EUGEN GOLDSTEIN: OBJEVY A PŘÍSPĚVKY - FYZICKÝ - 2025

Eugen Goldstein byl prominentní německý fyzik, narozený v dnešním Polsku v roce 1850. Jeho vědecká práce zahrnuje experimenty s elektrickými jevy v plynech a katodovými paprsky.

Goldstein identifikoval existenci protonů jako stejné a opačné náboje jako elektrony. Tento objev byl učiněn experimentováním s katodovými trubicemi v roce 1886.

Paprsek elektronů směřuje z katody do anody.

Jeden z jeho nejvýznamnějších dědictví spočíval v objevu toho, co je dnes známo jako protony, spolu s paprsky kanálu, také známými jako anodické nebo pozitivní paprsky.

Byl tam atomový model Goldsteina?

Godlstein nenavrhoval atomový model, ačkoli jeho objevy umožnily vývoj Thomsonova atomového modelu.

Na druhé straně je někdy považován za objevitele protonu, který pozoroval ve vakuových trubicích, kde pozoroval katodové paprsky. Ernest Rutherford je však považován za objevitele ve vědecké komunitě.

Experimenty s katodovým paprskem

Crookesovy trubice

Goldstein začal experimentovat s Crookesovými trubicemi v 70. letech 20. století a poté provedl úpravy struktury vyvinuté Williamem Crookesem v 19. století.

Základní struktura Crookesovy trubky sestává z prázdné trubky vyrobené ze skla, uvnitř které cirkulují plyny. Tlak plynů uvnitř trubice je regulován zmírněním evakuace vzduchu uvnitř trubice.

Zařízení má dvě kovové části, jednu na každém konci, které působí jako elektrody, a oba konce jsou připojeny k externím zdrojům napětí.

Elektrifikací trubice vzduch ionizuje a stává se vodičem elektřiny. V důsledku toho plyny fluoreskují, když je obvod mezi dvěma konci trubice uzavřen.

Crookes došel k závěru, že tento jev byl způsoben existencí katodových paprsků, tj. Toku elektronů. Tímto experimentem byla prokázána existence elementárních částic s negativním nábojem v atomech.

Modifikace Crookesových trubic

Goldstein modifikoval strukturu Crookesovy trubice a přidal několik perforací k jedné z kovových katod v trubici.

Kromě toho opakoval experiment s úpravou Crookesovy trubice a zvýšil napětí mezi konci trubice na několik tisíc voltů.

V této nové konfiguraci Goldstein zjistil, že trubice vyzařovala novou záři z konce trubice, která byla propíchnuta.

Vrcholem však je, že tyto paprsky se pohybovaly v opačném směru než katodové paprsky a nazývaly se paprsky kanálu.

Goldstein dospěl k závěru, že kromě katodových paprsků, které putovaly z katody (záporný náboj) směrem k anodě (pozitivní náboj), existoval další paprsek, který cestoval v opačném směru, tj. Od anody směrem ke katodě modifikované trubice.

Kromě toho bylo chování částic s ohledem na jejich elektrické pole a magnetické pole naprosto opačné než chování katodových paprsků.

Tento nový tok byl pokřtěn Goldsteinem jako paprsky kanálu. Protože kanálové paprsky se pohybovaly v opačném směru než katodové paprsky, Goldstein usoudil, že povaha jejich elektrického náboje musí být také opačná. To znamená, že paprsky kanálu byly kladně nabity.

Paprsky kanálů

Paprskové paprsky vznikají, když se katodové paprsky srazí s atomy v plynu, který je uzavřen ve zkumavce.

Rovněž nabité částice se navzájem odpuzují. Počínaje touto základnou, elektrony katodového paprsku odpuzují elektrony atomů plynu a ty se uvolňují ze své původní formace.

Atomy plynů ztrácejí svůj záporný náboj a jsou kladně nabity. Tyto kationty jsou přitahovány k záporné elektrodě trubice, vzhledem k přirozené přitažlivosti mezi opačnými elektrickými náboji.

Goldstein jmenoval tyto paprsky “Kanalstrahlen” odkazovat se na protějšek katodových paprsků. Pozitivně nabité ionty, které tvoří paprsky kanálu, se pohybují směrem k perforované katodě, dokud jimi neprocházejí, vzhledem k povaze experimentu.

Proto je tento typ jevu ve vědeckém světě znám jako kanálové paprsky, protože procházejí existující perforací v katodě studené trubice.

Modifikace katodových zkumavek

Eseje Eugena Godlsteina rovněž významně přispěly k prohloubení technických představ o katodových paprscích.

Experimenty v evakuovaných zkumavkách Goldstein zjistil, že katodové paprsky mohou vrhat ostré stíny emisí kolmo k oblasti pokryté katodou.

Tento objev byl velmi užitečný pro úpravu designu dosud používaných katodových trubic a pro umístění konkávních katod do jejich rohů, aby se vytvořily soustředěné paprsky, které by se v budoucnu mohly použít v různých aplikacích.

Kanálové paprsky, také známé jako anodické nebo pozitivní paprsky, závisí přímo na fyzikálně-chemických vlastnostech plynu obsaženého v trubici.

V důsledku toho se bude vztah mezi elektrickým nábojem a hmotností částic lišit v závislosti na povaze plynu, který se používá během experimentu.

Tímto závěrem byla objasněna skutečnost, že částice vyšly z vnitřku plynu, a nikoli z anody elektrifikované trubice.

Goldsteinovy ​​příspěvky

První kroky v objevu protonu

Na základě jistoty, že elektrický náboj atomů je neutrální, učinil Goldstein první kroky k ověření existence pozitivně nabitých základních částic.

Základy moderní fyziky

Goldsteinova výzkumná práce s sebou přinesla základy moderní fyziky, protože demonstrace existence kanálových paprsků umožnila formalizovat myšlenku, že atomy se pohybovaly rychle a se specifickým vzorcem pohybu.

Tento typ pojmu byl klíčem k tomu, co je dnes známé jako atomová fyzika, tj. Pole fyziky, které studuje chování a vlastnosti atomů jako celek.

Izotopová studie

Goldsteinovy ​​analýzy tedy vedly ke studiu izotopů, například mezi mnoha dalšími vědeckými aplikacemi, které jsou dnes plně v platnosti.

Vědecká komunita však objev protonu přisuzuje novozélandskému chemikovi a fyzikovi Ernestu Rutherfordovi v polovině roku 1918.

Objev protonu jako protějšku elektronu položil základy konstrukce atomového modelu, který dnes známe.

Reference

1. Experiment s Canal Ray (2016). Obnoveno z: byjus.com
2. Atomové a atomové modely (nd)
3. Eugen Goldstein (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Obnoveno z: britannica.com
4. Eugen Goldstein (nd). Obnoveno z: chemed.chem.purdue.edu
5. Proton (sf). Havana Kuba. Obnoveno z: ecured.cu
6. Wikipedia, The Encyclopedia Free (2018). Eugen Goldstein. Obnoveno z: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Encyclopedia Free (2018). Crookesova trubice. Obnoveno z: es.wikipedia.org