EUGEN GOLDSTEIN: OPDAGELSER OG BIDRAG - FYSISK - 2025

Eugen Goldstein var en fremtrædende tysk fysiker, født i det nuværende Polen i 1850. Hans videnskabelige arbejde inkluderer eksperimenter med elektriske fænomener i gasser og katodestråler.

Goldstein identificerede eksistensen af ​​protoner som lige og modsatte ladninger til elektroner. Denne opdagelse blev gjort gennem eksperimentering med katodestrålerør i 1886.

Stråle af elektroner dirigeres fra katoden til anoden.

En af hans mest fremragende arv bestod i opdagelsen af, hvad der i dag er kendt som protoner, sammen med kanalstråler, også kendt som anodiske eller positive stråler.

Var der en Goldstein-atommodel?

Godlstein foreslog ikke en atommodel, skønt hans opdagelser muliggjorde udviklingen af ​​Thomsons atommodel.

På den anden side krediteres han undertiden som opdageren af ​​protonen, som han observerede i vakuumrørene, hvor han observerede katodestråler. Ernest Rutherford betragtes dog som opdageren i det videnskabelige samfund.

Katodestråleeksperimenter

Skæve rør

Goldstein begyndte sine eksperimenter med Crookes-rør i 1970'erne. Derefter foretog han ændringer i strukturen, der blev udviklet af William Crookes i det 19. århundrede.

Den grundlæggende struktur i Crookes-røret består af et tomt rør lavet af glas, inden i hvilket gasser cirkulerer. Trykket på gasserne inde i røret reguleres ved at moderere evakueringen af ​​luften inde i det.

Apparatet har to metaldele, den ene i hver ende, der fungerer som elektroder, og begge ender er forbundet til eksterne spændingskilder.

Ved at elektrificere røret ioniseres luften og bliver en leder af elektricitet. Følgelig bliver gasserne fluorescerende, når kredsløbet mellem rørets to ender lukkes.

Crookes konkluderede, at dette fænomen skyldtes eksistensen af ​​katodestråler, dvs. elektronstrøm. Med dette eksperiment blev eksistensen af ​​elementære partikler med negativ ladning i atomerne påvist.

Ændring af Crookes rør

Goldstein modificerede strukturen af ​​Crookes-røret og tilføjede adskillige perforeringer til en af ​​metalkatoderne i røret.

Derudover gentog han eksperimentet med modificering af Crookes-røret og øgede spændingen mellem enderne af røret til flere tusinde volt.

Under denne nye konfiguration opdagede Goldstein, at røret udsendte en ny glød fra enden af ​​det rør, der var blevet gennemboret.

Højdepunktet er imidlertid, at disse stråler bevægede sig i den modsatte retning af katodestrålene og blev kaldt kanalstråler.

Goldstein konkluderede, at der ud over katodestrålene, der kørte fra katoden (negativ ladning) mod anoden (positiv ladning), var der en anden stråle, der kørte i den modsatte retning, det vil sige fra anoden mod katoden i det modificerede rør.

Derudover var partiklernes opførsel med hensyn til deres elektriske felt og magnetiske felt helt modsat for katodestrålene.

Denne nye strøm blev døbt af Goldstein som kanalstråler. Da kanalstrålene kørte i den modsatte retning til katodestrålene, udledte Goldstein, at arten af ​​deres elektriske ladning også skal være modsat. Det vil sige, at kanalstrålene var positivt ladede.

Kanalstråler

Kanalstråler opstår, når katodestråler kolliderer med atomer i gassen, der er indesluttet i reagensglaset.

Ligt ladede partikler frastøder hinanden. Fra denne base frastøder katodestrålerens elektroner gasatomernes elektroner, og sidstnævnte frigøres fra deres oprindelige dannelse.

Gasatomer mister deres negative ladning og bliver positivt ladede. Disse kationer tiltrækkes af den negative elektrode i røret, i betragtning af den naturlige tiltrækning mellem modsatte elektriske ladninger.

Goldstein kaldte disse stråler "Kanalstrahlen" for at henvise til modstykke til katodestråler. De positivt ladede ioner, der udgør kanalstrålene, bevæger sig mod den perforerede katode, indtil de passerer gennem den, i betragtning af eksperimentets art.

Derfor er denne type fænomen kendt i den videnskabelige verden som kanalstråler, da de passerer gennem den eksisterende perforering i undersøgelsesrørets katode.

Modifikation af katodetrør

På samme måde bidrog Eugen Godlsteins essays også væsentligt til at uddybe tekniske forestillinger om katodestråler.

Gennem eksperimenter i evakuerede rør fandt Goldstein, at katodestråler kunne kaste skarpe skygger af emission vinkelret på det område, der er dækket af katoden.

Denne opdagelse var meget nyttig til at modificere designet af de hidtil anvendte katodetrør og til at placere konkave katoder i deres hjørner for at producere fokuserede stråler, der ville blive brugt i en række anvendelser i fremtiden.

Kanalstråler, også kendt som anodiske stråler eller positive stråler, afhænger direkte af de fysisk-kemiske egenskaber af gassen, der er indeholdt i røret.

Følgelig vil forholdet mellem den elektriske ladning og massen af ​​partiklerne være forskellige afhængigt af arten af ​​den gas, der bliver brugt under eksperimentet.

Med denne konklusion blev det faktum, at partiklerne kom ud af det indre af gassen og ikke fra anoden i det elektrificerede rør, klarlagt.

Goldstein bidrag

Første trin i opdagelsen af ​​protonen

Baseret på sikkerheden om, at den elektriske ladning af atomer er neutral, tog Goldstein de første skridt for at verificere eksistensen af ​​positivt ladede grundlæggende partikler.

Grundlæggende for moderne fysik

Goldsteins forskningsarbejde bragte fundamentet for den moderne fysik med sig, da demonstrationen af ​​eksistensen af ​​kanalstråler gjorde det muligt at formalisere ideen om, at atomer bevægede sig hurtigt og med et specifikt bevægelsesmønster.

Denne type begreb var nøglen i det, der nu er kendt som atomfysik, dvs. det fysiske felt, der studerer atomer og deres egenskaber i deres helhed.

Isotopundersøgelse

Goldsteins analyser gav således anledning til studiet af isotoper, for eksempel blandt mange andre videnskabelige anvendelser, der er i fuld kraft i dag.

Imidlertid tilskriver det videnskabelige samfund opdagelsen af ​​protonen til den newzealandske kemiker og fysiker Ernest Rutherford i midten af ​​1918.

Opdagelsen af ​​protonet, som modstykke til elektronet, lagde grundlaget for konstruktionen af ​​den atommodel, som vi kender i dag.

Referencer

1. Canal Ray Experiment (2016). Gendannes fra: byjus.com
2. Atom- og atommodellerne (nd) Gendannes fra: recursostic.educacion.es
3. Eugen Goldstein (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Gendannet fra: britannica.com
4. Eugen Goldstein (nd). Gendannes fra: chemed.chem.purdue.edu
5. Proton (sf). Havana Cuba. Gendannes fra: ecured.cu
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Eugen Goldstein. Gendannet fra: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Skæve rør. Gendannet fra: es.wikipedia.org