EUGEN GOLDSTEIN: ODKRYCIA I WKŁAD - FIZYCZNY - 2026

Eugen Goldstein był wybitnym fizykiem niemieckim, urodzonym na terenie dzisiejszej Polski w 1850 r. Jego praca naukowa obejmuje eksperymenty z zjawiskami elektrycznymi w gazach i promieniach katodowych.

Goldstein zidentyfikował istnienie protonów jako równe i przeciwne ładunki elektronom. Odkrycia dokonano w wyniku eksperymentów z lampami katodowymi w 1886 roku.

Wiązka elektronów kierowana jest z katody do anody.

Jedna z jego najwybitniejszych spuścizny polegała na odkryciu tego, co dziś jest znane jako protony, wraz z promieniami kanałowymi, znanymi również jako promienie anodowe lub dodatnie.

Czy istniał model atomowy Goldsteina?

Godlstein nie zaproponował modelu atomowego, chociaż jego odkrycia pozwoliły na opracowanie modelu atomowego Thomsona.

Z drugiej strony jest czasami uznawany za odkrywcę protonu, który obserwował w lampach próżniowych, gdzie obserwował promienie katodowe. Jednak Ernest Rutherford jest uważany za odkrywcę w środowisku naukowym.

Eksperymenty z promieniem katodowym

Rurki Crookesa

Goldstein rozpoczął swoje eksperymenty z rurkami Crookesa w latach 70. Następnie wprowadził modyfikacje do konstrukcji opracowanej przez Williama Crookesa w XIX wieku.

Podstawowa konstrukcja rurki Crookesa składa się z pustej rurki wykonanej ze szkła, wewnątrz której krążą gazy. Ciśnienie gazów wewnątrz rurki jest regulowane poprzez moderowanie ewakuacji powietrza wewnątrz rury.

Aparat ma dwie metalowe części, po jednej na każdym końcu, które działają jak elektrody, a oba końce są podłączone do zewnętrznych źródeł napięcia.

Elektryzując rurkę, powietrze jonizuje i staje się przewodnikiem prądu. W konsekwencji gazy stają się fluorescencyjne, gdy obwód między dwoma końcami rury jest zamknięty.

Crookes doszedł do wniosku, że zjawisko to było spowodowane istnieniem promieni katodowych, czyli przepływem elektronów. Za pomocą tego eksperymentu wykazano istnienie w atomach cząstek elementarnych o ładunku ujemnym.

Modyfikacja rur Crookesa

Goldstein zmodyfikował strukturę rury Crookesa, dodając kilka perforacji do jednej z metalowych katod w rurze.

Ponadto powtórzył eksperyment z modyfikacją lampy Crookesa, zwiększając napięcie między końcami rury do kilku tysięcy woltów.

W tej nowej konfiguracji Goldstein odkrył, że rura emituje nową poświatę z końca rury, która została przebita.

Jednak najważniejsze jest to, że promienie te poruszały się w kierunku przeciwnym do promieni katodowych i nazywane były promieniami kanałowymi.

Goldstein doszedł do wniosku, że oprócz promieni katodowych, które wędrowały od katody (ładunek ujemny) w kierunku anody (ładunek dodatni), istniał jeszcze jeden promień, który wędrował w przeciwnym kierunku, to znaczy od anody do katody zmodyfikowanej lampy.

Ponadto zachowanie cząstek w odniesieniu do ich pola elektrycznego i pola magnetycznego było całkowicie przeciwne do zachowania promieni katodowych.

Ten nowy strumień został ochrzczony przez Goldsteina jako promienie kanałowe. Ponieważ promienie kanałowe wędrowały w przeciwnym kierunku niż promienie katodowe, Goldstein wywnioskował, że natura ich ładunku elektrycznego musi być również odwrotna. Oznacza to, że promienie kanałowe były naładowane dodatnio.

Kanałowe promienie

Promienie kanałowe powstają, gdy promienie katodowe zderzają się z atomami w gazie zamkniętym w probówce.

