Чтение онлайн

Таким образом, изучение природы электрических явлений уже к 1890 г. дало возможность накопить много убедительных фактов, позволяющих утверждать, что электрон является составной частью атома. Теперь усилия физиков были направлены на изучение свойств электрона, ставились эксперименты и развивались теории, которые помогли бы осмыслить роль этой частицы в многочисленных химических и физических явлениях.

КАК ПОВЛИЯЛО ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРОНА НА ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ НАУКИ?

Открытие электрона и логически связанные с ним открытия рентгеновского излучения и явления радиоактивности выявили новые возможности для экспериментальных исследований. Когда была усовершенствована техника эксперимента и увеличена точность наблюдений, стало ясно, что классические теории физики, например теория электромагнитных полей Максвелла, не способны объяснять поведение очень малых частиц. «Электрон так же неисчерпаем, как атом», — сказал В. И. Ленин в самом начале нашего века. И все дальнейшее развитие физики подтвердило мудрость ленинских слов. Но это стало возможным благодаря развитию современной теоретической физики.

В целом полученные теоретические и экспериментальные данные, достигнутые на основе квантовой механики, дали возможность ответить на следующие вопросы:

1) каким образом атомы поглощают или испускают излучение?

2) каковы свойства проводников, изоляторов и полупроводников?

3) какие существуют способы соединения различных атомов в молекулы? и т. д.

НУ, И КОНЕЧНО, НУЖНО ОБЯЗАТЕЛЬНО СКАЗАТЬ, ЧТО ДАЛО ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРОНА ПРАКТИКЕ!

Следствием открытия волновой природы электронов стало изобретение Руденбергом в 1930 г. электронного микроскопа (рис. 26).

Рис. 26. Общий вид электронного микроскопа УЭМ-100

За годы, прошедшие со дня изобретения, электронный микроскоп стал незаменимым исследовательским прибором в медицине, в промышленности и в исследовательской работе.

Электрон используют в качестве «трудолюбивой рабочей лошади» в самых различных сферах. Построены различного рода установки, позволяющие ускорять электроны до энергии в несколько миллиардов электрон-вольт и с их помощью исследовать структуру вещества. Чтобы почувствовать масштаб этих цифр, достаточно вспомнить, что электроны в атомах, участвующие в процессах поглощения и испускания видимого света, а также в процессах химических взаимодействий между атомами, имеют энергии порядка нескольких электрон-вольт. В радиолампах электроны (рис. 27) достигают энергий нескольких сотен электрон-вольт.

Рис. 27. Трехэлектродная лампа (а) с нитью накала H, сеткой С, анодом А и изображения триода на радиосхемах (б)

В катодно-лучевых или телевизионных трубках (рис. 28) энергия электронов равна примерно десяти тысячам электрон-вольт, а в некоторых современных рентгеновских установках она доходит до миллиона электрон-вольт. Современные ускорители позволяют получить энергию в тысячи и десятки тысяч раз больше, чем миллионы электрон-вольт (рис. 29).

С помощью полученных на ускорителях сверхбыстрых электронов можно изучать структуру протонов, нейтронов и других частиц.

Рис. 28. Схематическое изображение электронно-лучевой трубки

Рис. 29. Линейный ускоритель ионов до энергии 10 МэВ (Харьков)

ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА — ТЕМА ОСОБОГО РАЗГОВОРА…

Электронные лампы, или радиолампы — одни из наиболее широко применяемых электронных приборов. Одна из самых простых ламп имеет три электрода: катод, испускающий электроны, анод, который их улавливает, и сетку, которая находится между катодом и анодом и управляет электронами (см. рис. 27).

Впервые трех-электродная лампа была предложена французским изобретателем Луи де Форестом в 1906 г. Электронно-вакуумные лампы — усилители и детекторы — обязательная часть всех радиостанций. В настоящее время электронно-вакуумные приборы переживают «вторую молодость». Они вновь занимают свое место в бытовых высококачественных усилителях для воспроизведения звукозаписи и в радиоприемниках, предназначенных для работы в комплекте с ними (тьюнер), вместо транзисторных устройств, имеющих принципиальные недостатки. Мощные ламповые генераторы используют на заводах для поверхностной закалки деталей, плавки металлов, сушки дерева и т. п.

Достигнув металла, электроны в нем резко тормозятся, и вся кинетическая энергия превращается в тепловую. При этом луч создает на глубине 0,001—0,1 мм энергию в сотни раз большую, чем любой источник теплоты.

Применение электронного луча преобразовало всю технологию сварки.

ЗДЕСЬ ЭЛЕКТРОННЫЙ ЛУЧ ВЫСТУПАЕТ В КАЧЕСТВЕ ИНСТРУМЕНТА…

Новые возможности открыла электронная плавка. Она позволила путем расплавления и кристаллизации получать сверхчистые вещества. В таких веществах нуждается ракетная и атомная техника, да и сама электроника.

А вот электронный луч совсем в ином применении — с его помощью печатаются книги. Установка похожа на телевизор, но вместо экрана — бумажная лента, на которой луч прочерчивает строку за строкой. От него на бумаге остается заряд. Распыленная типографская краска и наэлектризованная бумага встречаются внутри камеры, бумага притягивает частички краски и текст проявляется, как на фотопленке.

Наиболее искусно электронами управляют в электронно-лучевых трубках (рис. 28). Такая электронно-лучевая трубка — основная часть телевизоров, радиолокаторов, фототелеграфа.

Электроника, радиоэлектроника и радиотехника, электронная оптика и электронная техника, электронография и электрооптика, электроорганический синтез и электрострикция — вот далеко не полный перечень наук и технических применений, предмет которых — процессы в приборах, основанные на движении электронов в вакууме и в веществе. Специальные области техники занимаются разработкой, производством и применением электронных приборов и устройств; в многочисленных научных институтах исследуют процессы, происходящие при формировании, распространении и фокусировке электронных и ионных пучков и т. д. Вот к чему привело открытие электрона.

— Ну что же, давайте пофантазируем, — подумает читатель, — когда-то это будет?

Однако заводы и комбинаты без высоких дымящих труб, без домен и мартенов — это не мечта, а реальность. Принципиальные изменения происходят сейчас даже в тех технологиях, которые, казалось бы, устоялись в веках. Причины тому — не только необходимость повышения качества металлопродукции, но и требования экологии: производство не должно отравлять окружающей среды.