Дәріс. ХХ ғасырдың алғашқы кезеңдеріндегі физикадағы ғылыми революция
Студенттің өзіндік жұмысына арналған сұрақтар
жүктеу/скачать 267,83 Kb.
|
12-13 - дәріс
- Бұл бет үшін навигация:
- Қозғалған орта электродинамикасы және электрондық теория. А. Эйнштейн
| Студенттің өзіндік жұмысына арналған сұрақтар:
1. Салыстырмалылық теорияның пайда болуы мен дамуы. 2. Салыстырмалылық теория туралы түсінікке философиялық күрес. 3. Қозғалған орта электродинамикасының дамуы. 4. Жарық кванттар туралы түсніктердің пайда болуы және сәулелену теориясының дамуы. 5. Атом құрылысы теориясының дамуының басы; Бор атомының теориясы. 6. Кванттық механиканың дамуы. 7. Кванттық механикадағы интерпретацияның дамуы. 8. Кванттық механиканың дамуына үлес қосқан оқымыстылардың өмірбаяндары. Қозғалған орта электродинамикасы және электрондық теория. А. Эйнштейн А. Майкельсон 1881 ж. «Жердің салыстырмалы қозғалысы және эфир» мақаласында эфирге қатысты ешқандай жер қозғалысы бақылана алмағанын айтқан. Бұл мақалаға орасан зор эксперименттік жұмыс қажет болды. Оның негізгі мақсаты эфирге қатысты жер қозғалысын табу, бақылау еді. Ол кезде эфирдің бар екендігіне ешкімнің күмәні болған емес. Тек Жер қозғалғанда эфир қозғалыссыз қала ма, әлде жоқ па деген сұрақ қана түсініксіз болды. Бәріне тоқтамды эксперимент қою керек болды. Оның авторы болған Альберт Абрахам Майкельсон (1852-193.). Эксперименттің мақсаты – жер қозғалысы бағытына және перпендикуляр жіберілген жарық сәулесінің жылдамдығын өлшеу еді. Егер осы жылдамдықтар әр түрлі болса, эфир жермен қозғалмайды, ал егер жылдамдықтар бірдей болатын болса эфир жермен бірге қозғалар еді. Оқымысты өлшеулер үшін жоғарғы сезімтал аспап - өзінің атымен аталған ерекше конструкциялы интерферометрді қолданған. Майкельсон интерферометрінің алғашқы үлгісі Берлиндегі Гельмгольц зертханаларында сынақтан өткен. Алайда, көшедегі қозғалыстар және басқа да кедергілер нақты дәлдікті экспериментке кедергі жасады. Сондықтан интерферометр ендітыныш Потсдамға әкелініп, болашақ телескоптың бетон фундаментіне орнатылды. Экспериментттер жүргізілді. Эфирге қатысты ешқандай Жердің қозғалысы байқалмады. Г.А. Лоренц Майкельсон тәжірибесіндегі есептеулерден қате тауып, ол туралы 1886 жылы ашық жариялады. Бір жыл өткен соң Майкельсон мен Эдвард Морли (1838-1923) тәжірибені жоғарғы дәлдікпен қайталады. Сынабы бар резервуарда жүзіп жүрген тас плитаға интерферометр жөнделіп орнатылды. Көп шағылуларды қолданудан оптикалық жолдың ұзындығы 11 м болды, ол өлшеу дәлдігін 10 есеге арттырды. Тәжірибелер 1887 жылы аяқталды да, оның қорытындысы теріс болып қала берді. Бұл Г.Герц айтқан ойлардан басқа, сол кездегі ой-пікірлерге қайшы келді. 1890 жылы Генрих Герцтің екі маңызды мақаласы жарық көрді. Біріншісінде, Максвеллдің теңдеулеріне сараптама жасайды, дәл осы Герц қазіргі бізге мәлім формулада Максвелл теңдеулерін жазған. Екінші мақаласында, ол Майкелсон-Морли тәжірибесін түсіндіреді. Алайда, бұл мақала басқа фактілерді: Физо тәжірибесі, абберрация, Рентген эксперименттері және т.б. түсіндіре алмайды. Сол кезге лайық жаңа идеяларға негізделген қозғалған орта электродинамикасы бойынша тәжірибелі фактілердің барлық кешенін сипаттайтын басқа теория қажет болды. Бұл теория физика тарихында электрондық теория деген атпен белгілі. Ұлы Максвелл өзінің «Трактатында» атомдық заряд деген идеяға келеді. Оның бұл ойы орындалмады. Керісінше, электр дискреттілігі туралы ойлары дами бастады. 