Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
исследованиям как рентгеновских лучей, так и кристаллов.
Примечательно, что в своей первой работе Лауэ отмечал, что согласие
вычислений с экспериментом "не скрывает того факта, что наша теория может
быть улучшена в любом отношении". Однако основные качественные выводы
остались неизменными и при более глубоком анализе. "То, что выходящее из
кристалла излучение имеет волновую природу, ясно доказывается резкостью
максимумов интенсивности, которую легко объяснить как проявление
интерференции, но весьма затруднительно- на основе корпускулярных
понятий... Тем не менее можно было бы продолжать сомневаться в волновой
природе первичного излучения. Предположим, что атомы кристалла
возбуждаются корпускулярным потоком. В этом случае в состояние
когерентных колебаний приходили бы лишь цепочки атомов, в которые попала
одна и та же частица. Следовательно, мы получили бы лишь одно условие для
максимума интенсивности и, как это ясно из соображений симметрии, оно
выполнялось бы на окружности с центром в точке падения первичного пучка.
Тогда стало бы совершенно непонятным нарушение непрерывности этой
окружности, которое,
21
очевидно, имеет место. К тому же исходные лучи и лучи, испускаемые
кристаллом по всем направлениям, столь похожи, что со всей возможной
определенностью допустимо сделать вывод о волновой природе последних,
если это справедливо в отношении первых" '.
1 В настоящее время ясно, что приведенная цитата не совсем отвечает
истине Дискретность и симметрия криста тла приводят к тому, что и при
рассеянии частиц, например протонов, появляется дискретная структура (см,
в частности, Туликов А Ф, Влияние кристаллической решетки на некоторые
атомные и ядерные процессы, УФН, 87, 585, 1965, Томпсон М Каналирование
частиц в кристаллах, УФН, 99, 297, 1969).-Прим ред.
Глава 2 ИЗОТОПЫ
Электрический разряд в газах привлекал значительное внимание физиков
начиная с середины прошлого столетия, когда совместное использование
ртутного насоса Гейслера1 и индукционной катушки Фарадея позволило
проводить газовый разряд в контролируемых условиях, что придало смысл
этим опытам. Важность этих исследований для развития осветительной
техники очевидна, а с 50-х годов нашего века они приобрели особый интерес
в связи с проблемой получения термоядерной энергии Однако менее широко
известно, что газовому разряду мы обязаны значительной частью наших
знаний в области атомной физики. Разряд в газе применялся в качестве
источника света в спектроскопии, изучение газового разряда привело к
открытию электрона, которое послужило первым неопровержимым
доказательством делимости атома. Именно такие опыты проводил Рентген,
когда он открыл новый вид излучения Наконец, в процессе изучения одного
из видов газового разряда, а точнее, положительно заряженных лучей сэр
Дж. Дж. Томсон впервые обнаружил, что не все атомы данного химического
элемента строго идентичны. Настоящая глава посвящена истории этого
открытия
В 1886 г. Ойген Гольдштейн заметил, что если сделать сквозные отверстия в
катоде (отрицательном электроде) газоразрядной трубки, то за катодом (т.
е. со стороны, противоположной области разряда) возникают светящиеся
лучи. Он назвал их Качаловыми лучами, так
1 Насос Гейслера - аналог механического насоса, в котором роль поршня
выполняет столб ртути В настоящее время насосы такого типа вытеснены из
лабораторной практики диффузионными, турбо-молекулярными, сорбционными и
газоразрядными насосами - Прим ред,
23
как они выходили из малых отверстий, сделанных в сравнительно толстой
пластине катода. Однако Гольдштейну не удалось добиться отклонения этих
лучей при помощи доступных ему магнитных полей; в 1898 г. этого смог
добиться лишь Вилли Вин. Он не только доказал, что эти лучи заряжены
положительно, но и юценил характерное для них отношение заряда к массе '.
Значение этого отношения оказалось того же порядка величины, что и
аналогичное отношение для носителей заряда, найденное ранее при изучении
электролиза.
Томсон рассматривал вновь открытые лучи как "наиболее многообещающий
объект для изучения природы положительного электричества" и потому
предпринял "серию более тщательных исследований по определению величины
е/т для этих лучей при различных условиях". Большая часть полученных
Томсоном .результатов была опубликована в восьми статьях в Philosophical
Magazine в период 1907-1912 гг. Частично он докладывал о них также на
собраниях Кембриджского философского общества и на трех еженедельных
конференциях Королевского института. На лекции, прочитанной перед
Королевским обществом, Томсон подвел итоги проделанной работы, которая
позднее была опубликована в виде книги. Несмотря на обширный объем
публикаций, разобраться в истории вопроса достаточно сложно.
Исследования- что неудивительно - проводились в несколько стадий, причем
некоторые аспекты их, представлявшие для Томсона значительный интерес,
кажутся теперь несущественными. Приводимые Томсоном описания не были
