Что такое молекулярный пучок

Чтобы понять, как он получается, нужно вернуться к картине движения молекул в газе. Из-за хаотичности столкновений траектория полета каждой молекулы представляет собой зигзагообразную линию. Для величины расстояния I между двумя столкновениями существует определенный закон распределения. Если суммировать очень большое число величин h; h; h... и разделить результат на число столкновений, то независимо от того, с какой молекулой проделана эта мысленная операция, всегда получится одна и та же величина, называемая средней длиной свободного пробега. Из кинетической теории газов следует, что она обратно пропорциональна давлению газа. Средняя длина свободного пробега играет весьма важную роль в устройствах для получения молекулярного пучка.

Представим себе сосуд, разделенный непроницаемой перегородкой на две камеры. В левой камере заключен какой-то газ, а в правой поддерживается вакуум. Проделаем теперь в перегородке щель, через которую может проходить газ, и рассмотрим два случая.

Первый случай. Если размеры щели значительно превышают длину свободного пробега, то масса газа устремится из левой камеры в правую, образуя расширяющуюся вследствие столкновений струю. Такое истечение газа описывается законами аэродинамики и не имеет ничего общего с молекулярным пучком.

Второй случай. Уменьшим давление газа в левой камере настолько, чтобы длина свободного пробега молекул превысила размеры щели. При таких условиях молекула газа, пролетая через щель, не успеет столкнуться с другой молекулой и, выйдя в область вакуума, будет продолжать прямолинейное движение до столкновения со стенкой сосуда. Такое истечение газа называется эффузионным. Вылетающие через щель молекулы почти никогда не встретятся (исключением будут только те крайне редкие случаи, когда быстрые молекулы догоняют медленные, летящие по той же самой траектории). В то же время из-за хаотичности движения частиц в левой камере направление вылета отдельных молекул будет самым различным.

Итак, если размеры щели меньше длины свободного пробега, получается «излучатель» отдельных молекул, движение которых происходит совершенно независимо. Если теперь поставить на пути молекул диафрагмы, то можно выделить узкий, почти параллельный пучок молекул.

С этим пучком можно проделать много интересных и важных опытов. Еще в 1911 г. Л. Дюнуае экспериментально подтвердил опытами с молекулярным пучком одно из основных положений кинетической теории газа — прямолинейность движения молекул в промежутках между столкновениями. Сейчас такой опыт показался бы даже несколько наивным, но в свое время он сыграл важную роль в экспериментальном обосновании теории. (Следует заметить, что на самом деле из-за сил земного тяготения траектории полета молекул отличаются, хотя и очень мало, от прямых линий. Этот эффект был обнаружен позднее в более тонких опытах с очень узкими пучками).

Необходимо подчеркнуть одно крайне важное свойство молекулярного пучка, которое позволило поставить еще более важные для науки опыты. Дело в том, что вылетающие через щель молекулы сохраняют то же распределение по энергиям и скоростям, которое они имели внутри камеры. Можно сказать поэтому, что молекулярный пучок — это просто образец газа, взятый из камеры-источника в очень удобном для исследования виде. Легко понять, что это дает возможность экспериментальной проверки фундаментальнейшего закона кинетической теории газов, теоретически выведенного Максвеллом,— закона распределения молекул по скоростям. Гакой опыт был впервые проделан Б. Ламбертом в 1929 г. Ввиду особенной важности вопроса эксперименты в той или иной форме проводились позже неоднократно, показывая один и тот же результат. В настоящее время справедливость закона не подвергается сомнению, поэтому если при исследовании какого-либо объекта обнаруживают отклонения от него, то это свидетельствует о присутствии в изучаемом веществе молекул другого «сорта». Именно таким способом были, например, определены в парах LiF, LiBr и LiCI димеры и тримеры соответствующих молекул.

Все же самый яркий момент в истории исследований молекулярного пучка — это опыты О. Штерна и В. Герлаха (1921 г.) с пучками атомов серебра в сильном неоднородном магнитном поле. Они доказали пространственное квантование магнитных моментов атомов и послужили одной из экспериментальных основ квантовой механики, науки, играющей ведущую роль в современной физике.

Трудно даже перечислить в журнальной статье те многообразные возможности, которые открывает применение методики молекулярного пучка в самых различных областях экспериментальной науки.


Источник - сборка мебели зевс.
00:19 15.12.2016



Отзывы и комментарии
Ваше имя (псевдоним):
Проверка на спам:

Введите символы с картинки:



Как перестать переживать?

Как перестать переживать?

