Реферат Гордость российской науки великий русский физик Александр Григорьевич Столетов

Введение

Рисунок 1 А.Г.Столетов

Данный реферат посвящен выдающемуся русскому ученому Александру Григорьевичу Столетову. Цель данной работы состоит в изучении деятельности А.Г. Столетова. Социальная значимость темы определяется тем, что русскому физику, гордости российской науки, Столетову А.Г. в 2014 году исполняется 175 лет. Интерес к этой теме обусловлен тем, что работы Столетова, созданные более 140 лет назад, очень значимы и в наше время. Все работы Столетова, как строго научные, так и литературные, отличаются замечательным изяществом мысли и выполнения.

К числу основных задач моей работы относятся исследование опытов, которые поставлены Столетовым и изучение выводов, сделанных А.Г.Столетовым.

1. Биография А. Г. Столетова

А. Г. Столетов организовал физический кружок, который работал у него на квартире. На кружке читались рефераты, велись оживлённые споры, обсуждались исследовательские работы. А. Г. Столетов объединил вокруг себя молодых физиков; первыми его учениками были знаменитые впоследствии русские учёные Н. А. Умов, Н. Е. Жуковский и многие другие. Его кружок посещали знаменитый астроном Ф. А. Бредихин, профессор В. Я. Цингер, механик Ф. А. Слудский. Состав кружка А. Г. Столетова вскоре пополнился математиками; программа его дополнилась математическими вопросами. Этот кружок в 1881 г. слился с физическим отделением Общества любителей естествознания по предложению самого А. Г. Столетова, который тогда был избран его председателем.

Признание пришло к А.Г. Столетову только в 30-х годах 20 века. Издано полное собрание трудов ученого, перед здани­ем физического факультета Мо­сковского университета стоит памятник Столетову. О Столе­тове написаны книги. Его име­нем названа улица в Москве. Наиболее способным студен­там-физикам назначаются столетовские стипендии. Имена Столетовых написаны и на памятной доске, установ­ленной на здании бывшей гим­назии во Владимире, в актовом зале которой братья Столетовы получили первые в своей жизни Золотые медали.

Измерения производились зеркальным гальванометром G, источником тока В служили гальванические батареи из разного числа элементов. В опытах ученый менял знак заряда на металлической пластине с отрицательного на положительный, на пути световых лучей помещал непрозрачный экран (пластинку из картона, металла и др.), стеклянную пластинку. При этих производимых друг за другом исследованиях фотоэффект не наблюдался. Экраны из кварца, льда вследствие поглощения длинноволновой части излучения только ослабляли наблюдаемый эффект. Отсюда ученый делает вывод, что фотоэффект вызывается главным образом ультрафиолетовыми лучами. При прочих равных условиях фототок возрастал при зачистке поверхности отрицательного электрода и повышении его температуры. Для изучения зависимости фотоэффекта от освещенности поверхности электрода Столетов использовал метод прерывистого освещения. К описанной ранее экспериментальной установке был добавлен картонный круг с вырезанными окошками. Круг помещался между источником света S и конденсатором G. Площади окошек и промежутков между ними были одинаковы. Когда круг приводился во вращение (скорость вращения можно было изменять), на конденсатор падало наполовину меньше света, чем при неподвижном круге. При этом сила фототока также уменьшалась в два раза. Следовательно, сила фототока прямо пропорциональна величине светового потока. Такой же результат ученый получил, изменяя площадь освещаемой части отрицательной пластины. Эксперименты, кроме того, позволили установить, что световые лучи действуют мгновенно: фототок возникал и прекращался практически одновременно с началом и прекращением освещения конденсатора. Увеличение напряжения вело к возрастанию силы фототока до определенного значения (ток насыщения), затем он оставался постоянным.

3. 
   Выводы Столетова А.Г.
   

«1. Лучи вольтовой дуги, падая на поверхность отрицательно заряженного тела, уносят с него заряд...

2. Это действие лучей есть строго униполярное, положительный заряд лучами не уносится.

