Январь 19th, 2009 by iw Posted in Маховик и магнит одновременно
Описывая фотоэффект, мы, по сути дела, встретились с еще одной (четвертой) элементарной частицей — квантом энергии, иди фотоном. Правда, она существенно отличается от трех первых — движется только со скоростью света, 3-Ю8 м/с, ее кинетическая энергия £ и импульс р зависят от частоты v (или длины волны К), которая соответствует этой частице: E=hv, р = АД. Постоянная Планка является одной из основных универсальных физических констант; ее величина получена на основании многочисленных (в том числе описанных нами) экспериментальных исследований. Однако фотон не может быть строительным блоком вещества, ибо всегда движется с одной и той же скоростью — 300 000 км/с.
Вернемся теперь к трем уже известным нам элементарным частицам: электрону, протону и нейтрону. Эти частицы мы можем наблюдать лишь косвенно — по следам их воздействия, например в камере Вильсона или на фотопластинке. Из рассмотренных опытов мы знаем, что эти частицы по своим размерам гораздо меньше атомов или молекул, и никакой, даже самый совершенный, микроскоп не дает нам возможности увидеть их. Поэтому их часто называют субмикроскопическими или субатомными частицами. Но в описанных экспериментах ничто не говорило о том, что эти частицы по своим свойствам отличаются от строго симметричных шариков, которые, кроме того, могут быть электрически заряженными (электрон и протон).
Декабрь 15th, 2008 by iw Posted in Маховик и магнит одновременно
Однако более тонкие эксперименты показали, что свойства этих частиц весьма сложны. Так, частицы имеют собственный момент количества движения, или момент импульса (спин), и собственный магнитный момент, т. е. они ведут себя как маховик, вдоль оси вращения которого расположен стержневой магнит. Экспериментально проще всего установить наличие спина и магнитного момента у протонов и электронов. Вращающееся маховое колесо с незакрепленной жестко осью (вспомним, например, хотя бы детскую игрушку волчок) постепенно изменяет, направление своей оси, если его запустить, несколько отклонив ось от вертикали. Такое круговое движение оси (прецессия) обусловлено действием земного тяготения: его влияние можно отразить, приложив к центру тяжести маховика вертикально направленную силу; в таком случае, если ось вращения маховика не совпадает с вертикалью, эта сила стремится опрокинуть маховик. Однако этому препятствует закон cоxpaнения момента импульса, связанного с вращательным движением маховика,— в результате центр тяжести маховика не опускается, а перемещается непрерывно по окружности на одной и той же высоте (если, пренебречь влиянием трения). Частота этого медленного кругового движения оси (частота прецессии) всегда меньше, чем частота (число оборотов в единицу времени) вращения маховика.
Ноябрь 30th, 2008 by iw Posted in Маховик и магнит одновременно
Легкий электрон в таком же магнитном поле имеет гораздо более высокую частоту прецессии: при величине магнитного поля 1 Т она равна 28 МГц (длина волны близка к 1 см). Для подобных измерений необходимо выбирать вещества, в которых есть
Не спаренные электроны например, растворы некоторых солей или парамагнитные кристаллы. Труднее измерить частоту свободного нейтрона. Для этого необходимо собрать нейтроны в пучок и пропустить его вдоль двух сильно намагниченных стальных блоков, направления магнитных волей которых противоположны. При этом исходный пучок расщепляется и вдоль каждого блока переходит равное число нейтронов. Если в пространстве блоками на нейтроны кроме постоянного магнитного поля, создаваемого этими блоками, действует еще высоко частотное магнитное поле определенной частоты то ориентация магнитных моментов части нейтронов изменяется на 180° и пучок преимущественно приходит вдоль второго блока. Тогда детектор нейтрона помещенный за этим блоком, зарегистрирует увеличение интенсивности выходящего нейтронного пучка. При величине магнитного поля 1 Т частота прецессии нейтронов составляет 29,5 МГЦ. С помощью таких экспериментов было доказано наличие магнитного момента и момента импульса у трех основных элементарных частиц. Однако описанным способом нельзя измерить величины магнитного момента и момента импульса по отдельности, поскольку частота прецессии зависит только от отношения этих двух величин.