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 восстанавливает волосы нанокосметика?

Как восстанавливает волосы нанокосметика?

Каким только испытаниям не подвергает человек собственные волосы! Режет острым металлом, моет, красит, завивает и укладывает с применением последних достижений химии, безжалостно выдергивает, если как...
Чем хороши кошки? Ода тем, от кого не дождёшься тапочек

Чем хороши кошки? Ода тем, от кого не дождёшься тапо...

Кошка лучше собаки? Риторический вопрос, понятное дело. Для любителей собак ответ однозначный: «Фи эти ваши кошки». Собака — она же преданная, любящая, негордая, ну и прочи...
Волки. Санитары природы или опасные хищники?

Волки. Санитары природы или опасные хищники?

Чтобы жизнь улыбалась волкам — не слыхал, Зря мы любим ее, однолюбы. Вот у смерти — красивый широкий оскал И здоровые, крепкие зубы. (В. Высоцкий «Охота с вертолетов»...
Вкусные рецепты: Будерброды с помидорами., Форель с соусом "Праздничная", Блинчики с яблочным припеком

Вкусные рецепты: Будерброды с помидорами., Форель с ...

Будерброды с помидорами.Яйца отваритъ и натеретъ на крупной тёрке,немного подсолитъ. Сухарики натеретъ чесноком толъко с одной стороны. Чесночную сторону помазатъ хорошо маионезом. Сверху положитъ сло...
Есть ли польза от головоломок?

Есть ли польза от головоломок?

Ваш супруг после работы разгадывает кроссворды, а ребенок по три часа сидит над паззлами? Ваши коллеги то и дело хватают Кубик-рубик, а босс — любитель шахмат? Тогда поздравляю, слабоумие в...
Отдых в Египте

Отдых в Египте

Этот рассказ о нашей с женой поездке в Египет Кстати, это был первый отдых за рубежом, обычно, мы отдыхали на Черном море. На это было несколько причин. Во-первых, не так дорого, как заграницей. Во-вт...
Самое интересное

Как передается ненормальное поведение?

В последнее время по разным изданиям кочует сенсация, начало которой положила статья в газете «...

Куда деваться от чувства вины?

Чувство вины испытывал каждый, кто когда-то обидел родного, кто когда-то испортил некую вещь, а неко...

Как вернуть форму после родов? Личный опыт

Две полоски. Еще 4 теста — и опять две полоски! Ура! Скоро вы станете мамой. Почему-то мн...

Краска для потолка - краска аэрозоль для дома и де

Все чаще и чаще дизайнеры экспериментируют с такой важной частью интерьера, как цвет потол...

Вкусные рецепты: Закусочные сырные кексики с камам

Закусочные сырные кексики с камамбером и копченым лососемЯйца взбить. Продолжая взбивать, добавить н...

Чем знаменателен день 6 мая?

Чего только не случалось 6 мая в разные времена… Целая череда скорбных событий пришлась ...

В чем особенности современных мультфильмов?

Авторитет книг среди детей за последнее время упал, а мультики занимают в детском досуге далеко не п...

Критика - созидание или разрушение?

…Жил человек и никому не нужен был, пока не сделал что-то такое, что можно просмотреть, просл...

Вкусные рецепты: Заливная клубничка, Торт "Во

Заливная клубничкаГотовлю желе, как написано на упаковке: размешиваю хорошенько порошок с кипяченой ...

Как нужно выбирать медцентр в Москве: несколько по

Когда вы оказываетесь перед выбором медицинского центра в Москве, то совершенно не знаете, что именн...



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.