Ανακαλύψεις και συμβολές του Eugen Goldstein

Eugen Goldstein ήταν ένας κορυφαίος Γερμανός φυσικός, γεννημένος στη σημερινή Πολωνία το 1850. Το επιστημονικό έργο του περιλαμβάνει πειράματα με ηλεκτρικά φαινόμενα σε αέρια και καθοδικές ακτίνες.

Ο Goldstein αναγνώρισε την ύπαρξη πρωτονίων ως ίσων και αντίθετων φορτίων στα ηλεκτρόνια. Αυτή η ανακάλυψη πραγματοποιήθηκε με πειραματισμό με σωλήνες καθοδικών ακτίνων, το 1886.

Μία από τις πιο σημαντικές κληρονομιές του ήταν η ανακάλυψη των γνωστών ως πρωτονίων, μαζί με ακτίνες καναλιού, γνωστές και ως ανοδικές ή θετικές ακτίνες..

Ευρετήριο

• 1 Υπήρχε ατομικό μοντέλο Goldstein?
• 2 Πειράματα με κάθοδοι
  • 2.1 Δοκάρια Crookes
  • 2.2 Τροποποίηση των σωλήνων Crookes
• 3 Οι ακτίνες καναλιού
  • 3.1 Τροποποίηση των σωλήνων καθόδου
• 4 Οι συνεισφορές του Goldstein
  • 4.1 Πρώτα βήματα στην ανακάλυψη του πρωτονίου
  • 4.2 Θεμέλια της σύγχρονης φυσικής
  • 4.3 Μελέτη ισοτόπων
• 5 Αναφορές

Υπήρχε ατομικό μοντέλο Goldstein?

Ο Godlstein δεν πρότεινε ένα ατομικό μοντέλο, αν και οι ανακαλύψεις του επέτρεψαν την ανάπτυξη του ατομικού μοντέλου της Thomson.

Από την άλλη πλευρά, μερικές φορές πιστώνεται ως ο ανακαλύπτης του πρωτονίου, τον οποίο παρατηρούμε στους σωλήνες κενού όπου παρατηρούσε τις ακτίνες της καθόδου. Ωστόσο, ο Ernest Rutherford θεωρείται ο ανακαλύπτης στην επιστημονική κοινότητα.

Πειράματα με καθόδους

Κρουνοί σωλήνες

Ο Goldstein ξεκίνησε τα πειράματά του με σωλήνες Crookes κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 70. Στη συνέχεια έκανε τροποποιήσεις στη δομή που ανέπτυξε ο William Crookes τον 19ο αιώνα.

Η βασική δομή του σωλήνα Crookes αποτελείται από ένα κενό σωλήνα από γυαλί, μέσα στον οποίο κυκλοφορούν αέρια. Η πίεση των αερίων στο εσωτερικό του σωλήνα ρυθμίζεται με τον μετριασμό της εκκένωσης του αέρα μέσα σε αυτό.

Η συσκευή διαθέτει δύο μεταλλικά μέρη, ένα σε κάθε άκρο, τα οποία λειτουργούν ως ηλεκτρόδια, και τα δύο άκρα συνδέονται με εξωτερικές πηγές τάσης.

Κατά τον ηλεκτρισμό του σωλήνα, ο ιονισμός του αέρα γίνεται ένας αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας. Ως αποτέλεσμα, τα αέρια καθίστανται φθορίζοντα όταν το κύκλωμα είναι κλειστό μεταξύ των δύο άκρων του σωλήνα.

Ο Crookes κατέληξε στο συμπέρασμα ότι αυτό το φαινόμενο οφείλεται στην ύπαρξη ακτίνων καθόδου, δηλαδή σε ροή ηλεκτρονίων. Με αυτό το πείραμα αποδείχθηκε η ύπαρξη στοιχειωδών σωματιδίων με αρνητικό φορτίο στα άτομα.

