Сөж тақырыбы: 21. Максвелдің және Больцманның таралу заңдары. Штерн және Перенн тәжірибелері

Молекулалардың жылдамдығын тұңғыш рет тәжірибеде 1920 жылы Штерн анықтады. Осы мақсатқа арналған прибор екі коаксиальді цилиндрден тұрады(4-сурет).

4-сурет
Прибордың осі бойынша күміс жалатылған платина жіп керілген. Жіпті электр тогымен қыздырған кезде оның бетімен күмістің атомдары буланып ұшып шығады. Ұшып шыққан атомдардың жылдамдықтары жіптің температурасына сәйкес келген. Жіпті тастап шыққан атомдар радиаль бағытарда қозғалады. Егер приборды айналмалы қозғалысқа келтіретін болсақ, онда жолекулалар шоғынының ізі сыртқы цилиндрдің бетіне қайсыбір шамаға ығысады (4-сурет). Мұның себебі, күміс атомадары цилиндрдің арасындағы саңылаудан ұшып өткенше прибор бұрышына бұрылып үлгереді, нәтижесінде атомдар шоғына қарсы сыртқы цилиндрдің екінші бір учаскесі тап келеді.

Бастапқы және ығысқан күміс жолақтарының ара қашықтығы цилиндр айналасының w бұрыштық жылдамдығымен, прибордың геометриясымен және атомдардың v жылдамдығын өрнектеуге болады. Ұшып өту уақытын арқылы белгілеп, былай жазуға болады:
(5)
Мұндағы теңдеуден v жылдамықты табайық:
(6)
Іздердің ығысуын және прибордың айналыс жылдамдығын өлшеп, атомдардың v жылдамдығын анықтауға болады. Жылдамдықтар бойынша таралудан томдардың қозғалысы күрделене түседі, олардың жылдамдықтары түрліше болып, ығысқан жолақ бұзылады. Іздің профилін зерттей отырып, күміс атомдарының жылдамдықтар бойынша таралуын шамамен есептеуге болады.

Штерн тәжірибесінің нәтижелері Максвелдің таралу заңынан шығатын атомдардың орташа жылдамдығының дұрыстығын дәлелдеді. Таралу заңы дәлірек Ламмерттің тәжірибесінде тексерілді. Таралудың сипаты жайлы бұл тәжірибе тек жуықталған мәліметтерді ғана бере алады.