1891 ж. ирланд физигі Джонсон Стоней (1891-1911)«электрон» терминін енгізді. Бірақ бұл термин ғана, ал электр зарядының дискреттілі туралы идеясы Фарадейдің иелігінде. Г.А. Лоренц атомистиканы электр теориясы бұдан бұрынғы жұмыстарында-ақ енгізе бастаған еді. Өзінің докторлық диссертациясында электрленген бөлшектер әсерінің ортасындағы жарық жылдамдығының өзгерісін негіздегісі келген болатын. 1878 жылы дат оқымыстысы Л. Лоренцпен (1829-1891) бірігіп атақты сыну көрсеткіші мен орта тығыздығы арасындағы қатысты қортып шығарады (Лоренц-Лоренц формуласы): , мұндағы - поляризациялану. 1892 жылы Г.А. Лоренц электрондық теорияның негізгі жағдайларын мазмұндаған еді. Оның көзқарасы бойынша әлем заттар мен эфирден тұрады, эфир қозғалмайды деп санайды. Осы негізде ол сол кездегі белгілі (Френель, Физо, Майкельсон-Морли) тәжірибелерін түсіндіруге тырысты. Мұның бірден-бір жолы ұзындық қозғалысы бағыты және оған перпендикуляр болғандағы бойынша өлшенгенде l ұзындықтың теңсіздігі туралы ойлары еді: , мұндағы p – жердің жылдамдығы, - жарық жылдамдығы. Осылай атақты қатынас алынған, кейіннен бұл қатынасты ирланд физигі Дж.Ф. Фицджеральдпен (1851-1901 жж) алынғаны белгілі болды. Дегенмен, бұл классикалық ойлардан алыста еді. Лоренц сонда да масштабты қысқарту гипотезасын сақтап қалады. Осылайша, электродинамикада алғашқы релятивистік қатынас пайда болды: . Басқа релятивистік қорытынды – энергиядан массаның тәуелділігін – 1881 жылы 25-жасар Джозеф Джон Томсон (1856-1940) алған. Осылай, әлемнің электромагниттік көрінісі рамкасында салыстырмалылық теориясының маңызды қорытындылары: ұзындықтың қысқаруы, масса мен энергияның байланысы алынды. Сонымен, әлемді Максвелл электродинамикасы мен Ньютонның механикасыбилейді деп санады. 1895 жылы Лоренцтің «Қозғалған денелердегі электр және оптикалық құбылыстары теориясының тәжірибелері» атты фундаменталды жұмысы жарық көрді. Онда электрондық теория жүйелі мазмұндалған. Лоренц түрленулеріне тоқталайық. 1904 жылы «Жарық жылдамдығынан аз жылдамдықпен қозғалатын жүйелердегі элетромагниттік құбылыстар» атты мақаласында өз түрленулерін жазған еді. Алайда, 4 жыл бұрын ағылшын физик-теоретигі Джозеф Лармор (1857-1942) осы түрленулерді қазір бізге мәлім формада көрсеткен екен. Лармор егер қозғалатын және қозғалмайтын жүйелердің коэффициенттері арасындағы қатынас ; y’=y; z’=z ; болса, Максвелл теңдеулері қозғалатын жүйелерде де өзгеріссіз қалатынын көрсеткен болатын. Осыны Лоренц Лармордан кешірек берді және нақты, дәлірек бере алмады. Сонда да Лоренц түрленулері болып физика тарихында қалды. Бұл атаудың өзін Анри Пуанкаре (1854-1952) берген, ол Лоренцті салыстырмалылық принципін ескермегенін сынап талқылаған. Пуанкаре өзі Лоренц түрленулерін кеңейтіп жазады. Ол жылдамдықтардың қосындысын, электр және магнит өрістеріндегі кернеулік түрленулерін, заряд тығыздығы мен ток тығыздығын және төрт өлшемді релятивистік электродинамиканы алады. Алайда, Лармор да, Лорренц те, Пуанкаре де эфир концепциясына арқалана классикалық электродинамика базасында өз теорияларын дамытты. Олар тәжірибелер топтарына келетін математикалық аппаратты өңдеп берді, оларды түсіндіре алды. Алайда, салыстырмалылық принципін олар табиғаттың жалпылама заңдары ретінде түсінігіне жете қоймады. Кеңістік пен уақыт туралы жаңа ойларды өңдеп шығару үшін фундаменталды мағыналы болатын жарық жылдамдығының шекті мәні және тұрақтылығы туралы мәселені олар көтермеді. Салыстырмалылық теориясының түп негізін құрушысы Альберт Эйнштейн болып саналады. жүктеу/скачать 267,83 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|