10 najciekawszych w historii eksperymentów

http://www.miroslawkwiatek.republika.pl/fizyka.htm
10 najciekawszych w historii eksperymentów fizycznych
Mirosław Kwiatek
(głosowanie internetowe z roku 2005)
Pierwszy chronologicznie - pomiar promienia Ziemi przez Eratostenesa ok. 230 lat p.n.e.
Eratostenes był Grekiem (z libijskiej Cyreny) zarządzającym słynną w starożytności biblioteką w
Aleksandrii . Aleksandria była (i jest pod tą samą nazwą do dziś) na północy Egiptu. W odległości
800 km na południe (a ściślej: na południowy wschód) od Aleksandrii znajdowało się miasto
Syene czyli dzisiejszy Asuan
Asuan znajduje się prawie (kilkadziesiąt km) na zwrotniku północnym (Raka). Zwrotnik to taki
równoleżnik, na którym Słońce raz w roku nie daje cienia (Dla Zwrotnika Raka to 22 czerwca)
(Dziś w Asuanie jest jedna z największych hydroelektrowni , która tworzy długie jezioro; Z obszarów, które
miały być zalane przeniesiono słynny zabytek znajdujący się w Abu Simbel leżącym 300 km na południowy
zachód od Asuanu – już za zwrotnikiem Raka, bardziej od niego oddalonym niż Asuan - i zwanym z grecka:
Syene… ). Poniżej Asuanu znajdowała się I (pierwsza), najbardziej wysunięta na północ, tzw. katarakta
(‘wodospad’) na Nilu. Syene było jednym z ważniejszych miast Egiptu ( tzw. Górnego, Aleksandria była w
Egipcie Dolnym).
Eratostenes znał odległość między tymi wymienionymi dwoma , praktycznie skrajnymi,
najbardziej odległymi, miastami Egiptu prawdopodobnie z map wojskowych (które być może były
przechowywane w podległej mu bibliotece); Oczywiście posługiwał się innymi jednostkami
długości (tzw. stadionami)
Eratostenes założył śmiało, że Słońce jest tak daleko (dziś wiemy, że w odległości 25 tys. razy
większej od promienia Ziemi) i jest tak wielkie (dziś wiemy – 109 promieni Ziemi), że można założyć
równoległość promieni docierających do Ziemi.
Znał też twierdzenie Talesa z Miletu (ok. 620 do 0k. 540 p.n.e.) W przybliżeniu współczesny mu Archimedes
podał wartość liczby pi (w postaci zakresu między dwoma ułamkami zwykłymi) z dokładnością, jak byśmy
to dziś powiedzieli, 2 miejsc po przecinku…
Eratostenes wiedział, że pewnego dnia (21 czerwca) w południe w Syene promienie słoneczne są
prostopadłe do Ziemi, bo w najgłębszych studniach lśni woda a przedmioty nie dają cienia.
Tego samego dnia zmierzył w Aleksandrii kąt między kolumną stojącą w mieście a prostą łączącą
jej wierzchołek z końcem dawanego przez nią cienia. Wyniósł on 7,2 stopnia, czyli 1/50 kąta
pełnego (360 stopni). Taki sam kąt musiał być między promieniami Ziemi wystawionymi w
Aleksandrii i w Syene! A więc obwód Ziemi musiał być 50 razy większy od odległości między
miastami czyli: 50 x 800 = 40 tys. Km.
Długość okręgu wynosi 2 x pi x R skąd można wyliczyć promień Ziemi… (Zmierzony w dzisiejszych
czasach: ok. 6400 km.)
