ЄВГЕН ГОЛЬДШТЕЙН: ВІДКРИТТЯ ТА ВНЕСКИ - ФІЗИЧНІ - 2025

Євген Гольдштейн був видатним німецьким фізиком, народився в сучасній Польщі в 1850 році. Його наукова робота включає експерименти з електричними явищами в газах і катодних променях.

Гольдштейн визначив існування протонів як рівних і протилежних зарядам електронів. Це відкриття було здійснено шляхом експериментів з катодними променями в 1886 році.

Промінь електронів спрямований від катода до анода.

Одне з його найвидатніших спадщин полягало у відкритті того, що зараз відомо як протони, разом із канальними променями, також відомими як анодні чи позитивні промені.

Чи була атомна модель Гольдштейна?

Годльштайн не запропонував атомну модель, хоча його відкриття дозволили розробити атомну модель Томсона.

З іншого боку, його іноді зараховують до відкривача протона, який він спостерігав у вакуумних трубах, де спостерігав катодні промені. Однак Ернест Резерфорд вважається першовідкривачем у науковій спільноті.

Катодні промені

Круки трубочки

Гольдштейн розпочав свої експерименти з трубами Крукса в 1970-х рр. Потім він вніс зміни в структуру, розроблену Вільямом Крукс в 19 столітті.

Основна структура трубки Крукса складається з порожньої трубки зі скла, всередині якої циркулюють гази. Тиск газів, що знаходяться всередині трубки, регулюється модеруванням евакуації повітря всередині неї.

Апарат має дві металеві частини, по одній на кожному кінці, які виконують роль електродів, а обидва кінці з'єднані із зовнішніми джерелами напруги.

Електрифікуючи трубку, повітря іонізується і стає провідником електрики. Отже, гази стають флуоресцентними, коли контур між двома кінцями трубки закритий.

Крукс зробив висновок, що це явище пояснюється існуванням катодних променів, тобто потоку електронів. За допомогою цього експерименту було продемонстровано існування елементарних частинок з негативним зарядом в атомах.

Модифікація трубок Крукса

Гольдштейн модифікував структуру трубки Крукса, додавши кілька перфорацій одному з металевих катодів у трубі.

Крім того, він повторив експеримент з модифікацією трубки Крукса, збільшуючи напругу між кінцями трубки до кількох тисяч вольт.

За цією новою конфігурацією Гольдштейн виявив, що трубка випромінювала нове сяйво з кінця пробитої трубки.

Однак родзинкою є те, що ці промені рухалися в зворотному напрямку до катодних променів і називалися канальними променями.

Гольдштейн зробив висновок, що крім катодних променів, які рухалися від катода (негативний заряд) у напрямку до анода (позитивний заряд), був ще один промінь, який рухався у зворотному напрямку, тобто від анода до катода модифікованої трубки.

Крім того, поведінка частинок щодо їх електричного і магнітного поля була абсолютно протилежна поведінці катодних променів.

Цей новий потік був охрещений Гольдштейном як промені каналу. Оскільки канальні промені рухалися в протилежному напрямку до катодних променів, Гольдштейн зробив висновок, що природа їх електричного заряду також повинна бути протилежною. Тобто промені каналу були позитивно заряджені.

Канал промені

Канал-промені виникають, коли катодні промені стикаються з атомами газу, який обмежений у пробірці.

Однаково заряджені частинки відштовхуються одна від одної. Починаючи з цієї основи, електрони катодного променя відштовхують електрони атомів газу, а останні вивільняються з початкового утворення.

Атоми газу втрачають негативний заряд і стають позитивно зарядженими. Ці катіони притягуються до негативного електрода трубки, враховуючи природне тяжіння між протилежними електричними зарядами.

Голдштейн назвав ці промені "Канальстраленом", щоб позначити аналог катодних променів. Позитивно заряджені іони, що входять до променів каналу, рухаються у напрямку до перфорованого катода, поки вони не пройдуть через нього, враховуючи характер експерименту.

Отже, цей тип явища відомий у науковому світі як канальні промені, оскільки вони проходять через існуючу перфорацію в катоді дослідницької трубки.

Модифікація катодних труб

Аналогічно, нариси Євгена Годлштайна також значно сприяли поглибленню технічних уявлень про катодні промені.

Шляхом експериментів у евакуйованих трубах Гольдштейн виявив, що катодні промені можуть кидати гострі тіні випромінювання перпендикулярно до області, покритої катодом.

Це відкриття було дуже корисним для модифікації дизайну катодних трубок, які використовувались дотепер, та розміщення увігнутих катодів у їхніх кутах, для отримання сфокусованих променів, які в майбутньому будуть використовуватися в різних сферах застосування.

Канал-промені, також відомі як анодні або позитивні, безпосередньо залежать від фізико-хімічних характеристик газу, який міститься в трубці.

Отже, залежність між електричним зарядом і масою частинок буде різною залежно від природи газу, який використовується під час експерименту.

З цим висновком було з’ясовано той факт, що частинки вийшли зсередини газу, а не анода електрифікованої трубки.

Внески Голдштейна

Перші кроки у відкритті протона

Виходячи з впевненості, що електричний заряд атомів є нейтральним, Гольдштейн зробив перші кроки для перевірки існування позитивно заряджених фундаментальних частинок.

Основи сучасної фізики

Дослідницька робота Гольдштейна принесла із собою основи сучасної фізики, оскільки демонстрація існування канальних променів дозволила формалізувати думку про те, що атоми рухаються швидко та з певним малюнком руху.

Цей тип поняття був ключовим у тому, що зараз відомо як атомна фізика, тобто сфера фізики, яка вивчає поведінку та властивості атомів у всій їх повноті.

Ізотопне дослідження

Таким чином, аналізи Гольдштейна дали початок вивченню ізотопів, наприклад, серед багатьох інших наукових застосувань, які сьогодні набувають повної сили.

Однак наукове співтовариство приписує відкриття протона новозеландському хіміку і фізику Ернесту Резерфорду в середині 1918 року.

Відкриття протона як аналога електрона заклало основи побудови атомної моделі, про яку ми знаємо сьогодні.

Список літератури

1. Експеримент з канальним променем (2016). Відновлено з: byjus.com
2. Моделі атома та атома (nd). Відновлені з: recursostic.educacion.es
3. Євген Гольдштейн (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Відновлено: britannica.com
4. Євген Гольдштейн (другий). Відновлено з: chemed.chem.purdue.edu
5. Протон (sf). Гавана Куба. Відновлено з: eured.cu
6. Вікіпедія, Вільна енциклопедія (2018). Євген Гольдштейн. Відновлено з: es.wikipedia.org
7. Вікіпедія, Вільна енциклопедія (2018). Трубка круків. Відновлено з: es.wikipedia.org