Τροποποίηση σωλήνων Crookes

Ο Goldstein τροποποίησε τη δομή του σωλήνα Crookes και πρόσθεσε αρκετές διατρήσεις σε μία από τις μεταλλικές κάθοδοι του σωλήνα.

Επιπλέον, επανέλαβε το πείραμα με την τροποποίηση του σωλήνα Crookes, αυξάνοντας την τάση μεταξύ των άκρων του σωλήνα σε αρκετές χιλιάδες βολτ.

Κάτω από αυτή τη νέα διάταξη, ο Goldstein ανακάλυψε ότι ο σωλήνας εκπέμπει μια νέα λάμψη που ξεκίνησε από το άκρο του σωλήνα που είχε διατρηθεί.

Ωστόσο, το επίκεντρο είναι ότι αυτές οι ακτίνες κινήθηκαν προς την αντίθετη κατεύθυνση από τις ακτίνες της καθόδου και ονομάστηκαν ακτίνες καναλιού.

Goldstein κατέληξε στο συμπέρασμα ότι, εκτός από την καθοδικών ακτίνων που ταξιδεύουν από την κάθοδο (αρνητικό φορτίο) προς την άνοδο (θετικό φορτίο), ήταν μια άλλη δέσμη ταξιδεύει προς την αντίθετη κατεύθυνση, δηλαδή, από την άνοδο προς την κάθοδο του τροποποιημένου σωλήνα.

Επιπλέον, η συμπεριφορά των σωματιδίων σε σχέση με το ηλεκτρικό τους πεδίο και το μαγνητικό πεδίο ήταν εντελώς αντίθετη με εκείνη των ακτίνων καθόδου.

Αυτή η νέα ροή βαφτίστηκε από την Goldstein ως ακτίνες καναλιού. Επειδή οι ακτίνες καναλιού ταξίδευαν προς την αντίθετη κατεύθυνση προς τις ακτίνες της καθόδου, ο Goldstein συμπέρανε ότι η φύση του ηλεκτρικού τους φορτίου πρέπει επίσης να είναι αντίθετη. Δηλαδή, οι ακτίνες του καναλιού είχαν θετική φόρτιση.

Οι ακτίνες καναλιού

Οι ακτίνες καναλιών ανακύπτουν όταν οι ακτίνες της καθόδου συγκρούονται με τα άτομα του αερίου που είναι κλεισμένα εντός του δοκιμαστικού σωλήνα.

Τα σωματίδια με ίσα τέλη απωθεί. Ξεκινώντας από αυτή τη βάση, τα ηλεκτρόνια της καθοδικής ακτίνας απωθούν τα ηλεκτρόνια των ατόμων αερίων και τα τελευταία αποσυνδέονται από τον αρχικό τους σχηματισμό.

Τα άτομα αερίων χάνουν το αρνητικό τους φορτίο και είναι θετικά φορτισμένα. Αυτά τα κατιόντα έλκονται από το αρνητικό ηλεκτρόδιο του σωλήνα, δεδομένης της φυσικής έλξης μεταξύ αντίθετων ηλεκτρικών φορτίων.

Ο Goldstein κάλεσε αυτές τις ακτίνες "Kanalstrahlen", για να αναφερθώ στο αντίστοιχο της καθόδου ακτίνες. Τα θετικά φορτισμένα ιόντα που σχηματίζουν τις ακτίνες καναλιού κινούνται προς την διάτρητη κάθοδο μέχρι να περάσουν, δεδομένης της φύσης του πειράματος.

Ως εκ τούτου, αυτό το είδος φαινομένου είναι γνωστό στον επιστημονικό κόσμο ως ακτίνες καναλιού, καθώς περνούν από την υπάρχουσα διάτρηση στην κάθοδο του σωλήνα μελέτης.

Τροποποίηση των καθοδικών σωλήνων

Ομοίως, τα δοκίμια του Eugen Godlstein συνεισέφεραν με αξιοσημείωτο τρόπο στην εμβάθυνση των τεχνικών αντιλήψεων σχετικά με τις ακτίνες κάθοδος.