Szerokości geograficzne Aleksandrii oraz Syene różnią się o 3 stopnie; To tak jak Ustrzyki Górne w
Bieszczadach i Zakopane w pod Tatrami… Więc Eratostenes nie zmierzył obwodu koła
południkowego lecz mniejszego od niego. Jednocześnie jednak, przy założeniu, ze odpowiednio
(na korzyść Eratostenesa, optymistycznie) dobierzemy przelicznik stadionów na metry (bo były
http://www.miroslawkwiatek.republika.pl/fizyka.htm
różne odmiany stadionów) zadziwia dziś niewielki błąd oszacowania (niedomiar…) Eratostenesa,
1 %! (16% przy przyjęciu alternatywnego przelicznika ale to też byłoby nienajgorzej chyba).
Można to dziś wytłumaczyć przypadkiem, znoszeniem się błędów w dużym stopniu; Np. mógł
przyjąć za dużą odległość między Aleksandrią a Syene trudną do zmierzenia (czasem podróży
karawan wg. hipotezy) z powodu krętości Nilu…
Aby obliczyć promień Ziemi metodą Eratostenesa nie ma konieczności aby jedno z dwóch miejsc było na
zwrotniku; Wtedy oba dają cienie i odpowiednie kąty wystarczające do wyliczenia
Na południku Aleksandrii nie było praktycznie żadnego miasta w Egipcie (były oazy…) natomiast
bliżej południka Syene są Giza i Memfis albo (niestety mniej oddalone od Asuanu przez co błąd
pomiaru kąta cienia (środkowego) byłby większy) – Luksor i Teby…
Drugi i trzeci chronologicznie są to podobne do siebie dwa eksperymenty Galileusza ok. 1600 r.
Pierwszy z nich to słynne (ale chyba legendarne) jednoczesne rzucanie przedmiotów (kuli
armatniej 80 kg i kuli muszkietowej 200 g) z krzywej wieży w Pizie przeczące poglądowi (od
Arystotelesa!), że czas spadania ciał zależy od ich masy. Dziś wiemy, że zależy tylko od wysokości
(i od wartości przyspieszenia ziemskiego, różniącej się nieco w różnych miejscach na Ziemi) wg.
Wzoru z pierwiastkiem z ułamka, w którego liczniku jest podwojona wysokość a w mianowniku –
znana wartość 9,81 m na sekundę kwadrat. Czas spadania w gazach atmosfery zależy od innych
własności ciał – kształtu i pola przekroju poprzecznego, z uwagi na opór powietrza.
Drugi eksperyment (na pewno autentyczny) Galileusza to właściwie wolniejsza wersja pierwszego
– z ruchem tocznym ciał (kul) po równi pochyłej (też przeczące Arystotelesowi). Galileusz
stwierdził kwadratową zależność drogi od czasu
Nr. 4 to też słynne rozszczepienie światła (białego) przez pryzmat dokonane przez Newtona
(1665/1666)
Nr. 5 to dokładniejsze od autorskiego (Newtona)wyznaczanie stałej grawitacji G przez
Cavendisha (1798) za pomocą tzw. wagi skręceń (nieco łatwiejsze do ilościowego obliczenia jest
doświadczenie Jolly na wyznaczanie G).
Dwie kule po ok. 150 kg przyciągały 2 lekkie kulki na końcach symetrycznie zawieszonego na nici
pręta dzięki czemu nić obracała się a umocowane do niej lusterko odbijało padającą z pewnej
odległości wiązkę światła tak, że można było z dużą dokładnością wyznaczyć kąt skrętu i na tej
podstawie obl. Siłę przyciągania potrzebną do wyliczenia G z przekształconego prawa grawitacji
Newtona
Cavendish mógł obliczyć potem masy Ziemi i Słońca
http://www.miroslawkwiatek.republika.pl/fizyka.htm
Nr. 6 to wytwarzanie widma interferencyjnego światła po dyfrakcji na 2 szczelinach (Young,
1801)
Nr. 7 to doświadczalny dowód na ruch obrotowy Ziemi (wahadło Foucaulta, 1851, Paryż,
Wystawa Światowa)
Dowód taki, wahadło Foucaulta (‘Fuko’) nie jest łatwo zrozumieć; W opracowaniach nie poświęca
się wystarczająco dużo uwagi na zawieszenie (łożyskowanie) wahadła (na jego różnice względem
wahadła zegara ściennego), na rolę masy jego odważnika i długości.
