- •Глава XI создание классической электродинамики
- •Джеймс Кларк Максвелл
- •Развитие и экспериментальное подтверждение теории Максвелла
- •Изобретение радио
- •Глава XII развитие теплофизики и атомистики в XIX веке.
- •Теплофизика и атомистика на рубеже XVIII – XIX столетий
- •Сади Карно
- •Открытие закона сохранения и превращения энергии
- •Создание теоретических основ термодинамики
- •Концепция «тепловой смерти» Вселенной
- •«Демон» Максвелла
- •Развитие молекулярно-кинетической теории
- •Метод термодинамических потенциалов
- •Людвиг Больцман
- •Развитие методов статистической механики
- •Низкие температуры и проблема сжижения газов
- •Глава XIII
- •Трудности гипотезы эфира
- •Интерферометрические опыты Хука и Физо
- •Мысленный эксперимент Максвелла
- •Эксперимент Майкельсона-Морли
- •Гипотеза лоренц-фитцджеральдовского сокращения
- •Баллистическая гипотеза Ритца
- •Эффект Доплера
- •Развитие электронной теории
- •Развитие электродинамики движущихся сред
- •Глава XIV проблема излучения абсолютно черного тела. Гипотеза квантов
- •Физика в конце XIX века
- •Проблема излучения абсолютно черного тела
- •Формулы Вина и Пашена
- •Формула Рэлея – Джинса.
- •Опыты Люммера и Прингсгейма
- •Формула Планка
- •Глава XV зарождение атомной физики
- •Открытие внешнего фотоэффекта
- •Разработка метода спектрального анализа
- •Создание периодической системы элементов
- •Спектральные серии атома водорода
- •Открытие рентгеновских лучей
- •Открытие электрона
- •Открытие радиоактивности
- •Открытие зависимости массы электрона от скорости
- •Электромагнитная теория материи
- •Исследования природы
- •Открытие закона радиоактивных превращений
- •Глава XVI теория относительности
- •Эволюция представлений о пространстве и времени
- •Создание специальной теории относительности
- •Создание четырехмерной формулировки теории относительности
- •Физическая наука и философская мысль на рубеже XIX и XX веков
- •Создание общей теории относительности
- •Зарождение и развитие релятивистской космологии
- •Попытки создания единой теории поля
В
Открытие зависимости массы электрона от скорости
1901 году Вальтер Кауфман обнаружил,
что отношение заряда электрона к его
массе зависит от его скорости. Это
открытие было сделано при изучении
- лучей, представляющих собой поток
электронов с большими скоростями. Пучок
- электронов
от препарата радия подвергался
одновременному воздействию электрического
и магнитного полей, поперечных по
отношению к направлению начальной
скорости -
частиц. При этом векторы напряженности
и
были направлены параллельно либо
антипараллельно, так что отклонения в
том и другом полях были перпендикулярны
друг другу (рис. 36). Решение уравнения
движения электрона в электрическом и
магнитном полях
, (15.5)
расписанного покомпонентно, с учетом заданной геометрии эксперимента приводило к следующим выражениям для отклонений электронов по осям OX и OY, обусловленных действием магнитного и электрического полей, соответственно:
; . (15.6)
Все электроны с данной начальной скоростью будут попадать после прохождения в обоих полях в одну и ту же точку фотопластинки. Пучок - частиц содержит электроны с различными скоростями. В этом случае следы электронов на фотопластинке должны образовать параболу, в чем легко убедиться, исключив скорость из соотношений (15.6):
, (15.7)
где K – постоянная, определяемая параметрами экспериментальной установки.
Однако эксперимент Кауфмана показал, что полученная кривая не является точной параболой, и для ее объяснения нужно было предположить, что удельный заряд уменьшается с увеличением скорости электронов. Отсюда следовало, что либо заряд e должен уменьшаться, либо масса электрона – увеличиваться с ростом скорости.
Рис. 36. Схема
опыта Кауфмана
Например, еще в 1881 году Дж. Дж. Томсон теоретически рассмотрел задачу о движении заряженного шара радиуса R, обладающего обычной массой m, и показал, что в случае, когда скорость шара много меньше скорости света в вакууме, энергия шара равняется
,
где a – некоторый числовой коэффициент, q – заряд шара, – энергия электрического поля движущегося заряженного шара, которую Томсон при считал совпадающей с энергией электрического поля покоящегося шара. Из этой формулы следовало, что масса движущегося заряженного шара как бы увеличивается на величину .
Таким образом, вывод об увеличении инерции движущегося заряда уже был получен теоретически; поэтому результаты экспериментов Кауфмана не были неожиданными. Задача заключалась в том, чтобы построить более точную теорию движения электрона с учетом зависимости его массы от скорости. Построение такой теории требовало конкретных предположений о структуре и форме электрона, распределении в нем электрического заряда и т.д.