История физики 5

російський фізик; дійсний член Академії наук і мистецтв (ад'юнкт з 1740, професор фізики з 1741).

Наукові праці
У Працях Академії наук ним надруковано: 19 робіт з калориметрії і термометрії, 2 - з електрики, 1 - з магнетизму.
Не опубліковані 5 робіт з молекулярної фізики, 40 повідомлень і статей з електрики і магнетизму, 3 роботи з механіки, 2 - з оптики.

«Электрический указатель», рисунок Рихмана

про дослідження Франкліна, отримали новий імпульс. 3 липня 1752 він представив на Конференції Академії доповідь, яка не була надрукована. Його досліди з атмосферною електрикою, про які він постійно повідомляв у «Петербурзьких Відомостях», проводилися регулярно влітку 1752 і 1753 років.
Від встановленого на даху будинку, де жив Ріхман, залізної ізольованої жердини, був проведений в одну з кімнат квартири дріт, до кінця якого кріпилися металева шкала з квадрантом і шовкова нитка, по куту відхилення якої, під впливом атмосферної електрики Ріхман робив вимірювання. Ріхман невтомно працював зі своїм приладом, який удосконалив, з'єднавши його з лейденської банкою.

Удосконалений електрометр Ріхмана, 1753 г.

«електричним покажчиком» (приладом-прообразом електроскопа), який не був заземлений, мала великий резонанс у всьому світі, в Росії тимчасово заборонили дослідження електрики.
У 1753 року російський вчений Георг Ріхман, можливо, став першою особою, яка загинула при проведенні електричних експериментів.

6 серпня 1753 під час грози, коли Ріхман стояв на відстані близько 30 см від приладу, від останнього попрямувала до його чола блідо-синювата вогненна куля. Пролунав удар, подібний гарматному пострілу, і Ріхман впав мертвий.

Домашня лабораторія Ріхмана

із засновників США, політичний діяч, дипломат, вчений, письменник, журналіст, видавець, масон.

Один з лідерів війни за незалежність США. Один із розробників дизайну Великої Державної Печатки США (Великої печатки).
Як учений він був помітною фігурою в історії фізики, зробивши відкриття в галузі електрики.
Як політичний автор і активіст він більше, ніж хто-небудь був автором ідеї Американської нації. Будучи дипломатом протягом Американської Революції, він уклав  альянс  з Францією, що допомогло захистити незалежність.
Франклін отримав медаль Коплі за 1753 рік.
На його честь названо астероїд 5102 Бенфранклін.

і «-»;
пояснив принцип дії лейденської банки, встановивши, що головну роль у ній відіграє діелектрик, що розділяє електропровідні обкладки;
встановив тотожність атмосферного і одержуваного за допомогою тертя електрики і навів доказ електричної природи блискавки;
встановив, що металеві вістря, з'єднані з землею, знімають електричні заряди з заряджених тіл навіть без зіткнення з ними і запропонував у 1752 році проект блискавковідводу;
висунув ідею електричного двигуна і продемонстрував «електричне колесо», що обертається під дією електростатичних сил;
вперше застосував електричну іскру для вибуху пороху;
зібрав багато відомостей про штормові вітри (норд-Ости) і запропонував теорію, що пояснює їхнє походження;
отримав патент на конструкцію крісла-гойдалки;
винайшов економічну малогабаритну піч для дому (1742) (назви: Franklin stove - піч Франкліна, або Pennsylvania fireplace - Пенсільванський камін);
удосконалив скляну гармоніку;
розробив власну систему управління часом;
винайшов біфокальні окуляри (1784);
за його участю були проведені вимірювання швидкості, ширини і глибини Гольфстріму, і цю течію, назву якій дав Бенджамін Франклін, було нанесено на мапу (1770).

У 1750 він опублікував роботу, в якій запропонував провести експеримент з використанням повітряного змія, запущеного в грозу. Такий дослід був проведений 10 травня 1752 французьким вченим Томасом-Франсуа Далібардом. Не знаючи про дослід Далібарда, Франклін провів свій власний експеримент з повітряним змієм 15 червня в Філадельфії. Дослід Франкліна був описаний в роботі Джозефа Прістлі «Історія та теперішній стан електрики» (1767). Прістлі говорить про те, що Франклін був ізольований в процесі експерименту, щоб уникнути створення смертельно небезпечного контуру протікання струму (деякі дослідники загинули під час проведення подібних експериментів: у 1753 році при дослідженні атмосферного електрики незаземленим приладом загинув російський вчений Георг Ріхман). У своїх записах Франклін говорить про те, що знав про небезпеку і знайшов альтернативний шлях демонстрації електричної природи блискавки, про що говорить використання ним заземлення. Франклін не став чекати, коли блискавка вдарить у запущеного змія (це було б смертельно небезпечно). Замість цього він запустив змія в грозову хмару і виявив, що змій збирає електричний заряд.

10 серпня 1802, Дерпт, нині Тарту, Естонія) - російський і німецький фізик, астроном і математик, член Петербурзької Академії наук (1756).

