
-$4? ренное движение и при этом излучают энергию (вторичное излучение). Ланжевен занялся экспериментальной проверкой этого воп-^Jif " LrJ1S-. -1 роса в Кавендишской лаборатории.
! ** * і Кроме исследований вторично-
ного излучения, Ланжевен в лаборатории предпринял ряд экспериментов по определению подвижности ионов, коэффициента ре-r . ^ комбинации и т. д. Все эти иссле-
IjjjfeTl^L - j дования и были продолжены им в
„ „ *" лаборатории Сорбонны и легли
Поль Ланжевен
в основу его докторской диссертации, защищенной в 1902 г. С Томсоном Ланжевен поддерживал связь до конца жизни.