3. Разряжающим действием обладают — если не исключительно, то с громадным превосходством перед прочими — лучи самой высокой преломляемости, недостающие в солнечном спектре (λ = 295•10^–6 мм). Чем спектр обильнее такими лучами, тем сильнее действие.

4. Для разряда лучами необходимо, чтобы лучи поглощались поверхностью тела...

5. Разряжающее действие лучей обнаруживается даже при весьма кратковременном освещении, причем между моментом освещения и моментом соответственного разряда не протекает заметного времени.

6. Разряжающее действие, при одинаковых условиях, пропорционально энергии активных лучей, падающих на разряжаемую поверхность.

7. Каков бы ни был механизм активно-электрического разряда, мы вправе рассматривать его как некоторый ток электричества...

3. Современные опыты по фотоэффекту.

Рис. 3 Рис. 4

Из графика следует, что:

1. При некотором значении напряжения между электродами U_н сила фототока перестает зависеть от напряжения.

Максимальное значение силы тока I_н называется током насыщения. Сила тока насыщения IH=qmaxt, где q_mах — максимальный заряд, переносимый фотоэлектронами. Он равен qmax=n⋅e⋅t, где n — число фотоэлектронов, вылетающих с поверхности освещаемого металла за 1 с, е — заряд электрона. Следовательно, при фототоке насыщения все электроны, покинувшие за 1 с поверхность металла, за это же время попадают на анод. Поэтому по силе фототока насыщения можно судить о числе фотоэлектронов, вылетающих с катода в единицу времени.

2. Сила фототока отлична от нуля и при нулевом напряжении. Это означает, что часть вырванных светом электронов достигает анода А (см. рис. 3) электрода и при отсутствии напряжения, т.е. фотоэлектроны при вылете обладают кинетической энергией.

3. Если катод соединить с положительным полюсом источника тока, а анод — с отрицательным, то в электростатическом поле между электродами фотоэлектроны будут тормозиться, а сила фототока уменьшаться при увеличении значения этого отрицательного напряжения. При некотором значении отрицательного напряжения U_з (его называютзадерживающим напряжением) фототок прекращается. Это значит, что электрическое поле тормозит вырванные электроны до полной остановки, а затем возвращает их на электрод.

Согласно теореме о кинетической энергии, работа задерживающего электрического поля равна изменению кинетической энергии фотоэлектронов:

A=−e⋅U3;ΔWk=m⋅υ2max2,

следовательно,

Это выражение получено при условии, что скорость υ « с, где с — скорость света.

Следовательно, зная U_з, можно найти максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.

На рисунке 5, а приведены графики зависимости I_ф(U) для различных световых потоков, падающих на фотокатод при постоянной частоте света. На рисунке 5, б приведены графики зависимости I_ф(U) для постоянного светового потока и различных частот падающего на катод света.

Рис.5а Рис. 5 б

Как следует из графиков на рисунке 5, б, величина задерживающего напряжения увеличивается с увеличением частоты падающего света. При уменьшении частоты падающего света U_з уменьшается, и при некоторой частоте ν₀) задерживающее напряжение U_з0 = 0. При ν < ν₀ фотоэффект не наблюдается. Минимальная частота ν₀(максимальная длина волны ν₀) падающего света, при которой еще возможен фотоэффект, называется красной границей фотоэффекта. На основании данных графика 6, а можно построить график зависимости U_з(ν) (рис. 6, б).

Рис. 6а Рис.6б

1. 
   Число фотоэлектронов, вырываемых за 1 с с поверхности катода, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество.
   
2. 
   Кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит линейно от его частоты.
   
3. 
   Красная граница фотоэффекта зависит только от рода вещества катода.
   
4. 
   Фотоэффект практически безинерционен, так как с момента облучения металла светом до вылета электронов проходит время ≈ 10^–9 с.
   
5. 
   Основные работы Столетова А.Г. в области электромагнетизма, оптики, молекулярной физики, философии.
   

