Përvoja Stern - studim eksperimental i teorisë molekulare-kinetike

Në gjysmën e dytë të shekullit të nëntëmbëdhjetë, studimi i Brownian (kaotike) lëvizja e molekulave shkaktoi një interes të madh e shumë fizikanëve teorik të kohës. Zhvilluar nga një skocez shkencëtari James Maxwell teorinë e strukturës molekulare-kinetike të materies edhe pse ajo ishte e njohur përgjithësisht në komunitetin shkencor evropian, por kishte vetëm një formë hipotetike. Asnjë praktik ajo është konfirmuar, atëherë ajo nuk ishte. Lëvizja e molekulave ka mbetur i paarritshëm për vëzhgimin e drejtpërdrejtë dhe matjen e shpejtësisë tyre dukej e pakapërcyeshme vetëm një çështje shkencore.

Kjo është arsyeja pse eksperimentet që mund në praktikë për të provuar faktin e strukturës molekulare të substancës dhe për të përcaktuar shpejtësinë e lëvizjes së grimcave të saj të padukshme, fillimisht perceptohet si themelore. Rëndësia thelbësore e eksperimente të tilla për shkencën fizike ishte e dukshme, si ajo lejon për të marrë vërtetim praktik dhe prova të vlefshmërisë së një prej teorive më të përparuara të kohës - të molekulare-kinetike.

Deri në fillim të shekullit të njëzetë, shkenca botërore ka arritur një nivel të mjaftueshëm të zhvillimit për daljen e mundësive reale të verifikimit eksperimental të teorisë Maxwell 's. Gjermanisht fizikan Otto Stern në vitin 1920, duke aplikuar metodën molekulare trare, e cila u shpik nga një francez Lui Dyunoye në vitin 1911, viti, arrin të matur shpejtësinë e lëvizjes së molekulave të gazit argjendi. Përvoja Stern pakundërshtueshme provuar vlefshmërinë e ligjit Maxwell të shpërndarjes. Rezultatet e këtij eksperimenti konfirmuar vlerësimi besnikëri do të thotë shpejtësitë atomet që rridhnin nga supozimet hipotetike bëra nga Maxwell. Vërtetë, në lidhje me natyrën e përvojës me shpejtësi të lartë klasifikim Stern ishte në gjendje të japin informacion vetëm shumë të përafërt. Më tej shkenca informata duhej të priste një tjetër nëntë vjet.

Me saktësi më të madhe se ligji shpërndarja mund të kontrolloni Lammert në vitin 1929, disa Stern përmirësuar përvojën duke kaluar trare molekulare nëpërmjet një palë e disqe rradhës, kishte vrima radiale dhe kompensuar në lidhje me njëri-tjetrin në një kënd të caktuar. Të ndryshme nga shpejtësinë e rrotullimit të njësisë dhe kendin mes vrima, Lammert do të mund të izolohet nga molekulave individuale të rreze, të cilat kanë ecuri të ndryshme me shpejtësi. Por kjo ishte përvoja e Stern shënoi fillimin e hulumtimeve eksperimentale në fushën e teorisë molekulare-kinetike.

Në vitin 1920 setup i parë eksperimental u krijua për eksperimente të këtij lloji. Ajo përbëhej nga një palë e cilindra, i projektuar personalisht nga Stern. Brenda pajisja është vendosur platin shufra hollë me një shtresë argjendi, dhe është avulluar me ngrohje aks energji elektrike. Kushtet vakum janë krijuar brenda njësisë, një rreze të ngushtë e atomeve argjendi mbajtur hedhur çarë gjatësore të shkurtuar nëpër sipërfaqen e cilindrit, dhe u vendosën në një ekran të veçantë të jashtëm. Sigurisht, makina është në lëvizje, dhe ndërsa atomet arrijnë kohën sipërfaqe të kthehet me një kënd të caktuar. Në këtë mënyrë, Stern dhe të vendosur shpejtësinë e lëvizjes së tyre.

Por kjo nuk është vetëm një arritje shkencore e Otto Stern. Një vit më vonë, ai u bashkua me Walter Gerlach kryer një eksperiment, i cili konfirmoi praninë e rrotullimit të atomeve dhe për të provuar faktin e quantization tyre hapësinore. Stern-Gerlach eksperimenti kërkoi ngritjen e një përbërje të veçantë eksperimental me një të fuqishëm magnet i përhershëm në bazën e saj. Nën ndikimin e fushës magnetike të gjeneruara nga ky fuqishme përbërëse të grimcave elementare shtrembëruar orientim sipas tjerr e tyre magnetike.