Как экспериментально подтвердить распределение Максвелла для молекулярных скоростей?

Для экспериментального подтверждения распределения Максвелла для молекулярных скоростей можно провести следующие опыты:

1. Опыты Штерна. physics.spbstu.ru Немецкий физик Отто Штерн определил разброс молекул газа по скоростям при помощи вращающегося цилиндра. physics.spbstu.ru Платиновая нить, покрытая серебром, располагалась вдоль цилиндра, способного вращаться вокруг собственной оси. physics.spbstu.ru Через нить пропускался ток, нить нагревалась, и серебро испарялось. physics.spbstu.ru Атомы серебра, проходя через узкую диафрагму, осаждались на внутренней поверхности цилиндра. physics.spbstu.ru Когда цилиндр был неподвижен, на внутренней стенке цилиндра получали резкое изображение щели. physics.spbstu.ru Когда система вращалась, наблюдалось смещённое и размазанное изображение щели. physics.spbstu.ru По расстоянию между изображениями можно было найти среднюю скорость молекул. physics.spbstu.ru
2. Опыт Ламмерта. fn.bmstu.ru Два диска, насаженные на общую ось, имели радиальные прорези, сдвинутые друг относительно друга на угол. fn.bmstu.ru Напротив щелей находилась печь, в которой нагревался до высокой температуры легкоплавкий металл. fn.bmstu.ru Разогретые атомы металла, в данном случае ртути, вылетали из печи и с помощью коллиматора направлялись в необходимом направлении. fn.bmstu.ru Далее атомы, прошедшие прорези в дисках, регистрировались с помощью детектора. fn.bmstu.ru При вращении дисков с постоянной угловой скоростью через их прорези беспрепятственно проходили только атомы, имевшие определённую скорость. fn.bmstu.ru Изменяя угловую скорость вращения дисков, можно было отбирать из пучка молекулы, имеющие определённую скорость, и по регистрируемой детектором интенсивности судить об относительном содержании их в пучке. fn.bmstu.ru
3. Опыт Эстермана. fn.bmstu.ru Пучок атомов цезия вылетал через отверстие в печи с некоторой скоростью и под действием силы тяжести начинал двигаться по параболе. fn.bmstu.ru Атомы, прошедшие через узкую щель в диафрагме, улавливались детектором, который можно было располагать на различных высотах. fn.bmstu.ru Величина отклонения пучка в гравитационном поле Земли зависела от скорости атома. fn.bmstu.ru Перемещая датчик и регистрируя количество атомов цезия, попадающих в детектор за единицу времени, можно было построить зависимость интенсивности пучка от величины отклонения. fn.bmstu.ru Последующий перечёт, с учётом известной зависимости высоты от скорости атома, давал распределение по скоростям атомов цезия. fn.bmstu.ru

Также для экспериментального подтверждения распределения Максвелла можно использовать механическую модель, в которой роль молекул играют стеклянные шарики. bb.dvfu.ru Определённое количество шариков засыпается во внутреннее пространство камеры прибора, и они приводятся в хаотическое движение с помощью колебательного движения основания внутренней камеры. bb.dvfu.ru При хаотическом движении шарики сталкиваются друг с другом и со стенками камеры, что имитирует тепловое движение молекул. bb.dvfu.ru Полученное в результате этого распределение шариков по отсекам нижнего приёмника подобно распределению Максвелла для скоростей молекул газа и имеет вид гистограммы. bb.dvfu.ru