Download
1 / 5
E N D
Berend Wilhelm Feddersen (1832 – 1918) ► Pôsobil ako univerzitný profesor v Lipsku. V rokoch 1859 –1862 sériou veľmi premyslených experimentov dokázal kmitavý (oscilačný) charakter iskrového výboja v obvode s kapacitou a indukčnosťou – čo na základe úvah o zachovaní energie predpovedal (roku 1847) Herrmann von Helmholtz. V experimentoch pokračoval a bol vlastne „na krôčik“ blízko k objavu elektromagnetických vĺn. To však zostalo vyhradené Heinrichu Hertzovi. veľmi premyslených pokusov ▼ Originálne schéma jeho experimentu: Kondenzátor („leydenská fľaša“) vpravo bol pripojený na galvanický článok vľavo (W) cez prerušovacie kontakty(g – g’) ovládané zubmi kolesa na zvislej osi dole. Hrubá zvislá doska (A) niesla bubon s prevodovým súkolesím (vľavo – c) roztáčaný regulovaným zostupom závažia (vľavo). Na spoločnej osis kolesom prerušovača bolo zvislé rovinné zrkadielko,ktoré vykonávalo až 100 otáčok za sekundu. Svetelný lúč od iskry (iskrište p – p’) po odrazu od rotujúceho zrkadielka dopadal na fotografickú platňu (P). Táto časť prístroja bola na masívnej oceľovej doske (G) pre potlačenie vibrácií. Celý experiment prebiehal samozrejme v tmavej komore. Pri každom prerušení aj zopnutí kontaktov g – g’ preskočila iskra, ktorej svetelná stopa – rozvinutá v čase – sa zaznamenala na platni. ► - 112 -
Pri otáčaní zrkadla 100 otáčok za sekundu (6000 za minútu) sa odrazený lúč odchýlil o 1° približne za 28 μs. Pri vzdialenosti medzi osou zrkadla a fotografickou platňou ~ 70 cm sa svetelná stopa na platni posunula o 1 cm približne za 22 mikrosekúnd. Dnešným jazykom povedané, aparát Prof. Feddersena možno považovať za akýsi „fotografický osciloskop“. ▼ Prúd v iskrovom výboji má charakter tlmených kmitov – viď obrázky▼ začiatky výbojov: ▼ ▼ ◄ Počas každého výboja prebiehajú kmity postupne sa zmenšujúcej amplitúdy, až zaniknú. Ich frekvencia je určená indukčnosťou (L) a kapacitou (C) podľa Thomsonovho vzťahu (viď ďalší list ►). Tlmenie (rýchlosť poklesu amplitúdy) určuje ohmický odpor (R) celého obvodu. ▲ Jedna z originálnych fotografií Prof. Feddersena (časová os ide odhora dole – foto je otočené o 90°). Zreteľne vidno, ako svetlým zakriveným pásikom na ľavej strane odpovedajú tmavé miesta vpravo a naopak – výboj vyžaruje odlišne z kladnej a zápornej elektródy. Zakrivenie „pásikov“ sa prejavuje vďaka zvislému smeru iskier – lúč bol pohybom zrkadla „rozmietaný“ vo vodorovnej rovine. Na základe historických údajov o Feddersenovom pokuse je možné odhadnúť kapacitu (Leydenská fľaša) na ~ 10 -9 F (1000 pF) a indukčnosť (spojovacie vodiče) na ~ 5 . 10 -6 H (5 μH). Tomu by zodpovedala vlastná frekvencia ~ 2,2 MHz, čiže doba jednoho kmitu okolo 0,5 μs. Na jeho platni by to predstavovalo posun stopy o ~ 0,2 mm, čo bolo pri vtedajšej fotografickej technike (a dosiahnuteľnom zaostrení stopy) mimo možnosť rozlíšenia. Napriek tomu je charakter výboja ako postupnosti tlmených kmitov zreteľne viditeľný a mimo pochybnosť. - 113 -
▼ Joseph John Thomson (1856 – 1940) – významný fyzik, objav elektrónu (1904) Jeho zásluhy sú mnohoraké – bol vynikajúci fyzik – teoretik, ale aj mimoriadne zručný experimentátor. Pochádzal zo sociálne slabších pomerov (nie je v osobnom vzťahu s Williamom Thomsonom, neskorším Lordom Kelvinom - viď list č.30 - ide o zhodu mien). Ako študent v Cambridge sa umiestnil 2. v poradí (tzv. „Second Wrangler“) u veľmi prísnej záverečnej skúšky z matematiky (predstihol ho iba Joseph Larmor – tiež neskorší významný fyzik a Nobelovský laureát) a dostal hodnotné štipendium pre pokračovanie v štúdiu. V roku 1906 J. J. Thomson získal Nobelovu cenu za fyziku. Stál u zrodu dodnes známej a prestížnej Cavendish Laboratory– súčasti univerzity v Cambridge. Cavendish Laboratory „vychovala“ za 85 rokov (1904 – 1989) 29 Nobelovských laureátov ! ▼ (pamätná doska k 100.výročiu) ►Pre výpočet frekvencie vlastných kmitov (f) v elektrickom rezonančnom obvode zloženom z indukčnosti (L) a kapacity (C) sa používa (za predpokladu nízkeho tlmenia, teda malého ohmického odporu) Thomsonov vzťah: (tento vzťah ale odvodil William Thomson, neskorší Lord Kelvin) Frekvencia f - v Hz, indukčnosť L – v H (Henry), kapacita C – vo F (Farad). - 114 -
Zachovaná pôvodná aparatúra Prof. J. J. Thomsona, pomocou ktorej dokázal (1904) existenciu elektrónu a určil jeho základné fyzikálne parametre (náboj e a hmotnosť m). Dnešné označenie „elektrón“ zaviedol írsky fyzik G. J. Stoney. ▼ ▲ Originálna fotografia Prof. J. J. Thomsona pri práci v laboratóriu (podľa výroku Wilhelma Conrada Röntgena bol v tých časoch „zlatý vek fyziky“, keď pre zásadné objavy stačilo ako laboratórne vybavenie: výveva, galvanometer, lanko a pečatný vosk, plus zručný mechanik a fúkač skla). Vyčerpaná „Thomsonova trubica“: ► zväzok elektrónov (pôvodne označované ako „katódové lúče“) emitovaný katódou (vľavo) sa vychyluje elektrickým poľom (napätie sa privádzalo na pomocné elektródy A, B), prípadne magnetickým poľom budeným vonkajšími cievkami (nenakreslené). Na tienítku (S) bolo možné merať výchýlenie „elektrónového lúča“. Bola to vlastne predchodkyňa dnešných obrazoviek, aj keď účel bol iný. - 115 -