Большинство людей, сталкиваясь с непростыми для них ситуациями, испытывают негативные эмоции. Когда-то это просто вспышка, когда-то люди застревают в этом, и эмоции начинают мешать двигаться дальше&he...
Шалфей для зачатия

Шалфей для зачатия

С давних времен люди считали шалфей хранилищем фитогормонов, но как эти элементы влияют на организм, до конца наукой не изучено. Считается, что они играют роль катализаторов. По своему строению фитого...
Как были написаны песни про Гуд-бай-Америку, снежных волков и гороховые зёрна? Ко дню рождения Вячеслава Бутусова

Как были написаны песни про Гуд-бай-Америку, снежных...

15 октября 2012 года возраст бывшего капитана НАУТИЛУСА и нынешнего лидера Ю-ПИТЕРА переваливает за полтинник. А ведь когда-то песни Вячеслава Бутусова считались гимнами молодёжи и казались страш...
Вкусные рецепты: Трюфели с инжиром "райский СОБЛАЗН", Салат "Дуэт", Соус к печёночным оладьям

Вкусные рецепты: Трюфели с инжиром "райский СОБ...

Трюфели с инжиром "райский СОБЛАЗН"Инжир замочить не надолго в кипятке, затем остудить (можно просушить бумажным полотенцем). На водяной бане (или в микроволновке) растопитьшоколад (лучше тёмный), мож...
Вкусные рецепты: Cалат "Кольраби с шампиньонами", лепешки с черемшой и копченым чечилом (почти кутабы), Щи боярские

Вкусные рецепты: Cалат "Кольраби с шампиньонами...

Cалат "Кольраби с шампиньонами"Кольраби нарезать соломкой (или натереть на тёрке, как на корейскую), посолить, поперчить, сбрызнуть соком лимона(или лайма), добавив чуть бальзамико, затем сахар - пере...
Существуют ли «дети-волки»?

Существуют ли «дети-волки»?

«Волчица с пастью кровавой На белом, белом столбе, Тебе, увенчанной славой, По праву привет тебе. С тобою младенцы, два брата, К сосцам стремятся припасть. Они не люди, волчата, У них звериная ...
Читаемые

Правосудие на Руси. Кто был первым каторжником в Р

Всегда все начинается с чего-то конкретного и определенного. И всегда бывает кто-то первый, стоящий ...

Раскрутка вашего сайта с помощью бесплатных ката

В этой статье я изложил море интересной информации об эффективной раскрутке сайта. Данная статья...

Манипуляция ссылкой на авторитет. Как ей противост

Эксперимент Стэнли Милгрэма В опыте участвовали три человека, назовем их: экспериментатор, испытуем...

Карты памяти

Наличие (возможность подключения) карты памяти позволяет хранить фотографии, клипы и т. п. Существую...

Что можно приготовить у рыбацкого костра?

У нас на Волге, считай, все рыбаки. Одни, так сказать, «из любви к искусству», другие&nb...

Вкусные рецепты: Салат "Горка", Пампушки

Салат "Горка"Вся загадка и прелесть салата в том, что все укладывается слоями, и желательно это дела...

Какими математическими фокусами можно удивить друз

Что делает любую магию интригующей и увлекательной? Зрители нечасто могут похвастаться тем, что пони...

SMM-менеджер: каким он должен быть? Мнение работод

Посылом к появлению этой статьи послужила другая статья из «интернетов». В ней расс...

Цитоплазматическая мужская стерильность

Одним из самых ярких примеров цитоплазматической наследственности можно считать цитоплазматическую м...

Альтернативный Голливуд, или Почему Николсон отказ

Не трудно догадаться, что процесс подбора актеров является одной из важнейших составляющих на первом...



О информационном портале:

Наш портал является ресурсом, который включает в себя широкий каталог познавательных и занимательных статей. Каждый посетитель отыщет для себя что-нибудь нужное. Адаптированный дизайн дает возможность вам максимально быстро находить подходящую информацию. Самые разнообразные тематические статьи дают возможность вам совершенствоваться в той или иной сфере. Быть более начитанным и грамотным. Современный дизайн сайта позволяет просматривать статьи на всех существующих планшетах. Теперь найти нужную информацию стало просто.

Мы подобрали для вас полезные и отличные статьи. У нас сайте вы отыщите ответы на необходимые для вас вопросы. Простая система поиска дает возможность вам не тратя время отыскать нужную информацию. Адаптированный дизайн позволяет вам просматривать информацию на любых гаджетах. Теперь, поиск актуальной информации будет занимать у вас секунды.