Д.Д. Томсон: Кн. для учащихся - Кудрявцев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Томсон не мог принять теорию Друде, поскольку он был сторонником электронной проводимости в металлах. В случае нормального эффекта Холла Томсон давал такое же объяснение, как и Друде, но для объяснения аномального явления Холла Томсон вводил в свою теорию дополнительные условия.
Недостатки классической электронной теорий Томсон видел и в объяснении теплоемкости металлов. В «Корпускулярной теории вещества» он прямо указывал на противоречие своей теории с опытами. Согласно его подсчетам, значение теплремкости только свободных электронов в 10 раз превышает значение, которое дает эксперимент для теплоемкости металла, т. е. получается, что свободные электроны не дают вклада в теплоемкость вещества.
Недостатки электронной теории Томсон пытался устранить созданием BTqpofi теории электропроводности металлов. Согласно этой теории," электроны не находятся в свободном состоянии в металле, а отрываются от атомов металла в результате взаимодействия атомов. В этой теории он вновь обращается к идее Гротгуса, выдвинутой для объяснения электролиза. В металле находится большое число «двойников», составленных из положительно и отрицательно заряженных атомов. Электрон покидает отрицательный атом «двойника» и переходит в положительный атом соседнего «двойника». Под действием электрического поля эти «двойники» располагаются в виде цепочки Гротгуса, и электроны переходят вдоль этой цепочки от одного атома к другому, т. е. наблюдается электрический ТОК. і
Томсон применяет свою вторую теорию к объяснению теплопроводности, теплового излучения металлов, эффекта Холла, Пельтье, У. Томсона и заключает, что «согласование результатов опыта с данными второй теории по меньшей мере
55 не хуже, чем и в первой теории... При современном состоянии наших знаний мы не можем сказать, какая из этих теорий лучше согласуется с фактами...».
Вторая теория Томсона не освободила классическую электронную теорию от недостатков. Не устранила несовершенства электронной теории электропроводности металлов и теория, предложенная в 1905 г. Лоренцем. Затруднения этой теории были сняты квантовой теорией проводимости. Но это не означает, что квантовая теория отменила классическую. Она скорее обозначила границы применимости классической электронной теории. Классическая электронная теория и сейчас играет важную роль в физике. Она позволяет во многих случаях получить быстрые и наглядные результаты, причем не только качественные, но и количественные. На основе этой теории создаются электронные и ионные приборы, ускорители заряженных частиц и др.
ЛУЧИ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Трудами Томсона и его учеников в Кембридже было сделано многое в деле раскрытия природы отрицательного электричества. Было выяснено, что оно состоит из мельчайших частиц — «атомов» электричества. Эти частицы получили название «электроны». Они были в 1700 раз легче самого легкого атома — водорода и радиус их был порядка IO-13 см; скорость электронов приближалась в некоторых случаях к скорости света, масса их зависела от скорости. Были сделаны первые измерения заряда электрона. Появилась электронная теория проводимости металлов и корпускулярная теория строения материи. Так что об отрицательном электричестве было уже известно многое, в то время как о положительном было известно мало.
Томсон задавался вопросами: имеет ли положительное электричество атомарное строение? Состоит ли оно из таких же маленьких частиц, как электроны, но несущих положительный заряд?1 Будут ли они всегда оставаться неизменными, как и электроны, независимо от способа их получения?
В 1906 г. Томсон начинает изучение положительного электричества с целью пролить свет на природу носителей этого электричества. Объектом его исследований стали лучи, открытые в 1885 г. Гольдштейном.
Катодные лучи, представляющие собой поток электронов,
1 Положительные электроны — позитроны — были открыты в 1932 г, американским физиком Карлом Андерсоном (род. в 1905 г.).
56 двигаются от катода ,трубки. Гольдштейн, используя катод с высверленным в нем каналом, заметил лучи, устремлявшиеся от анода через этот канал за катод. Он назвал их каналовими. Томсон считал, что это название неудачное, и предложил называть эти лучи лучами положительного электричества. Они отличались от катодных по более слабому отклонению в магнитном поле. В газоразрядной трубке, наполненной неоном, цвет положительных лучей был ярко-красным, в то время как катодные лучи давали "бледно-голубую окраску. Положительные лучи, так же как и катодные лучи, распространялись прямолинейно. Они также вызывали фосфоресценцию стекла.
Томсон тщательно исследовал фосфоресценцию, производимую положительными лучами, и нашел, что она отличалась от фосфоресценции, производимой катодными лучами, по окраске и яркости.
Отклонение этих лучей в магнитном поле впервые получил в 18$8 г, немецкий физик Вильгельм Вин (1864—1928). Он нашел, что это отклонение противоположно отклонению катодных лучей. Следовательно, частицы, составляющие эти лучи, несли положительный заряд. Вин изучал действие на положительные лучи электрического поля. Исследуя отклонения этих лучей в электрическом и магнитном полях, он определил их удельный заряд. Его данные показывали, что масса частиц, составляющих положительные лучи, была больше, чем масса катодных частиц. Для газоразрядных трубок, наполненных небольшим количеством водорода, значение — для по-
