
- •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
Электромагнитная теория материи
первые такую теорию, основанную на
предположении о том, что электрон – это
твердый недеформируемый шарик с
равномерным распределением заряда по
поверхности, разработал в 1902 году
немецкий физик Абрагам. В то время было
общепринятым придавать формулам
электронной теории и зарождающейся
теории относительности вид, аналогичный
фундаментальному закону классической
механики
.
Теория показала, что отношение силы к
ускорению оказывается различным, когда
скорость электрона меняется по величине,
не меняясь по направлению, и когда она,
наоборот, изменяется лишь по направлению,
не меняясь по величине. Поэтому в физику
были введены понятия продольной
и поперечной
масс, зависящих от скорости.
Абрагам получил следующие выражения для продольной и поперечной масс электрона:
;
,
где
.
В процессе разработки
электронной теории Лоренц в 1895 году
построил теорию движения электрона,
сплющивающегося в направлении движения
согласно гипотезе лоренц-фитцджеральдовского
сокращения. При этом Лоренц получил для
и
следующие результаты:
;
.
(15.8)
Открытие зависимости массы электрона от скорости и объяснение этого факта наличием электромагнитной массы поставило вопрос о том, обладает ли электрон обычной массой в ньютоновском смысле. Но этот вопрос не мог быть решен, т.к. не существовало эксперимента, позволяющего различить обычную массу и «полевую», т.е. электромагнитную. Возникла идея, что электрон обладает только электромагнитной массой, а обычной массы в смысле классической механики не имеет. Дальнейшее развитие этой идеи привело к гипотезе о том, что вообще всякая масса имеет число электромагнитное происхождение, а массы в ньютоновском смысле не существует.
Так в начале ХХ века возникла новая физическая концепция – электромагнитная теория материи. Но в дальнейшем она не получила сколько-нибудь широкого развития.
В
излученияИсследования природы
Резерфорду удалось измерить отношение заряда -частицы к ее массе по отклонению в магнитном поле. Оно оказалось примерно в два раза меньшим, чем у иона водорода. Заряд иона водорода равен +e, а масса – 1 а.е.м. Следовательно, у -частицы на один элементарный заряд приходится масса, равная 2 а.е.м. Но заряд -частицы и ее масса оставались неизвестными. Задача упростилась после создания в 1908 году учеником Резерфорда немецким физиком Гейгером прибора для регистрации (счета) отдельных заряженных частиц (счетчика Гейгера).
Резерфорд поместил на пути -частиц счетчик Гейгера, с помощью которого измерил число частиц от радиоактивного препарата, прошедших через отверстие в экране за определенное время. Затем он поставил вместо счетчика цилиндр Фарадея, соединенный с чувствительным электрометром. С помощью электрометра Резерфорд измерил суммарный заряд -частиц, испущенных препаратом внутрь цилиндра за то же время. Это позволило Резерфорду определить, что заряд -частицы равен +2e. Следовательно, на два элементарных заряда у -частицы приходится масса, равная 4 а.е.м. Такой же заряд и такую же относительную атомную массу имел дважды ионизированный атом гелия.
Не довольствуясь достигнутым результатом, Резерфорд позже прямыми опытами подтвердил, что при радиоактивном -распаде образуется гелий. Собирая -частицы внутри специального резервуара на протяжении нескольких дней, Резерфорд с помощью спектрального анализа убедился, что в сосуде накапливается газообразный гелий (каждая -частица присоединяла два электрона и превращалась в нейтральный атом гелия).
Вскоре после открытия полония и радия Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри обнаружили, что «лучи, испускаемые этими веществами, действуя на неактивные вещества, способны сообщить им радиоактивность», и что «эта наведенная радиоактивность сохраняется в течение достаточно длительного времени».