Równie naładowane cząsteczki odpychają się nawzajem. Począwszy od tej podstawy, elektrony promienia katodowego odpychają elektrony atomów gazu, a te ostatnie są uwalniane z ich pierwotnej formacji.

Atomy gazu tracą ładunek ujemny i stają się naładowane dodatnio. Te kationy są przyciągane do ujemnej elektrody rury, biorąc pod uwagę naturalne przyciąganie między przeciwnymi ładunkami elektrycznymi.

Goldstein nazwał te promienie „Kanalstrahlen” w odniesieniu do odpowiednika promieni katodowych. Dodatnio naładowane jony, które tworzą promienie kanałowe, przemieszczają się w kierunku perforowanej katody, dopóki nie przejdą przez nią, biorąc pod uwagę charakter eksperymentu.

Stąd tego typu zjawisko jest znane w świecie nauki jako promienie kanałowe, ponieważ przechodzą przez istniejącą perforację w katodzie badanej lampy.

Modyfikacja lamp katodowych

Również eseje Eugena Godlsteina przyczyniły się znacząco do pogłębienia technicznych poglądów na temat promieni katodowych.

Eksperymentując z opróżnionymi lampami Goldstein odkrył, że promienie katodowe mogą rzucać ostre cienie emisji prostopadle do obszaru pokrywanego przez katodę.

Odkrycie to było bardzo przydatne do modyfikowania konstrukcji dotychczas stosowanych lamp katodowych oraz do umieszczania w ich rogach wklęsłych katod w celu wytworzenia skupionych promieni, które w przyszłości będą wykorzystywane w różnych zastosowaniach.

Promienie kanałowe, znane również jako promienie anodowe lub promienie dodatnie, zależą bezpośrednio od fizykochemicznych właściwości gazu zawartego w rurze.

W konsekwencji związek między ładunkiem elektrycznym a masą cząstek będzie różny w zależności od rodzaju gazu używanego podczas eksperymentu.

Dzięki temu wnioskowi wyjaśniono, że cząstki wydostały się z wnętrza gazu, a nie z anody naelektryzowanej rury.

Składki Goldsteina

Pierwsze kroki w odkryciu protonu

Opierając się na pewności, że ładunek elektryczny atomów jest obojętny, Goldstein podjął pierwsze kroki w celu zweryfikowania istnienia dodatnio naładowanych cząstek podstawowych.

Podstawy współczesnej fizyki

Prace badawcze Goldsteina przyniosły ze sobą podstawy współczesnej fizyki, ponieważ wykazanie istnienia promieni kanałowych pozwoliło sformalizować pogląd, że atomy poruszają się szybko i zgodnie z określonym wzorem ruchu.

Ten rodzaj pojęcia był kluczowy w tak zwanej fizyce atomowej, czyli dziedzinie fizyki, która bada zachowanie i właściwości atomów w całości.

Badanie izotopów

W ten sposób analizy Goldsteina dały początek badaniu izotopów, na przykład, wśród wielu innych zastosowań naukowych, które są obecnie w pełni aktualne.

Jednak społeczność naukowa przypisuje odkrycie protonu nowozelandzkiemu chemikowi i fizykowi Ernestowi Rutherfordowi w połowie 1918 roku.

Odkrycie protonu, jako odpowiednika elektronu, położyło podwaliny pod budowę znanego nam dzisiaj modelu atomu.

Bibliografia

1. Canal Ray Experiment (2016). Odzyskany z: byjus.com
2. Atom i modele atomowe (nd) Odzyskane z: recursostic.educacion.es
3. Eugen Goldstein (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Źródło: britannica.com
4. Eugen Goldstein (nd). Odzyskany z: chemed.chem.purdue.edu
5. Proton (sf). Hawana Kuba. Odzyskany z: ecured.cu
6. Wikipedia, wolna encyklopedia (2018). Eugen Goldstein. Odzyskane z: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, wolna encyklopedia (2018). Rurka Crookesa. Odzyskane z: es.wikipedia.org