Με πειράματα σε εκκενωμένους σωλήνες, Goldstein διαπίστωσε ότι οι καθοδικές ακτίνες θα μπορούσαν να προεξέχουν αιχμηρά εκπομπών σκιές κάθετα προς την περιοχή που καλύπτεται από την κάθοδο.

Αυτή η ανακάλυψη ήταν πολύ χρήσιμο να τροποποιήσετε τη σχεδίαση των σωλήνων καθόδου χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα, και τον τόπο κάθοδοι κοίλη στις γωνίες του, για την παραγωγή εστιασμένες ακτίνες που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε μια ποικιλία εφαρμογών στο μέλλον.

Από την άλλη πλευρά, οι ακτίνες καναλιού, επίσης γνωστές ως ανοδικές ακτίνες ή θετικές ακτίνες, εξαρτώνται άμεσα από τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του αερίου που περιέχεται στο σωλήνα..

Κατά συνέπεια, η σχέση μεταξύ του ηλεκτρικού φορτίου και της μάζας των σωματιδίων θα είναι διαφορετική ανάλογα με τη φύση του αερίου που χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια του πειράματος.

Με αυτό το συμπέρασμα, ξεκαθαρίστηκε το γεγονός ότι τα σωματίδια βγήκαν από το αέριο και όχι η άνοδος του ηλεκτροφόρου σωλήνα.

Οι συνεισφορές του Goldstein

Πρώτα βήματα στην ανακάλυψη του πρωτονίου

Με βάση τη βεβαιότητα ότι το ηλεκτρικό φορτίο των ατόμων είναι ουδέτερο, ο Goldstein έκανε τα πρώτα βήματα για να επιβεβαιώσει την ύπαρξη θετικών σωματιδίων θετικά φορτισμένων.

Θεμέλια της σύγχρονης φυσικής

Η έρευνα του Goldstein έφερε τα θεμέλια της σύγχρονης φυσικής, δεδομένου ότι η απόδειξη για την ύπαρξη των ακτίνων κανάλι επιτρέπεται επισημοποιήσει την ιδέα ότι τα άτομα που κινούνταν γρήγορα και με ένα συγκεκριμένο μοτίβο της κίνησης.

Τέτοιες αντιλήψεις ήταν το κλειδί σε αυτό που σήμερα είναι γνωστό ως ατομική φυσική, δηλαδή, το πεδίο της φυσικής που μελετά τη συμπεριφορά και τις ιδιότητες των ατόμων στο σύνολο της.

Μελέτη ισοτόπων

Έτσι, η ανάλυση του Goldstein οδήγησε στη μελέτη των ισοτόπων, για παράδειγμα, μεταξύ πολλών άλλων επιστημονικών εφαρμογών που ισχύουν σήμερα..

Ωστόσο, η επιστημονική κοινότητα αποδίδει την ανακάλυψη του πρωτονίου στον χημικό του Νέας Ζηλανδίας και στον φυσικό Ernest Rutherford, στα μέσα του 1918.

Η ανακάλυψη του πρωτονίου, ως αντιστάθμισμα του ηλεκτρονίου, έθεσε τα θεμέλια για την κατασκευή του ατομικού μοντέλου που γνωρίζουμε σήμερα.

Αναφορές

1. Canal Ray Experiment (2016). Ανακτήθηκε από: byjus.com
2. Το άτομο και τα ατομικά μοντέλα (s.f.) Ανάκτηση από: recursostic.educacion.es
3. Eugen Goldstein (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Ανακτήθηκε από: britannica.com
4. Eugen Goldstein (s.f.). Ανακτήθηκε από: chemed.chem.purdue.edu
5. Proton (s.f.). Αβάνα, Κούβα Ανακτήθηκε από: ecured.cu
6. Wikipedia, Η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια (2018). Eugen Goldstein. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
7. Wikipedia, Η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια (2018). Crookes σωλήνα. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org