17.02 Фізика, 10 клас

Тема.  ШВИДКОСТІ РУХУ МОЛЕКУЛ ГАЗУ ТА ЇХНЄ (швидкостей) ВИМІРЮВАННЯ. ДОСЛІД ШТЕРНА

Опрацювати конспект

ХІД УРОКУ

I.  ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1.     Дослід Штерна

Швидкість руху молекул вперше була експериментально визначена Отто Штерном у 1920 році.

Установка для досліду Штерна складалася з двох циліндрів, що мають спільну вісь: великого та маленького, у якому була прорізана тонка щілина. 

Рис. 1 Зовнішня будова установки Штерна

 

Платинова нитка, покрита шаром срібла, підключена до зовнішнього джерела напруги, була закріплена на осі в меншому циліндрі. Коли на нитку подавалася напруга, то атоми срібла випаровувалися і деякі з них у результаті хаотичного руху потрапляли в щілину. 

Після того, як молекули покидають маленький циліндр, вони осідають на внутрішній поверхні великого циліндра. Щоб зменшити кількість зіткнень із молекулами повітря,  обидва циліндри були поміщені у вакуум.

Коли циліндри нерухомі, срібний слід у вигляді тонкої смужки з найбільшою товщиною посередині утворювався на стінці великого циліндра якраз навпроти щілини. Проте коли циліндри починають обертатися з однаковою кутовою швидкістю, срібний слід зміщується. 

Крім того, ширина смужки ставала більшою. Якби молекули переміщалися миттєво, то вони б збиралися навпроти щілини, але кожна молекула має певну швидкість руху. Коли вона вилітає із щілини, то осідає на поверхні великого циліндра з невеликим зміщенням. 

Адже зовнішній циліндр встигає повернутися на певний кут за той час, що молекули летять до нього від щілини у внутрішньому циліндрі. Чим швидше рухаються молекули, тим ближче до положення навпроти щілини вони осядуть. 

Демонстрування відеофрагменту «Дослід Штерна»

2.   Посилання на відео https://www.youtube.com/watch?v=Vli7VsJ_gYU

Відповіді на запитання

1. Чому в досліді Штерна повітря з циліндрів відкачувалося до високого вакууму?

2. Зображення щілини в досліді Штерна виявлялося розмитим. Про що це свідчить?

Розв'язування задач

1. Під час обертання приладу Штерна з кутовою швидкістю 90π рад/с середній зсув смужки срібла, зумовлений обертанням складав 1,12 см. Радіуси внутрішнього і зовнішнього циліндрів відповідно дорівнюють 1,2 і 16 см. Знайти середню квадратичну швидкість атомів срібла з даних досліду та порівняти її з теоретичним значенням, якщо температура розжареної платини 1500 К.

2. Джерело атомів срібла створює вузький смуговий пучок, що падає на внутрішню поверхню нерухомого циліндра радіусом R = 0,3 м і утворює на ній пляму. Установка починає обертатисяз кутовою швидкістю ω = 100π рад/c. Визначте швидкість атомів срібла, якщо воно відхилилося на кут, φ = 0,314 рад від початкового положення.

ДЗ Повторити § 27 та конспект уроку.

Також на платформі Всеукраїнська школа онлайн (https://lms.e-school.net.ua) опрацювати урок12, розділу 3 Курсу "Фізика. 10 клас".