Z tego powodu, jak również z powodu długotrwałości a przede wszystkim ‘większej’ dziś oczywistości
ruchu wirowego Ziemi w świadomości ludzi i większej liczby nagromadzonych ostatnio ciekawych
doświadczeń, doświadczenie to dziś nie jest może tak bardzo ciekawe jak kiedyś. Choć na pewno działa
majestatyczność wahań i wielkość wahadła!
Wahadło zegara ściennego ( zawieszone na sprężynie płaskiej) może się wahać tylko w jednej
płaszczyźnie przewidzianej przez konstruktora. Natomiast wahadło Foucaulta może się wahać w
płaszczyźnie dowolnej bowiem jest zawieszone inaczej np. na przegubie kulowym czyli
praktycznie w jednym punkcie.
Tak wahadło zegara stacjonarnego jak i wahadło Foucaulta są wahadłami matematycznymi ; Ich
okres wahań zależy praktycznie tylko od długości (T = 2π*sqrt(L/g)). Wahadło zegarowe ma
okres wahań równy 2 sekundy (czyli częstotliwość 0,5 Hz), natomiast wahadła Foucaulta w
różnych miejscach świata mają okresy większe, nawet kilkunastosekundowe, dlatego są bardzo
długie (nawet 67 m – oryginał z Paryża)
Okres wahań wahadła Foucaulta nie zależy więc od masy; Jednak wahadła Foucaulta mają oprócz
długości też dużą masę odważnika - nawet 408 kg w USA, w Oregonie (W Paryżu – kula armatnia
o masie 28 kg). Pokaz z wahadłem Foucaulta jest bowiem długotrwały (minimum kilka minut)
więc m.in. z powodu oporów ruchu w powietrzu wahadło nie może się zbyt szybko zatrzymać
(zmniejszyć istotnie amplitudę) a duża masa pozwala na początku pokazu – podczas odchylania
wahadła – na zakumulowanie dużej energii (potencjalnej grawitacji mgh) wprost proporcjonalnej
m.in. do masy (i do wysokości uniesienia ale tej nie możemy powiększyć gdyż kąt odchylenia
wahadeł matematycznych nie powinien być większy od kilku (6) stopni).
Poza tym duża masa wahadła uniezależnia go od złego działania np. pod wpływem ruchów
powietrza (czy za dużego tarcia w łożysku)
Umieśćmy wahadło Foucaulta na równiku, myślowo (bo żeby zobaczyć eksperyment Foucaulta
trzeba wyjechać poza równik; Najlepiej jak najdalej); Wtedy na obciążnik działają tylko 2 siły: jego
ciężar i siła napięcia nici (liny). Siły te tworzą pionową płaszczyznę więc nie ma jakiejś siły
(momentu siły) powodującej odchylanie wahadła od tej płaszczyzny; Mówimy, że wahadło
zachowuje płaszczyznę drgań (podobnie jak obracające się koło żyroskopu czy roweru
zachowuje płaszczyznę swego ruchu, obrotu).
http://www.miroslawkwiatek.republika.pl/fizyka.htm
Umieśćmy teraz (myślowo znów oczywiście) wahadło Foucaulta na biegunie. Na wahadło działa
tu jeszcze siła (ale pozorna!) Coriolisa wynikająca z ruchu wirowego Ziemi. W praktyce objawi się
to tym, że Ziemia będzie ‘uciekać’ w bok spod płaszczyzny swobodnych (dzięki zawieszeniu
kulowemu właśnie!) drgań wahadła więc pozornie każdy k o n i e c wahnięcia będzie w innym
punkcie; Punty te utworzą w ciągu 24 godzin okrąg. To oraz fakt, że ruch odbywa się zawsze
tylko w jednym kierunku jest dowodem na ruch wirowy Ziemi.
Poza biegunami jest podobnie jak na nich lecz okres pozornego obrotu wahadła jest dłuższy (na
równiku jest teoretycznie nieskończenie długi czyli praktycznie tego obrotu nie ma). T = 24/sin(a)
gdzie kąt a jest szerokością geograficzną: 90 stopni na biegunach (sin 90 = 1) i 0 stopni na
równiku (sin 0 = 0; 1/0 = nieskończoność). Na szerokościach geograficznych Polski T = ok. 29 h
Wahadło Foucaulta (wszystkie punkty końca wahadła) ‘wykreśla’ więc na podłożu rozetę jako
krzywą wypadkową!
Ważna jest chwila rozpoczęcia wahań. Foucault zastosował pierwszy przepalanie nitki
przytrzymującej wahadło. Wahadło może bowiem zacząć się wahać po elipsie…
W Polsce najcięższe wahadło Foucaulta znajduje się w Szczecinie (wieża Zamku Książąt
Pomorskich); Ołowiana kula ma 76 kg (i waha się na linie o długości 28,5 m). Raz uruchomione
(przez sprawdzającą bilety) pracuje przez 4 godziny.
Posiadanie wahadła Foucaulta dodaje splendoru różnym instytucjom na świecie…
W Szczecinie (GW z 28 X 2008) powstaje zresztą stały zestaw 10 najpiękniejszych doświadczeń
fizycznych z omawianej listy! Na razie są 3 (wszystkie powstaną w ciągu … 10 lat, do 2015):
Foucault, Cavendish i Young (w wersji akustycznej – z kamertonem); W następnej kolejności
powstaną: Eratostenes, Newton (z fontanną?), oba Galileusza.
< link do animacji
Uzupełnienie dotyczące tłumienia:
Siła oporu powietrza (lub innego płynu) wyraża się wzorem ogólnym FT ~ a0 + a1v + a2v2. Dla
dużych prędkości bierze się FT ~ a2v2 a dla małych FT ~ a1v. Granicą jest wartość liczby
Reynoldsa Re; Prędkości uznaje się za małe gdy są małe Re < 5.
http://www.miroslawkwiatek.republika.pl/fizyka.htm
ρ
uLx
Re = µ uLx = ν gdzie
µ = lepkość dynamiczna płynu [Pa*s = Ns/m2]
ρ = gęstość płynu []
2
ν = lepkość kinematyczna płynu [m /s]
u = prędkość (tzw. charakterystyczna) płynu [m/s]
Lx = wymiar charakterystyczny zagadnienia np. średnica rurociągu [m]
Dla powietrza: µ = 17*10-6 Pa*s (00C), ρ = 1,29, ν = 15,1*10-6 m2/s (dla 20 0C)
2
Zakładając u = vmax mamy
mvmax
= mgh = mg[L(1 - cosαmax)]
2
L= długość wahadła
2
0
Zakładając αmax = α0 = 6 mamy
2
0
Vmax = 2gL(1-cos6 )
vmax
0
2 = gL(1 – cos6 ) stąd
0
Np. dla L = 28,5 m mamy: Vmax = 2*10*28,5(1-cos6 ) =
= 2*10*28,5(1-0,9945) = … = 1,77 m więc
ux
1,77
6
5
Re = ν Lx = 15,1*10-6 Lx = 0,1*10 Lx = 1*10 Lx
Za wymiar charakterystyczny przyjmuje się też grubość warstwy przyściennej płynu (powietrza)
opływającego, czyli jakby lokalnej średnicy kapilary, którą przepływa (laminarny) strumień płynu
(powietrza). Ta szerokość strugi musi być tutaj rzędu 10-50 µm aby było Re < 5.
Załóżmy, że kula wahadła jest ze stali; Obliczmy promień kuli wahadła o długości 28,5 m
(mającej masę 76):
4
M = ρSt*V = ρSt* 3 πR3
3
R=
3
stąd R =
3m
4πρSt
ρSt = 8000
więc
3 18,1 2,6
3*76
=
4π*8000
8000 = 20 = 0,13 m
Promień jest potrzebny do obliczenia siły oporu dla wahadła z tłumieniem: F = -bv gdzie
b = 6πµR = 6π*17*10-6*0,13 = 320*10-6*0,13 = 42*10-6 = 4,2*10-5 Jest to tzw. słabe
tłumienie, przy którym ruch wahadła będzie praktycznie harmoniczny (jak w próżni), czyli
opisany funkcjami sin/cos ale jego amplituda będzie maleć z czasem wykładniczo:
A
bt
1 - A = e - 2m
0
czyli
logarytmem naturalnym)
A
bt
1 - A = exp ( - 2m )
0
A
bt
ln (1 - A ) = -2m
0
albo, po zlogarytmowaniu (podziałaniu
http://www.miroslawkwiatek.republika.pl/fizyka.htm
1
Częstotliwość f takiego ruchu wahadła będzie stała, a więc i stały będzie okres T= f , ale
zmniejszona (czyli okres powiększony): 2πf = ω =
b
ω0 – (2m )2
Przykład: Jaka będzie amplituda po 4 h dla wahadła: 76 kg, 28,5 m?
A0 = Lsin60 = 28,5* 0,1045 = 3 m
4h = 4*3600 = 14400 s,
A
bt
A0 = 1 - exp ( - 2m )
=
1 - exp ( -
4,2*10-5*14400
)
2*76
=
4,2*0,144
1
1
2*76 ) = 1 – exp (- 0,004) = 1 - exp(0,004) = 1 - 2,72 0,004 = 1 – 0,996 =
więc
= 1 - exp ( = 0,004
A = 0,004A0 = 0,004*3 = 0,012 m
Przykład 2: Po jakim czasie amplituda wahadła 28 kg, 67 m zmniejszy się o połowę?
3
R=
3
3 3
3
3
3
3
m
=
28
=
0,03
28
≈
0,03
27 = 0,09 m
4πρSt
4π*8000
b = 6πµ*R = … = 320*10-6R = 320*10-6*0,09 = 29*10-6 = 2,9*10-5 (słabsze niż wyżej)
2m
A
t = - b ln(1 - A )
0
= 1,33*106 s
=
2*28
- 29*10-6 ln(1 -0,5)
28
= - 2*29 *106ln(0,5)
=
-1,93*106*(-0,69) =
1 330 000 / (60*60) = 369 h (oczywiście bez uwzględnienia momentu tarcia w ułożyskowaniu)
T = 2π
T67 = 2π
T28,5 = 2π
L
g
67
10 = 16,26 s ≈ 16 s
28,5
g = 10,6 s ≈ 10 s
http://www.miroslawkwiatek.republika.pl/fizyka.htm
Nr. 8 to wyznaczenie przez Millikana (1910) ładunku elektronu za pomocą poruszającej się w
polu elektrycznym kondensatora kropli oleju
Doświadczenie wymaga dużej cierpliwości i dokładności i wielu obliczeń…
Millikan wytwarzał rozpylaczem ręcznym krople o losowej wielkości (promieniu) a więc i masie.
Jednocześnie poprzez tarcie krople te elektryzowały się przy czym ich ładunek elektryczny był
losowy – nie tylko pod względem wartości bezwzględnej ale i znaku! Ładunek kropli mógł
potem ew. zmieniać dzięki zjawisku fotoelektrycznemu (wybijanie elektronów ) poprzez
naświetlanie promieniowaniem rtg .
Krople te wprowadzane były do poziomego kondensatora płaskiego pod górną okładzinę.
Millikan mógł zasilać kondensator napięciem stałym przy czym biegunowość tego napięcia też
mogła być nastawiana.
Poruszające się w kondensatorze krople obserwował w odpowiednio dostosowanym mikroskopie
(krople miały wielkości rzędu kilku mikrometrów)– mającym m.in. w polu widzenia 2 poziome
kreski odległe od siebie o ok. 1 cm (h). Krople pokonywały tą odległość w czasie rzędu
kilkudziesięciu sekund. Tak duże czasy te mogły być więc mierzone z dużą dokładnością. A były
duże z powodu dużego oporu powietrza lepkiego dla lekkich kropelek. Przy dużej lepkości
kropelki poruszały się ruchem jednostajnym więc na podstawie pomiarów czasów można było
obliczyć prędkości (v = h/t).
A kropelki albo opadały grawitacyjnie (lub ze wspomaganiem elektrostatycznym) albo
wędrowały ku górze elektrostatycznie.
Dla jednej, wybranej kropli można było zmierzyć czas opadania jak i potem czas wznoszenia (i to
wielokrotnie dla sprawdzenia/uśrednienia wyników)
W przypadku opadania czysto grawitacyjnego na kropelkę działa siła ciężkości mg i zbilansowana
z nią siła oporu ośrodka (powietrza) kv gdzie k jest jakimś współczynnikiem proporcjonalności
zależnym od promienia kropli i od własności (lepkości) ośrodka a v jest prędkością kropli w dół.
W przypadku wznoszenia do działających sił dochodzi jeszcze siła QE gdzie Q jest ładunkiem
kropli a E jest natężeniem pola elektrycznego (E =U/d gdzie U jest napięciem elektrycznym
ustawionym na kondensatorze natomiast d jest odległością między okładzinami kondensatora).
Tak więc: QE = mg + kw gdzie w jest prędkością kropli pod górę
Eliminujemy (nieznany przecież!) ciężar kropli wyznaczając go z przypadku pierwszego
(opadania) i wstawiając do bilansu sił (wzoru) z przypadku drugiego (wznoszenia): Q = k(v+w)/E.
Okazało się, że stosunek: (v+w)/E był zawsze równy jakiejś wielokrotności (od 1 do 150) tej samej
liczby. Był to już dowód na kwantowość ładunku elektrycznego.
Żeby jednak obliczyć kwant ładunku to trzeba obliczyć stałą k.
Millikan wykorzystał (poprawiony przez siebie!) wzór Stokesa na opór stawiany kulce o
promieniu R (i prędkości v) przez ośrodek o lepkości L: F = 6 * PI * L * R * v. Widać więc, ze aby
obliczyć współczynnik k brak w dalszym ciągu jednego parametru – tym razem promienia kropli.
Promień ten pojawia się we wzorze na objętość (4/3 * PI * R^3) kuli kropli. Objętość ta
http://www.miroslawkwiatek.republika.pl/fizyka.htm
pomnożona przez znaną gęstość oleju r da jej masę a ta pomnożona przez przyspieszenie
ziemskie g da ciężar kropli. Jednocześnie ten ciężar kropli jak było to już omawiane jest równy sile
oporu podczas spadania bez obecności pola elektrycznego: r*4/3*PI*R^3*g=6*PI*L*R*v Stąd:
R = sqrt ((g *L *v)/(2*r*g)) a więc: k= 6*PI*L*R = PI *sqrt ((162*L^3*v)/(g *r))
Ostatecznie: Q = PI * sqrt ((162*L^3*v)/(g *r))*(v +w)/(U/d)
Dla przypomnienia: v, w =h/t
Q = 1,59*10^(-19) C (nieco złą lepkość powietrza przyjął)
Dziś: Q = 1,60*10^(-19) C
Najkrócej:
Wzrost prędkości powoduje wzrost siły oporu. Dołączenia ładunku do kropelki powoduje
zmianę prędkości. W wyniku tego doświadczenia Milikan potwierdził hipotezę o ziarnistej
budowie ładunku czyli wyznaczył wartość ładunku elementarnego.
Nr. 9 to odkrycie jądra atomu (jądrowej budowy atomu) przez Rutherforda (1911)
Rutherford (a właściwie jego dwaj uczniowie, w tym: Geiger) bombardowali skolimowanym
strumieniem stosunkowo małych cząstek emitowanych przez promieniotwórczy rad (dziś
wiemy, że te cząstki, zwane cząstkami alfa, są … jądrami - zjonizowanego /podwójnie/ helu )
cienką (rzędu 0,025 mm) folię z ciężkiego pierwiastka - metalową (ze złota). Złoto ma Z=79 czyli
(jak dziś wiemy) ma jądra znacznie cięższe od jąder He. (Jednocześnie jednak cząstka alfa jest
znacznie cięższa od elektronu)
Stwierdzono, że większość cząstek przeszła przez folię a tylko niektóre zostały odchylone pod
dużymi kątami (a nawet odrzucone wstecz). Świadczyło to o tym, że większość cząstek
napotkało pustą przestrzeń (a te niektóre natrafiły na jądro, które w związku z tym musiało być
małe, znacznie mniejsze od wielkości atomu; Cząstki takie się odbiły przy czym praktycznie
pozostawiły w spoczynku jądra Au – masywniejsze kilkadziesiąt razy )
Cząstki odchylone, odbite od folii (rozproszone) oraz cząstki przechodzące przez folię padały na
specjalny ekran, powodując na nim rozbłyski.
Liczono cierpliwie ilość cząstek odchylonych pod różnymi, mierzonymi kątami (w przestrzeni
ograniczonej bocznymi powierzchniami współosiowych stożków o niewiele różniących się od
siebie kątach wierzchołkowych /rozwarcia/) – ekran mógł się obracać wokół folii
Po bardzo szczegółowej analizie matematycznej (m.in. z liczeniem prawdopodobieństw, że
cząstka zostanie rozproszona pod danym kątem przestrzennym …) został oszacowany promień
(kulistego) jądra na 10 do potęgi minus 14 metra (czyli o kilka rzędów wielkości mniej od
http://www.miroslawkwiatek.republika.pl/fizyka.htm
promienia atomu czyli 10 do potęgi minus 10 – jako objętości w której na zewnątrz jądra
przebywają elektrony)
Dziś wiemy, że jądro złota wynosi 6,9 * 10^(-15) m
Już wówczas wiedziano, że promieniowanie alfa to po prostu atomy helu pozbawione
elektronów, w tym eksperymencie uzyskiwane z radioaktywnego radonu.
Ekran pokryty siarczkiem cynku obserwowany był przez lupę
1 cząstka na około 8000 wystrzelonych odbija się od złotej folii
Jądro zajmuje mniej niż jedną bilionową część objętości atomu.
Nr. 10 to myślowe rozszerzenie doświadczenia Davissona i Germera (1927) czyli dyfrakcja fali
materii w postaci (strumienia) elektronów na podwójnej szczelinie
Dla celów dydaktycznych fizycy często wykorzystują eksperyment myślowy, w którym
doświadczenie Younga z dyfrakcją fali na podwójnej szczelinie, przenoszą w mikroświat na
poziomie kwantowym, w którym wiązkę światła zastępujemy wiązką elektronów. Zgodnie z
prawami mechaniki kwantowej, strumień cząstek powinien ulec podziałowi na dwie wiązki i
słabsze strumienie powinny interferować każdy z każdym, tworząc taki sam wzór (złożony z
jasnych i ciemnych kręgów) jaki byłby utworzony przez światło (monochromatyczne) w
makroświecie.
<2011
http://www.miroslawkwiatek.republika.pl/fizyka.htm