EUGEN GOLDSTEIN: OBJAVY A PRÍSPEVKY - FYZICKÝ - 2026

Eugen Goldstein bol popredný nemecký fyzik, narodený v dnešnom Poľsku v roku 1850. Jeho vedecká práca zahŕňa experimenty s elektrickými javmi v plynoch a katódovými lúčmi.

Goldstein identifikoval existenciu protónov ako rovnaké a opačné poplatky ako elektróny. Tento objav sa uskutočnil experimentovaním s trubicami s katódovým žiarením v roku 1886.

Lúč elektrónov je nasmerovaný z katódy na anódu.

Jedným z jeho najvýznamnejších odkazov bolo objavenie toho, čo je dnes známe ako protóny, spolu s kanálikovými lúčmi, tiež známymi ako anodické alebo pozitívne lúče.

Bol tam Goldsteinov atómový model?

Godlstein nenavrhol atómový model, hoci jeho objavy umožnili vývoj Thomsonovho atómového modelu.

Na druhej strane je niekedy považovaný za objaviteľa protónu, ktorý pozoroval vo vákuových trubiciach, kde pozoroval katódové lúče. Ernesta Rutherforda sa však vo vedeckej komunite považuje za objaviteľa.

Experimenty s katódovým lúčom

Krivky trubíc

Goldstein začal experimentovať s Crookesovými trubicami v 70. rokoch 20. storočia a potom vykonal zmeny v štruktúre, ktorú vyvinul William Crookes v 19. storočí.

Základná štruktúra Crookesovej trubice pozostáva z prázdnej trubice zo skla, v ktorej cirkulujú plyny. Tlak plynov vo vnútri rúrky sa reguluje zmiernením odvádzania vzduchu v nej.

Prístroj má dve kovové časti, jednu na každom konci, ktoré pôsobia ako elektródy, a oba konce sú spojené s externými zdrojmi napätia.

Elektrifikáciou trubice vzduch ionizuje a stáva sa vodičom elektriny. V dôsledku toho plyny žiaria, keď je obvod medzi dvoma koncami trubice uzavretý.

Crookes dospel k záveru, že tento jav je spôsobený existenciou katódových lúčov, to znamená toku elektrónov. Týmto experimentom bola preukázaná existencia elementárnych častíc s negatívnym nábojom v atómoch.

Modifikácia Crookesových trubíc

Goldstein modifikoval štruktúru Crookesovej trubice pridaním niekoľkých perforácií k jednej z kovových katód v trubici.

Okrem toho zopakoval experiment s modifikáciou Crookesovej trubice a zvýšil napätie medzi koncami trubice na niekoľko tisíc voltov.

V tejto novej konfigurácii Goldstein zistil, že trubica emitovala novú žiaru z konca prepichnutej trubice.

Vrcholom je však to, že tieto lúče sa pohybovali v opačnom smere ako katódové lúče a nazývali sa lúčové lúče.

Goldstein dospel k záveru, že okrem katódových lúčov, ktoré cestovali z katódy (záporný náboj) smerom k anóde (kladný náboj), existoval ďalší lúč, ktorý cestoval v opačnom smere, to znamená od anódy smerom ku katóde modifikovanej trubice.

Okrem toho bolo správanie častíc, pokiaľ ide o ich elektrické a magnetické pole, úplne opačné ako správanie katódových lúčov.

Tento nový tok bol pokrstený Goldsteinom ako kanálové lúče. Pretože kanálové lúče sa pohybovali v opačnom smere ako katódové lúče, Goldstein odvodil, že povaha ich elektrického náboja musí byť tiež opačná. To znamená, že lúče kanála boli pozitívne nabité.

Lúče kanálov

Kanálové lúče vznikajú, keď sa katódové lúče zrážajú s atómami v plyne, ktorý je uzavretý vo vnútri skúmavky.

Rovnako nabité častice sa navzájom odpudzujú. Vychádzajúc z tejto bázy elektróny katódového lúča odpudzujú elektróny atómov plynu a tieto sa uvoľňujú zo svojej pôvodnej formácie.

Atómy plynu strácajú svoj záporný náboj a sú pozitívne nabité. Tieto katióny sú priťahované k zápornej elektróde trubice, vzhľadom na prirodzenú príťažlivosť medzi opačnými elektrickými nábojmi.

Goldstein nazval tieto lúče „Kanalstrahlen“, aby odkazovali na náprotivok katódových lúčov. Pozitívne nabité ióny, ktoré vytvárajú kanálové lúče, sa posúvajú smerom k perforovanej katóde, kým cez ňu neprechádzajú, vzhľadom na povahu experimentu.

Preto je tento druh javu vo vedeckom svete známy ako kanálové lúče, pretože prechádzajú cez existujúcu perforáciu v katóde skúmavky.

Modifikácia katódových trubíc

Eseje Eugena Godlsteina tiež významne prispeli k prehĺbeniu technických predstáv o katódových lúčoch.

Experimenty v evakuovaných skúmavkách Goldstein zistil, že katódové lúče môžu vrhať ostré tiene emisií kolmo na plochu pokrytú katódou.

Tento objav bol veľmi užitočný pri úprave dizajnu doteraz používaných katódových trubíc a umiestňovaní konkávnych katód do ich rohov, aby sa produkovali sústredené lúče, ktoré by sa v budúcnosti použili v rôznych aplikáciách.

Kanálové lúče, tiež známe ako anodické lúče alebo pozitívne lúče, závisia priamo od fyzikálno-chemických vlastností plynu, ktorý je obsiahnutý v trubici.

V dôsledku toho bude vzťah medzi elektrickým nábojom a hmotnosťou častíc odlišný v závislosti od povahy plynu, ktorý sa používa počas experimentu.

Týmto záverom sa objasnila skutočnosť, že častice vyšli z vnútra plynu, a nie z anódy elektrifikovanej trubice.

Goldsteinove príspevky

Prvé kroky v objavení protónu

Na základe istoty, že elektrický náboj atómov je neutrálny, urobil Goldstein prvé kroky na overenie existencie kladne nabitých základných častíc.

Základy modernej fyziky

Goldsteinova výskumná práca so sebou priniesla základy modernej fyziky, pretože demonštrácia existencie kanálových lúčov umožnila formalizovať myšlienku, že atómy sa pohybovali rýchlo a so špecifickým pohybovým vzorcom.

Tento typ pojmu bol kľúčom k tomu, čo sa dnes nazýva atómová fyzika, to znamená k fyzike, ktorá študuje chovanie a vlastnosti atómov ako celku.

Štúdia izotopov

Goldsteinove analýzy teda viedli k štúdiu izotopov, napríklad medzi mnohými inými vedeckými aplikáciami, ktoré sú dnes v plnej platnosti.

Vedecká komunita však objav protónu pripisuje novozélandskému chemikovi a fyzikovi Ernestovi Rutherfordovi v polovici roku 1918.

Objav protónu ako náprotivku elektrónu položil základy konštrukcie atómového modelu, ktorý poznáme dnes.

Referencie

1. Experiment s Canal Ray (2016). Obnovené z: byjus.com
2. Atómové a atómové modely (nd). Získané z: recursostic.educacion.es
3. Eugen Goldstein (1998). Encyklopédia Britannica, Inc. Obnovené z: britannica.com
4. Eugen Goldstein (nd). Získané z: chemed.chem.purdue.edu
5. Protón (sf). Havana Kuba. Získané z: ecured.cu
6. Wikipedia, bezplatná encyklopédia (2018). Eugen Goldstein. Obnovené z: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, bezplatná encyklopédia (2018). Krivka trubice. Obnovené z: es.wikipedia.org