EUGEN GOLDSTEIN: ODKRITJA IN PRISPEVKI - FIZIČNO - 2026

Eugen Goldstein je bil ugledni nemški fizik, rojen na današnji Poljski leta 1850. Njegovo znanstveno delo vključuje eksperimente z električnimi pojavi v plinih in katodnih žarkih.

Goldstein je obstoj protonov opredelil kot enake in nasprotne naboje elektronom. To odkritje je bilo narejeno z eksperimentiranjem s katodnimi cevmi leta 1886.

Žare elektronov so usmerjene od katode do anode.

Ena njegovih najbolj izjemnih zapuščin je bila odkrivanje tega, kar danes poznamo kot protoni, skupaj s kanalčnimi žarki, znanimi tudi kot anodni ali pozitivni žarki.

Ali je obstajal Goldstein atomski model?

Godlstein ni predlagal atomskega modela, čeprav so njegova odkritja omogočila razvoj Thomsonovega atomskega modela.

Po drugi strani ga včasih pripisujejo odkritju protona, kar je opazoval v vakuumskih ceveh, kjer je opazoval katodne žarke. Vendar pa Ernest Rutherford velja za odkritja v znanstveni skupnosti.

Poskusi s katodnimi žarki

Crookes cevi

Goldstein je začel svoje poskuse s Crookesovimi cevmi v 70. letih prejšnjega stoletja, nato pa je spremenil strukturo, ki jo je v 19. stoletju razvil William Crookes.

Osnovna struktura Crooksove cevi je sestavljena iz prazne cevi iz stekla, znotraj katere krožijo plini. Tlak plinov v cevi se regulira z moderiranjem evakuacije zraka v njej.

Naprava ima dva kovinska dela, po enega na enem koncu, ki delujeta kot elektrodi, oba konca pa sta povezana z zunanjimi napetostnimi viri.

Z elektrificiranjem cevi se zrak ionizira in postane prevodnik električne energije. Posledično plini postanejo fluorescentni, ko je vezje med obema koncema cevi zaprto.

Crookes je zaključil, da je ta pojav posledica obstoja katodnih žarkov, torej pretoka elektronov. S tem poskusom je bil dokazan obstoj elementarnih delcev z negativnim nabojem v atomih.

Modifikacija Crookesovih cevi

Goldstein je spremenil strukturo Crookesove cevi in ​​tako dodal več lukenj na eno od kovinskih katod v cevi.

Poleg tega je ponovil poskus z modifikacijo Crookesove cevi, tako da je napetost med konci cevi povečal na nekaj tisoč voltov.

V tej novi konfiguraciji je Goldstein odkril, da je cev oddajala nov sijaj s konca preluknjane cevi.

Vendar je vrhunec, da so se ti žarki gibali v nasprotni smeri katodnih žarkov in so jih imenovali kanalski žarki.

Goldstein je sklenil, da je poleg katodnih žarkov, ki so potovali od katode (negativni naboj) proti anodi (pozitiven naboj), še en žarek, ki je potoval v nasprotni smeri, torej od anode proti katodi spremenjene cevi.

Poleg tega je bilo vedenje delcev glede na njihovo električno in magnetno polje popolnoma nasprotno od katodnih žarkov.

Ta novi tok je Goldstein krstil kot kanalski žarki. Ker so kanalski žarki potovali v nasprotni smeri katodnim žarkom, je Goldstein sklepal, da mora biti tudi narava njihovega električnega naboja nasprotna. Se pravi, da so bili kanalski žarki pozitivno nabiti.

Kanalski žarki

Kanalski žarki nastanejo, ko katodni žarki trčijo z atomi v plinu, ki je zaprt v epruveti.

Enako nabiti delci se odbijajo. Izhajajoč iz te baze elektroni katodnega žarka odbijajo elektrone plinskih atomov, slednji pa se sprostijo iz svoje prvotne tvorbe.

Atomi plinov izgubijo negativni naboj in postanejo pozitivno nabiti. Te katione privlači negativna elektroda cevi glede na naravno privlačnost med nasprotnimi električnimi naboji.

Goldstein je te žarke poimenoval "Kanalstrahlen" in se skliceval na protipostavko katodnim žarkom. Pozitivno nabiti ioni, ki tvorijo kanalske žarke, se premikajo proti perforirani katodi, dokler ne preidejo skozi njo, glede na naravo poskusa.

Zato je ta vrsta pojava v znanstvenem svetu znana kot kanalski žarki, saj prehajajo skozi obstoječo perforacijo na katodi cevi.

Modifikacija katodnih cevi

Prav tako so k poglabljanju tehničnih predstav o katodnih žarkih pomembno prispevali tudi eseji Eugena Godlsteina.

Goldstein je s poskusi v evakuiranih ceveh ugotovil, da katodni žarki lahko oddajajo ostre sence pravokotno na območje, ki ga pokriva katoda.

To odkritje je bilo zelo koristno za spreminjanje zasnove katodnih cevi, ki so bile do zdaj uporabljene, in postavitev konkavnih katod v njihove vogale, da bi ustvarili osredotočene žarke, ki bi jih v prihodnosti uporabljali v različnih aplikacijah.

Kanalski žarki, znani tudi kot anodni žarki ali pozitivni žarki, so neposredno odvisni od fizikalno-kemijskih lastnosti plina, ki je v cevi.

Posledično bo razmerje med električnim nabojem in maso delcev drugačno, odvisno od narave plina, ki se uporablja med poskusom.

S to ugotovitvijo se je razjasnilo dejstvo, da so delci prišli iz notranjosti plina in ne iz anode elektrificirane cevi.

Goldsteinovi prispevki

Prvi koraki pri odkritju protona

Na podlagi gotovosti, da je električni naboj atomov nevtralen, je Goldstein naredil prve korake, da je preveril obstoj pozitivno nabitih osnovnih delcev.

Temelji moderne fizike

Goldsteinovo raziskovalno delo je s seboj prineslo temelje sodobne fizike, saj je demonstracija obstoja kanalskih žarkov omogočila formalizacijo ideje, da se atomi premikajo hitro in s specifičnim vzorcem gibanja.

Ta vrsta pojma je bila ključna v tistem, kar je danes znano kot atomska fizika, to je področje fizike, ki proučuje vedenje in lastnosti atomov v celoti.

Študija izotopov

Tako so Goldsteinove analize povzročile preučevanje izotopov, na primer med številnimi drugimi znanstvenimi aplikacijami, ki so danes v polni veljavi.

Vendar znanstvena skupnost odkritje protona pripisuje novozelandskemu kemiku in fiziku Ernestu Rutherfordu sredi 1918.

Odkritje protona kot protikandidata elektrona je postavilo temelje gradnji atomskega modela, ki ga poznamo danes.

Reference

1. Canal Ray Experiment (2016). Pridobljeno od: byjus.com
2. Modeli atomov in atomov (drugi), obnovljeni iz: recursostic.educacion.es
3. Eugen Goldstein (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Pridobljeno: britannica.com
4. Eugen Goldstein (drugi). Pridobljeno: chemed.chem.purdue.edu
5. Proton (sf). Havana Kuba. Pridobljeno: eured.cu
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Eugen Goldstein. Pridobljeno: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Crookes cev. Pridobljeno: es.wikipedia.org