Научная деятельность А. Г. Столетова касалась многих отделов физики.

• 
  Первым показал, что при увеличении намагничивающего поля магнитная восприимчивость железа сначала растёт, а затем, после достижения максимума, уменьшается (1872).
  
• 
  Снял кривую магнитной проницаемости ферромагнетика (кривая Столетова).
  
• 
  Автор двух методов магнитных измерений веществ (метод тороида с замкнутой магнитной цепью и баллистическое измерение намагниченности).
  
• 
  Провёл ряд экспериментов по измерению величины отношения электромагнитных и электростатических единиц, получил значение, близкое к скорости света (1876).
  
• 
  Провёл цикл работ по изучению внешнего фотоэффекта, открытого в 1887 году Г. Герцем (1888—1890).
  
• 
  Создал первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте. Рассмотрел инерционность фототока и оценил его запаздывание в 0,001 с.
  
• 
  Открыл прямо пропорциональную зависимость силы фототока от интенсивности падающего на фотокатод света (первый закон внешнего фотоэффекта, закон Столетова).
  
• 
  Открыл явление понижения чувствительности фотоэлемента со временем (явление фотоэлектрического утомления) (1889).
  
• 
  Основоположник количественных методов исследования фотоэффекта.
  
• 
  Автор метода фотоэлектрического контроля интенсивности света.
  
• 
  Исследовал несамостоятельный газовый разряд.
  
• 
  Обнаружил постоянство отношения напряжённости электрического поля к давлению газа при максимальном токе (константа Столетова).
  
• 
  Провёл цикл работ по исследованию критического состояния вещества (1892—1894).
  
• 
  Метод тороида и баллистическое измерение намагниченности - стали основными приёмами исследования магнитных свойств сильномагнитных веществ. Они широко распространены и в современной технике, где ими пользуются для исследования железа, чугуна, стали, из которых строятся динамомашины, электромоторы и трансформаторы. Эта работа А. Г. Столетова имела огромное значение для электротехники, так как она дала рациональные основы для расчёта электродвигателей и динамомашин, которые прежде строились только на эмпирических данных. Благодаря этому А. Г. Столетов по праву занял почётное место среди основателей современной электротехники.
  

6. 
   Публикации Столетова.
   

• 
  Столетов А. Г. Актино — электрические исследования— Спб., 1889. — 48с.
  
• 
  Столетов А. Г. Введение в акустику и оптику С 285 чертежами в тексте. — М.: Имп. Москов. Ун-т, 1895. — 325 с.:черт.
  
• 
  Столетов А. Г. Общедоступные лекции и речи Биограф. очерк сост. К. Тимирязевым. — М.,1902. — 260 с.: ил., 1 л. порт.
  
• 
  «О Кольраушевом измерении ртутной единицы сопротивления»;
  
• 
  «Sur une méthode pour déterminer le rapport des unités électromagnétiques et électrostatiques» (le «v» de Maxwell);
  
• 
  «Об электричестве соприкосновения»;
  
• 
  «О критическом состоянии тел» (4 ст.);
  
• 
  «Электричество» (речь);
  
• 
  «Очерк развития наших сведений о газах»;
  

Заключение

Рассмотренные в этом реферате материалы о Александре Григорьевиче Столетове еще раз доказывают величие российской науки. Ведь всё, что создал А.Г.Столетов, работает для науки и людей России. Александр Григорьевич Столетов прошёл большой и славный жизненный путь. Он посвятил его созданию и развитию отечественной физики. Родина всегда будет чтить Александра Григорьевича Столетова как одного из основоположников русской физики, как создателя первой русской физической научно-исследовательской лаборатории. А.Г. Столетов высоко оценивал практическое значение своих исследований, как в области фотоэффекта, так и в области намагничивания материалов.

