Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
вполне ясными даже несмотря на наличие рисунков, однако в конечном
результате ошибиться невозможно.
Хотя в основном метод оставался неизменным, по мере продвижения работы он
совершенствовался в деталях. Всегда "целью опытов было определение
отношения е/т путем наблюдения за отклонением [луча], кото-
1 Эти результаты не означали непременно, что каналовые лучи- это потоки
отдельных частиц, но лишь свидетельствовали о том, что лучи состоят из
какой-то материи, обладающей инерцией, например они могли бы быть чем-то
вроде заряжеииой жидкости. Тем ие менее для Томсона в 1907 г.
предположение об их атомарной структуре являлось настолько естественным,
что он вообще нигде специально не упоминал о нем.
24
рое создают электрические и магнитные поля". На первой стадии работы
"лучи детектировались и их положение определялось по фосфоресценции,
которую они вызывали на экране, расположенном в конце разрядной трубки.
Были опробованы различные вещества в качестве материала для покрытия
экрана"; наиболее удовлетворительным был признан фосфор. "Немало усилий
Рис. 2 1. Ранний вариант установки Томсона для измерения величины е/т в
положительно заряженных лучах [Phil. Mag., 13 (1907), стр. 563, рис. 2].
пришлось затратить на подыскание подходящего вещества для закрепления
фосфорного порошка на стекле.
На рис. [2.1] показан вид использованной трубки. В катоде было
просверлено отверстие, в которое вставлялась очень тонкая трубка F. Ее
сечение делали как можно меньшим, чтобы обеспечить небольшое четкое
фосфоресцирующее пятно на экране. Такими трубками могли служить как
тщательно изготовленные стеклянные трубки, так и полые тонкие иглы для
подкожных инъекций, которые, как обнаружилось, прекрасно отвечали
поставленной цели. Пройдя сквозь иглу, положительные лучи в дальнейшем
проходили между двумя плоскими алюминиевыми пластинами А, А. Эти пластины
укреплялись вертикально, так что, если к ним прикладывалась
25
разность потенциалов, они создавали горизонтально направленную
электрическую силу, действие которой приводило к горизонтальному смещению
светящегося пятна на экране. Часть газоразрядной трубки, в которой были
расположены алюминиевые пластины, делали по возможности более узкой, и
она находилась между полюсами Р, Р мощного электромагнита... Полюса
магнита сближались настолько, насколько позволяли размеры стеклянной
трубки, и располагались так, что магнитные силовые линии были
горизонтальны и перпендикулярны потоку лучей. Магнитная сила вызывала
вертикальное смещение фосфоресцирующего пятна. Для отклонения
положительных лучей требовались сильные магнитные поля, и, если бы
магнитные силовые линии попали в пространство перед катодом разрядной
трубки, они исказили бы разряд в этой области. Такое воздействие могло бы
повлиять на положение светящегося пятна на экране, поэтому, не защитив
разрядную трубку экраном, мы не могли быть уверены в том, что наблюдаемое
смещение пятна полностью обусловлено действием электрических и магнитных
полей на положительные лучи, прошедшие сквозь катод.
Для экранирования от воздействия магнитного поля разрядную трубку
помещали в кожух W с отверстием в дне, через которое выводилась наружу
часть трубки, лежащая за катодом. За кожухом укреплялся толстый лист [/
на рис. 2.1] из магнитно-мягкого железа, в котором также было просверлено
отверстие; за этим листом устанавливалось возможно большее число тонких
пластин, подобных тем, что обычно используются в трансформаторах. Когда
это было проделано, оказалось, что магнит не оказывает заметного влияния
на разряд в области перед катодом...
...Когда лучи не отклонялись, они вызывали появление яркого пятна на
экране; когда же они проходили через область электрических или магнитных
полей, это пятно не просто смещалось - оно расщеплялось на полосы или
пятна, иногда покрывающие значительную площадь. Для измерения скорости
лучей и значения е/т требовалось зафиксировать форму этих пятен... С этой
целью был использован следующий метод. Газоразрядную трубку помещали в
тщательно затемненную комнату, трубку окрашивали так, чтобы не допустить
прохо-
26
ждения света изнутри нее наружу. При этих условиях фосфоресцирующее пятно
на экран выглядело ярким и имело четкие очертания. С наружной стороны
тонкого и плоского экрана наблюдатель тушью очерчивал контуры пятна.
После этого разряд в трубке выключался,
Рис. 2.2. Геометрическая иллюстрация к вычислению отклонения
положительных лучей: а - в электрическом поле; б - в магнитном поле; в -
провод под действием растягивающих напряжений.
комната освещалась и полученная на экране картина переносилась на кальку;
отклонения пятна измеряли затем по этой копии".
Для интерпретации полученных изображений необходимо оценить влияние
полей. Это можно весьма точно сделать для электрического поля и
приближенно - для магнитного. Геометрия полей в данном опыте показана на
рис. 2.2.
27
Сначала рассмотрим электрическое поле (рис. 2.2, а). Предположим, что оно
