Doświadczenie Perrina, Dowód na Istnienie Atomów - Stanowisko Dydaktyczne 8000664
Doświadczenia Perrina (Jean Perrin) to przełomowe eksperymenty z początku XX wieku, które dostarczyły bezpośrednich dowodów na istnienie atomów i molekuł, potwierdzając teorię atomistyczną. Perrin mierzył ruchy cząstek w płynach, wykorzystując obserwacje ruchu Browna (tzw. ruchy losowe) gumiguty w zawiesinie, aby obliczyć kluczowe stałe, w tym liczbę Avogadro, ostatecznie dowodząc, że atomy są rzeczywiste i nie tylko abstrakcyjnymi koncepcjami, co przyniosło mu Nagrodę Nobla.

Zagadnienia Edukacyjne:
- Obserwacja emisji termoelektronowej nośników ładunku z nagrzanej katody.
- Określenie polaryzacji emitowanych nośników ładunku.
- Szacowanie ładunku właściwego (stosunku ładunku do masy) nośników ładunku.
Opis Doświadczenia:
Wiązka elektronów jest odchylana przez jednorodne pole magnetyczne pary cewek Helmholtza do puszki Faradaya, który jest połączony z elektroskopem. Na podstawie obserwowanego ładowania lub rozładowywania elektroskopu przez wiązkę elektronów wchodzącą do kubka Faradaya, możliwe jest określenie polaryzacji nośników ładunku.
Możliwe jest również oszacowanie ładunku właściwego nośników, ponieważ znany jest promień krzywizny r zakrzywionej ścieżki prowadzącej do puszki Faradaya. Siła dośrodkowa działająca na nośniki ładunku na tej zakrzywionej ścieżce jest określona przez siłę Lorentza.
Kluczowe elementy doświadczenia:
- Obserwacja ruchu Browna: Perrin badał drobne cząstki (gumiguta, które mają kształt kulek) zawieszone w cieczy, obserwując ich chaotyczny ruch, opisany wcześniej przez Einsteina i Browna.
- Wyznaczanie stałej Avogadra: Mierzył rozkład tych cząstek na różnych głębokościach w zawiesinie, co pozwalało na obliczenie liczby cząsteczek w jednostce objętości (liczby Avogadro).
- Dowód na istnienie atomów: Uzyskane wyniki, zgodne z przewidywaniami teorii atomistycznej, stanowiły mocny argument za tym, że materia składa się z dyskretnych, niewidzialnych cząstek (atomów i molekuł), rozwiewając sceptycyzm.
Znaczenie:
- Potwierdzenie teorii atomowej: Doświadczenia Perrina były jednym z decydujących dowodów potwierdzających rzeczywistość atomów.
- Ustalenie stałych fizycznych: Pozwoliły na dokładne wyznaczenie liczby Avogadro, kluczowej dla chemii i fizyki.
- Nagroda Nobla: Za te prace otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki w 1926 roku.

