Електронна теорія Лоренца

Ще до відкриття електрона голландський фізик Генріх Антон Лоренц (1853-1928) почав розробляти теорію електричного будови речовини.
Історія створення електронної теорії починається з вивчення Лоренцем електромагнітної теорії Максвелла. Намагаючись розкрити загадку електромагнітного поля, він прийшов до думки, що теорія Максвелла потребує доповнення, оскільки в ній основна увага перенесено з зарядів на простір між ними і зовсім не враховується будова речовини. Лоренц запропонував вважати, що всі молекули речовини складаються з електрично заряджених частинок. Заряди ці рівні за величиною і протилежні за знаком. При прискоренні чи уповільненні їх руху вони випромінюють електромагнітні хвилі, які розповсюджуються в просторі зі швидкістю світла. Електромагнітне поле, в свою чергу, впливає на ці заряди. Ця взаємодія, у відповідності з теорією Максвелла, поширюється з кінцевою швидкістю.
Таким чином, Лоренц у своїй теорії здійснив синтез ідей теорії поля і електронної будови речовини. У 1878 р вийшла стаття Лоренца “Про співвідношення між швидкістю поширення світла і щільністю і складом середовища”, в якій на основі електронної теорії виводиться знамените співвідношення між показником заломлення і щільністю середовища. У цій роботі Лоренц розвиває теорію дисперсії середовища. Цей рік вважають роком народження електронної теорії, хоча остаточно вона була розроблена і завершена вже після відкриття електрона і будови атома в кінці XIX – початку XX ст.
У той час здавалося, що класична електронна теорія Лоренца може пояснити всі явища природи на електромагнітної основі і, таким чином, створити закінчену і струнку електромагнітну картину світу замість изжившей себе механістичної. У промові, виголошеній в 1900 р в Королівському інституті, Кельвін оповістив учений світ про те, що наука, подолавши всі “рифи” і “мілини”, увійшла в спокійну гавань, тепер залишається тільки уточнювати деталі. Однак він не міг не сказати про двох “хмарках” на ясному небосхилі науки: це труднощі в теорії випромінювання і в поясненні досвіду Майкельсона. Труднощі в теорії випромінювання привели Планка до гіпотези квантів, а труднощі при поясненні досвіду Майкельсона були дозволені Ейнштейном завдяки створенню теорії відносності в 1905 р Фізика підійшла до чергового великого рубежу.
Дискусія про природу катодних променів привела не тільки до відкриття електрона, але ще до одного чудовому відкриття, яке належить Вільгельму Конраду Рентгену (1845-1923). Рентген, як і всі німецькі фізики, дотримувався поглядів Ленарда на природу катодних променів, вважаючи, що це хвилі. Проводячи досліди з катодними променями, Рентген зауважив, що фотографічні пластинки, поміщені поблизу розрядної трубки і захищені від світла звичайним способом, виявлялися засвіченими. Це можна було пояснити дією катодних променів, так як катодна трубка не мала алюмінієвого віконця, як в дослідах Ленарда, через яке могли виходити катодні промені. Очевидно, що спостерігалося якесь нове явище. Слід зауважити, що про те, що не можна залишати фотопластинки близько працюючої катодного-променевої трубки, знали багато вчених – вони засвічуються. Але ніхто не задавався питанням, чому це відбувається, звикли, приймали це як факт і прибирали пластинки, щоб не засвітити їх. Незвичайне стало звичайним. Потрібно було володіти наївністю і мудрістю одночасно, щоб побачити це незвичайне і спробувати зрозуміти його. Це і було зроблено Рентгеном.
Що це не катодні промені, Рентген зрозумів відразу. Однак продовжив експерименти і виявив, що, якщо розрядну трубку обернути чорним картоном і помістити поблизу неї паперовий екран, змочений з одного боку платино-сінеродістим барієм, то при кожному розряді трубки екран світиться, причому незалежно від того, якою стороною екран повернений до трубки. Рентген поміщає між екраном і трубкою різні предмети: книгу, скло, колоду карт, все, що виявилося під рукою – екран світиться. І, нарешті, підносить до екрану листок станіолю, затиснутий пальцями, і бачить на екрані силует кісток своєї руки. Можна уявити, що він при цьому випробував! Це було перше в історії рентгеноскопічне дослідження.
Нові промені Рентген назвав Х-променями. Подальші дослідження показали, що Х-промені викликають флюорісценцію (свічення) не тільки платино-сінеродістого барію, а й інших флюорісцірующіх речовин, вони вільно проходять і через порошки, і через кристали, не відчуваючи при цьому ні відображення, ні заломлення. Їх неможливо сконцентрувати лінзою. Стало зрозумілим, що Х-промені виникають в точці, де катодні промені соударяются зі склом трубки. Це видно по тому, що при відхиленні катодних променів в магнітному полі точки виникнення катодних променів теж зміщуються. Для утворення Х-променів не обов’язково, щоб катодні промені соударяющихся зі склом, їх можна спостерігати і в розрядної трубці, виготовленої з алюмінію.
Природа променів залишалася загадкою. Ясно тільки, що це не катодні промені, не ультрафіолетові, що не світлові. Чи не можуть ці промені бути поздовжніми коливаннями ефіру? Цим припущенням закінчується перша робота Рентгена про Х-променях, докладені в грудні 1895 у Фізичному інституті Вюрцбургского університету. Робота була опублікована під назвою “Про новий вигляді променів. Попереднє повідомлення” і розіслана всім провідним фізикам Європи.
Відкриття викликало величезний резонанс, і мало яке інше відкриття знайшло настільки швидке застосування в медицині та промисловості. За нього Рентгену в 1901 р була присуджена перша Нобелівська премія з фізики. Подальші дослідження показали, що Х-промені, або, як ми їх тепер називаємо, рентгенівські промені, представляють електромагнітні хвилі, довжини хвиль яких в середньому в тисячу разів менше довжини хвилі видимого світла, тобто набагато коротше довжин хвиль ультрафіолетового випромінювання.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Електронна теорія Лоренца