К.А. Тимирязев вспоминал: «Всем, конечно, памятна та овация, которая была сделана А. Г. на последнем общем заседании съезда: громадная зала благородного собрания в течение нескольких минут дрожала от аплодисментов двух тысяч русских ученых, руководившихся единодушным желанием выразить чувства благодарного уважения неутомимому ученому за все, что им было сделано для русской науки, для русского просвещения».

А. Г. Столетов был выдающимся лектором. Лекции по опытной физике, которые он читал, по своему изложению стояли на большой высоте. Они отличались обилием материала, строгой системой, ясностью и необыкновенной увлекательностью изложения. Их охотно посещали студенты других курсов и даже других факультетов. Демонстрационная обстановка лекций всегда была безупречна. В свои лекции А. Г. Столетов вводил последние научные новости. Большим вниманием А. Г. Столетова пользовались молодые люди, выделявшиеся своими способностями и любовью к научным занятиям. А. Г. Столетов оказывал им большую научную помощь, заботился об их командировках за границу. Будучи директором отдела прикладной физики при Политехническом музее, А. Г. Столетов развивал работу и в этом учреждении. Эту деятельность А. Г. Столетова Общество любителей естествознания высоко ценило: в 1884 г. оно присудило ему золотую медаль и в 1886 г. избрало его своим почётным членом. Признание заслуг А. Г. Столетова выразилось в учреждении ежегодной премии, выдаваемой начинающим учёным за лучшие работы по физике и химии (премия имени Мошнина). Физик А. П. Соколов о нём писал: «… слава А. Г. Столетова как блестящего оратора и образцового популяризатора непоколебимо утвердилась во всей интеллигентной России».
Научная деятельность А. Г. Столетова касалась многих отделов физики. Он работал по электростатике, магнетизму, электромагнетизму, по критическому состоянию тел, по фотоэлектрическим или, как он называл, актино-электрическим явлениям. Столетов навсегда останется незримым соавтором всех генераторов, динамо-машин и даже такого сверхсовременного чуда, как солнечные батареи космических кораблей. Огромную ценность представляли не только добытые А. Г. Столетовым фактические результаты и вскрытые им закономерности, но и разработанные им методы экспериментального исследования. На основе исследованного ученым явления фотоэффекта были созданы фотоэлементы, которые несут службу на заводах и фабриках, сортируя и считая продукцию, управляя прокатными станами и плавкой металла, читая чертежи и изготовляя по ним детали. Фотоэлементы превратили немое кино в звуковое, сделали возможным фототелеграф, работают в различных автоматических устройствах (например, в метро). Вакуумная установка Столетова для изучения электрических явлений в разреженных газах стала прообразом электронной лампы, которая совершила подлинную революцию в электротехнике. Радиоприемники и радиопередатчики, рентгеновские аппараты и газоразрядные трубки, радиолокаторы и электронные микроскопы, телевизоры и электронно-вычислительные машины – вот далеко не полный перечень того, что стало возможно благодаря трудам русского ученого.

В каждой из областей физики он оставил глубокий след. Плодами его трудов до сих пор пользуются в науке и технике во всех странах мира.

Список литературы

1. 
   Аксенович Л.А. Физика в средней школе. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 556-559.
   
2. 
   Вольштейн С. Л. и др. Методы физической науки в школе: Пособие для учителя / С. Л. Вольштейн, С. В. Позойский, В. В. Усанов; Под ред. С. Л. Вольштейна.— Мн.: Нар. асвета, 1988.— С. 124-126.
   
3. 
   Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений. — М.: Просвещение, 1998. — С. 162-163.
   
4. 
   Столетов А. Г. Избранные сочинения / Под ред. А. К. Тимирязева.— М.; Л.: Гос. изд. техн.-теор. лит., 1950. — 660 с.
   
5. 
   http://www.friendship.com.ru/scientist/53.shtml
   
6. 
   http://mathemlib.ru/books/item/f00/s00/z0000000/st011.shtml
   
7. 
   http://cbs.lib33.ru/jirbis/vk/AG_Stoletov.htm
   
8. 
   http://www.n-t.org
   

жүктеу/скачать 181.62 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: