Все знакомы с опытами Мандельштама и Папалекси (Толмена и Стюарта). И хотя в сети ни так много подробностей про то как были поставлены эти опыты, из того, что стало достоянием общественности можно сделать вывод - Это самый грязно-поставленный опыт и еще безобразнее вывод и толкование его результатов.
Самое интересное, что попыток (более чем за 100 пришедших лет) повторить опыт при других условиях никто больше не предпринимал, а ведь он являются фундаментом теории электронной природы тока в металлах. На ней держится вся современная электротехника.
Если познакомитесь имеющимся описанием этих опытов, то можно сделать и другие выводы:
1. Электрический ток может возникать в отсутствии внешнего электрического поля (движение электронов в опыте происходит под действием сил инерции)
2. Электрический ток может иметь место не в замкнутой цепи (электрический ток это направленное движение заряженных частиц и не имеет значение, как мы этого добились, и для этого вовсе не является необходимым условием замкнутость цепи)
А теперь простые воображаемые опыты, которые поставить многих в тупик.
Опыт №1
Имеем металлический диск, который раскручиваем. Электроны под действие центробежных сил начинают смещаться к ободу диска. К ободу диска и к его оси подсоединены скользящие контакты. К контактам вольтметр. Наблюдаем разность потенциалов, которая зависит от скорости вращения диска.
Опыт №2
Имеем металлический стержень и катушку, размещенную на стене. К катушке подключен вольтметр. Выстреливаем металлическим стержнем в центр катушки. Стержень от удара о преграду резко тормозится. Под действием сил инерции начинается движение электронов – в стержне появляется электрический ток, который наводит ЭДС в катушке. ЭДС зависит от площади поперечного сечения стержня. Чем больше сечение, тем больше ток.
Чем больше скорость движения (полета) стержня, тем больше ЭДС
а теперь вопросы:
Зачем в своих опытах Мандельштам и Папалекси (Толмен и Стюарт) использовали катушку с большим количеством витков и зачем они замыкали цепь гальванометром? Почему они наблюдали отклонение стрелки гальванометра только в момент торможения катушки? Чем они раскручивали катушку и как тормозили? Почему не учитывали направление силовых линий магнитного поля земли? Как можно было точно рассчитать заряд и массу электрона по дерганью стрелки гальванометра?
ОТВЕТ
1) E ф=A вых +E кин где E-энергия фотона A -работа выхода E-кинетическая энергия
Е ф= h*v где h-постоянная Планка (6.63*10^-34) v - частота света
h*v= Aвых + Eкин
Авых для меди = 4.36 эВ= 6.9*10^-19 Дж =>
Eф= 6.63*10^-34 * 6 • 10^16 = 39.8*10^-18 Дж=398*10^-19
Екин=Еф-Авых= (398-6.9)*10^-19 Дж =391*10^-19 Дж
2) формула та же. только Еф=h*c / L где с-скорость света в ваакуме(3*10^8м/с) L-длина волны света
Екин=mV^2 /2 где m - масса покоющегося электрона(9.1 *10^-31 кг)
0,28*10^6м\c = 28*10^4 м\с
h*c / L=Aвых + mV^2 /2 => Aвых=h*c / L - mV^2 /2
h*c / L = 6.63*10^-34 * 3*10^8 / 590*10^-9 = 3.4*10^-19 Дж
mV^2 /2= 9.1 *10^-31 * 784*10^8 / 2=3567*10^-23 Дж=0.35*10^-19 Дж
Авых = (3.4 - 0.35)*10^-19 = 3.05*10^-19 Дж