EUGEN GOLDSTEIN: OTKRIĆA I PRILOZI - FIZIČKA - 2024

Eugen Goldstein bio je ugledni njemački fizičar, rođen u današnjoj Poljskoj 1850. godine. Njegov znanstveni rad uključuje eksperimente s električnim pojavama u plinovima i katodnim zracima.

Goldstein je postojanje protona identificirao kao jednaka i suprotna naboja elektronima. Ovo otkriće je napravljeno eksperimentiranjem s katodnim cijevima, 1886. godine.

Zračenje elektrona usmjereno je od katode do anode.

Jedna od njegovih najistaknutijih nasljeđa sastojala se u otkrivanju onoga što je danas poznato kao protoni, zajedno s kanalnim zracima, također poznatim kao anodna ili pozitivna zraka.

Je li postojao Goldstein atomski model?

Godlstein nije predložio atomski model, iako su njegova otkrića omogućila razvoj Thomsonovog atomskog modela.

S druge strane, ponekad je zaslužan za otkrivača protona, što je promatrao u vakuumskim cijevima u kojima je promatrao katodne zrake. Međutim, Ernest Rutherford smatra se otkrićem u znanstvenoj zajednici.

Pokusi s katodnim zracima

Crookes cijevi

Goldstein je započeo svoje eksperimente s Crookesovim cijevima u 1970-im, a zatim je napravio izmjene strukture koju je razvio William Crookes u 19. stoljeću.

Osnovna struktura Crookesove cijevi sastoji se od prazne cijevi izrađene od stakla, unutar koje cirkuliraju plinovi. Tlak plinova unutar cijevi regulira se moderiranjem evakuacije zraka unutar nje.

Aparat ima dva metalna dijela, jedan na svakom kraju, koji djeluju kao elektrode, a oba kraja su spojena na vanjske izvore napona.

Elektrifikacijom cijevi zrak se ionizira i postaje provodnik električne energije. Posljedično, plinovi postaju fluorescentni kada se krug između dva kraja cijevi zatvori.

Crookes je zaključio da je taj fenomen nastao zbog postojanja katodnih zraka, odnosno protoka elektrona. Ovim eksperimentom dokazano je postojanje elementarnih čestica s negativnim nabojem u atomima.

Modifikacija Crookesovih cijevi

Goldstein je izmijenio strukturu Crookesove cijevi dodajući nekoliko perforacija jednom od metalnih katoda u cijevi.

Osim toga, ponovio je eksperiment s modifikacijom Crookesove cijevi, povećavajući napon između krajeva cijevi na nekoliko tisuća volti.

Pod ovom novom konfiguracijom, Goldstein je otkrio da cijev emitira novi sjaj s kraja cijevi koja je bila probušena.

No, vrhunac je da su se te zrake kretale u suprotnom smjeru od katodnih zraka i nazvane su kanalne zrake.

Goldstein je zaključio da je, pored katodnih zraka, koje su putovale od katode (negativni naboj) prema anodi (pozitivni naboj), postojala još jedna zraka koja je putovala u suprotnom smjeru, to jest od anode prema katodi modificirane cijevi.

Pored toga, ponašanje čestica s obzirom na njihovo električno i magnetsko polje bilo je potpuno suprotno ponašanju katodnih zraka.

Goldstein je ovu novu struju krštavao kao zrake kanala. Budući da su kanalske zrake putovale u suprotnom smjeru od katodnih zraka, Goldstein je zaključio da priroda njihovog električnog naboja također mora biti suprotna. Odnosno, zrake kanala bile su pozitivno nabijene.

Kanalske zrake

Kanalne zrake nastaju kada se katodne zrake sudaraju s atomima u plinu koji je zatvoren u epruveti.

Jednako nabijene čestice se odbijaju jedna prema drugoj. Polazeći od ove baze, elektroni katodne zrake odbijaju elektrone plinskih atoma, a posljednji se oslobađaju iz svoje originalne formacije.

Plinovi atomi gube negativan naboj i postaju pozitivno nabijeni. Ti kationi privlače negativnu elektrodu cijevi s obzirom na prirodnu privlačnost između suprotnih električnih naboja.

Goldstein je ove zrake nazvao "Kanalstrahlen" da bi se odnosio na pandan katodnim zracima. Pozitivno nabijeni ioni koji čine zrake kanala kreću se prema perforiranom katodu dok ne prođu kroz njega, s obzirom na prirodu eksperimenta.

Otuda je ova vrsta fenomena poznata u znanstvenom svijetu kao kanalne zrake jer prolaze kroz postojeću perforaciju u katodi epruvete.

Modifikacija katodnih cijevi

Isto tako, egeni Eugena Godlsteina također su značajno pridonijeli produbljivanju tehničkih predodžbi o katodnim zracima.

Kroz eksperimente u evakuiranim cijevima, Goldstein je ustanovio da katodne zrake mogu bacati oštre sjene emisije okomito na područje koje pokriva katoda.

Ovo otkriće bilo je vrlo korisno za modificiranje dizajna katodnih cijevi do tada i postavljanje konkavnih katoda u njihove kutove, kako bi se proizvele usredotočene zrake koje će se ubuduće koristiti u raznim primjenama.

Kanalske zrake, poznate i kao anodne ili pozitivne zrake, izravno ovise o fizikalno-kemijskim karakteristikama plina koji se nalazi u cijevi.

Slijedom toga, odnos između električnog naboja i mase čestica bit će različit, ovisno o prirodi plina koji se koristi tijekom eksperimenta.

Ovim zaključkom razjašnjena je činjenica da su čestice izašle iz unutrašnjosti plina, a ne iz anode elektrificirane cijevi.

Goldstein prilozi

Prvi koraci u otkrivanju protona

Na temelju sigurnosti da je električni naboj atoma neutralan, Goldstein je poduzeo prve korake kako bi potvrdio postojanje pozitivno nabijenih osnovnih čestica.

Temelji moderne fizike

Goldsteinov istraživački rad donio je sa sobom temelje moderne fizike, jer je demonstracija postojanja kanalskih zraka omogućila formaliziranje ideje da se atomi kreću brzo i sa specifičnim obrascem kretanja.

Ova vrsta pojma bila je ključna u onome što je danas poznato pod nazivom atomska fizika, tj. Polje fizike koja u cjelini proučava ponašanje i svojstva atoma.

Izotopska studija

Tako su Goldsteinove analize potaknule proučavanje izotopa, na primjer, među mnogim drugim znanstvenim primjenama koje su danas u punoj snazi.

Međutim, znanstvena zajednica pripisuje otkriće protona novozelandskom kemičaru i fizičaru Ernestu Rutherfordu sredinom 1918. godine.

Otkrivanje protona, kao kolega elektrona, postavilo je temelje za izgradnju atomskog modela kakav danas poznajemo.

Reference

1. Canal Ray Experiment (2016). Oporavilo od: byjus.com
2. Modeli atoma i atoma (nd). Oporavljeni od: recursostic.educacion.es
3. Eugen Goldstein (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Obnova: britannica.com
4. Eugen Goldstein (drugi). Oporavak od: chemed.chem.purdue.edu
5. Proton (sf). Havana Kuba. Oporavak od: eured.cu
6. Wikipedia, Slobodna enciklopedija (2018). Eugen Goldstein. Oporavilo sa: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, Slobodna enciklopedija (2018). Crookes cijev. Oporavilo sa: es.wikipedia.org