Pengalaman Stern - kajian eksperimen teori molekul-kinetik

Pada separuh kedua abad kesembilan belas, kajian Brownian (huru-hara) gerakan molekul disebabkan minat yang mendalam daripada ahli fizik teori masa. Dibangunkan oleh seorang saintis Scotland James teori Maxwell daripada struktur molekul-kinetik jirim walaupun ia secara umumnya diiktiraf dalam komuniti saintifik Eropah, tetapi terdapat hanya satu bentuk yang dibayangkan. Tidak praktikal ia disahkan maka ia tidak. Pergerakan molekul kekal tidak dapat dicapai oleh pemerhatian langsung dan pengukuran kelajuan mereka seolah-olah tidak dapat diatasi hanya isu saintifik.

Itulah sebabnya eksperimen yang boleh dalam amalan untuk membuktikan hakikat struktur molekul bahan dan menentukan kelajuan pergerakan zarah yang tidak dapat dilihat itu, pada mulanya dilihat sebagai asas. amat penting eksperimen seperti sains fizikal adalah jelas, kerana ia membolehkan untuk mendapatkan bukti praktikal dan bukti kesahihan salah satu teori yang paling maju pada masa itu - molekul-kinetik.

Oleh awal abad kedua puluh, sains dunia telah mencapai tahap yang mencukupi pembangunan untuk kemunculan kemungkinan sebenar pengesahan eksperimen teori Maxwell. Ahli fizik Jerman Otto Stern pada tahun 1920, menggunakan kaedah rasuk molekul, yang dicipta oleh seorang Perancis Lui Dyunoye pada tahun 1911, tahun ini, berjaya mengukur kelajuan pergerakan molekul gas perak. Pengalaman Stern Penyata tuntutan membuktikan kesahihan undang-undang pengedaran Maxwell. Keputusan eksperimen ini mengesahkan penilaian kesetiaan bermakna halaju atom yang mengalir dari andaian andaian yang dibuat oleh Maxwell. Benar, mengenai sifat pengalaman kelajuan tinggi penggredan Stern dapat memberi maklumat sahaja sangat kasar. sains maklumat lanjut terpaksa menunggu sembilan tahun lagi.

Dengan ketepatan yang lebih besar undang-undang pengedaran boleh menyemak Lammert pada tahun 1929, beberapa baik pengalaman Stern dengan melepaskan rasuk molekul melalui sepasang cakera berputar, mempunyai lubang radial dan mengimbangi relatif kepada satu sama lain pada sudut tertentu. Dengan mengubah kelajuan putaran unit dan sudut di antara lubang-lubang, Lammert boleh diasingkan daripada molekul individu rasuk, yang mempunyai prestasi kelajuan yang berbeza. Tetapi ia adalah pengalaman Stern menandakan permulaan kajian eksperimen dalam bidang teori molekul-kinetik.

Pada tahun 1920 setup eksperimen yang pertama telah dicipta untuk eksperimen seperti ini. Ia terdiri daripada sepasang silinder, yang direka secara peribadi oleh Stern. Dalam peranti ini diletakkan platinum rod nipis dengan lapisan perak, dan tersejat dengan memanaskan elektrik paksi. Keadaan vakum telah diwujudkan dalam unit, rasuk yang sempit atom perak diadakan dibuang celah longitudinal memotong permukaan silinder, dan diselesaikan pada skrin luaran khas. Sudah tentu, mesin berada dalam gerakan, dan manakala atom mencapai masa permukaan untuk berubah melalui sudut tertentu. Dengan cara ini, Stern dan menentukan kelajuan pergerakan mereka.

Tetapi ia bukan sahaja satu pencapaian saintifik Otto Stern. Setahun kemudian, dia bekerjasama dengan Walter Gerlach menjalankan eksperimen, yang mengesahkan kehadiran spin atom dan untuk membuktikan hakikat pengkuantuman spatial mereka. Stern-Gerlach eksperimen menuntut penubuhan persediaan eksperimen khas dengan kuat magnet kekal pada dasarnya. Di bawah pengaruh medan magnet yang dihasilkan oleh ini berkuasa komponen zarah asas dipesongkan orientasi mengikut putaran magnet mereka sendiri.