Опытная проверка распределения Максвелла

Лекция 10

9.6. Опытная проверка распределения Максвелла

9.7. Распределение Больцмана

9.8. Барометрическая формула

9.9. Распределение Больцмана при дискретных уровнях

9.10. Закон распределения Максвелла—Больцмана

Рассмотрим два наиболее точных эксперимента, осуществлен­ных с целью проверки распределения Максвелла по скоростям.

1. В опыте Ламмерта (1929)

Рис. 9, а).

В объеме V находится газ в равновесном состоянии.

Выходящий из отверстия в стенке объема V молекулярный пучок проходит коллиматор К из последовательных отверстий, который образует почти параллель­ный пучок.

Далее пучок попадает на устройство С, сортирую­щее молекулы по скоростям, и детектор Dдля регистрации мо­лекул после сортировки.

		D
			C

а) б)

Рис. 9.

Устройство С представляет собой два вращающихся диска (на одной оси) со щелями вдоль радиусов.

Если щели повернуты на угол φ относительно друг друга, то при угловой скорости диски повернутся на угол φ в течение промежутка времени Δt = φ/ω.

Поэтому через обе щели, расстояние между которыми , пройдут молекулы со скоростью .

Меняя угловую скорость или угол между радиальными щелями, можно выделить из пучка молекулы разных скоро­стей. Улавливая детектором эти молекулы в течение одинако­вого времени, можно найти их относительное количество в пуч­ке.

2. В другом опыте левая часть установки (V, К на рис.9, а), формирующая параллельный пучок молекул, остается той же.

Но селектор С и детектор D совмещены во вращающемся цилин­дре со щелью S (рис. 9. б).

Когда щель S попадает в падаю­щий пучок С, через нее в цилиндр входит порция молекул. Мо­лекулы с разными скоростями достигают противоположной стенки цилиндра с различным запаздыванием по отношению к моменту прохождения щели S пучком P и поэтому попадают на различные участки D противоположной стенки цилиндра. Измерив степень почернения различных участков D, можно определить распределение молекул в пучке по скоростям.

Разумеется, все эти опыты проводились в условиях высокого вакуума и, кроме того, с учетом различия распределения моле­кул по скоростям в пучке и в объеме V. Результаты этих и других опытов оказались в полном согла­сии с законом распределения, установленным Максвеллом.

Дата добавления: 2014-01-11