Наукова діяльність
Епінус був одним з перших учених-електриків, чиї дослідження будувалися не тільки на дослідах і спостереженнях, але й на математичних розрахунках.
У 1756 році він пояснив зв'язок явища Піроелектрики з електричними явищами в кристалах турмаліну.
Ще в 1759 році в роботі «Досвід теорії електрики і магнетизму» , Епінус висунув положення, що лежать в основі закону Кулона.
Загальновідомо, що відкриття явища електростатичної індукції належить Епінусу; він запропонував ідею електрофорної машини.
Спираючись на ідеї Б. Франкліна та І. Ньютона, розробив теорію електричних і магнітних явищ, підкресливши їх подібність.

винайденої в 40-х роках XVIII ст., Вказавши на деякі помилки, допущені дослідниками; він за сто років до Феддерсена висловив думку про коливальний характер розряду лейденської банки.
Робота Епінуса 1759 року містить і суто магнітні дослідження. На основі математичних розрахунків він розробив чудові для того часу методи намагнічування магнітних стрілок. Епінус стверджував, що земна куля має магнітне ядро. Користуючись математичним методом, він перший розрахував як буде вести себе магнітна стрілка в земному магнітному полі.
У 1757-1788 роках були видані вісім його астрономічних творів. Епінус серйозно розглядав проблему наслідків зіткнення комети з Землею: заперечуючи небезпеку зустрічі з хвостом комети, він припускав, що зіткнення з її головою буде пом'якшуватися атмосферою.
У 1778-1781 роках Епінус досліджував за допомогою отриманого з Англії ахроматичного телескопа з потрійним об'єктивом поверхню Місяця. На підставі спостережень він висловив припущення про вулканічне походження характерних кільцевих гір на Місяці.
У 1784 році Ф. Епінус вперше на підставі математичних розрахунків сконструював ахроматичний мікроскоп. Ректор Дерптського університету Г.Паррот в 1808 році замовив німецькому оптику І.Тідеманна два мікроскопа конструкції Епінуса.

Лондонського королівського товариства (з 1760 р.). Народився в Ніцці (Франція). Закінчив Кембриджський університет (1753 р.). Наукові дослідження проводив у власній лабораторії.

В області фізики у багатьох випадках передбачив пізніші відкриття. Закон, за яким сили електричної взаємодії обернено пропорційні квадрату відстані між зарядами, був відкритий ним 1767, на десять років раніше від французького фізика Шарля Кулона.
Кавендіш експериментально встановив (1771 р.) вплив середовища на  ємність  конденсаторів і визначив (1771) значення діелектричних сталих ряду речовин. Визначив (1797-1798) сили взаємного притягання масивних тіл і обчислив тоді ж середню густину Землі, що відоме у науці як «експеримент Кавендіша».
Про роботи Кавендіша в області фізики стало відомо лише в 1879 — після того, як англійський фізик Дж. Максвелл опублікував його рукописи, що знаходилися доти в архівах.
Генрі Кавендіш нагородженний медаллю Коплі у 1766 році.

основного закону електростатики — закону Кулона.

Шарль де Кулон народився 14 червня 1736 р. в Ангулемі, в сім'ї чиновника. Навчався в одній з кращих шкіл для молодих людей дворянського походження "Коледжі чотирьох націй" (Коледж Мазаріні). В лютому 1760 р. вступає до Військово-інженерної школи в Мезьєрі, одне з найкращих вищих технічних закладів XVIII ст. Закінчив школу в 1761 р. і отримав чин лейтенанта. Потім на протязі дев'яти років Кулон служив в інженерних військах на острові Мартиніка, де будував мости, дороги, укріплення. В 1772 році повертається до Франції, де продовжує працювати військовим інженером в Шербурі, Безнасоні та ін. За наукову працю, присвячену розрахунку архітектурних конструкцій, Кулон в 1774 році був обраний членом кореспондентом Академії наук Франції.
В 1781 г. облаштувався в Парижі, служив інтендантом вод і фонтанів. Після початку революції в 1789р. пішов у відставку і перебрався в невеличке містечко Блуа.
Помер 23 серпня 1806 р. в Парижі, у 70-річному віці.
На честь французького вченого була названа одиниця електричного заряду - кулон (Кл), введена в практику в 1881 році.

науковими дослідженнями. Публікував роботи по технічній механіці (статика споруд, теорія вітряних млинів, механічні аспекти кручення волокон і т.п.). Кулон сформулював закони кручення; винайшов крутильні ваги, які він сам застосував для вимірювання електричних і магнітних сил взаємодії. У 1781 він описав досліди по тертю ковзання і прокатки і сформулював закони сухого тертя. У тому ж році став членом академії наук Парижа. З 1785 по 1789р. опублікував сім книг, в яких сформулював закон взаємодії електричних зарядів та магнітних полюсів (Закон Кулона), а також закономірність розподілу електричних зарядів на поверхні провідника. Ввів поняття магнітного моменту і поляризації зарядів. В 1789 році вийшла його робота по теорії тертя ковзання.

Кулон був одним з перших членів Національного інституту, який замінив академію. В 1802 році призначений інспектором громадських будівель, але здоров'я, підірване на службі, не дозволило вченому проявити себе на цій посаді.
Кулон помер 23 серпня 1806 у Парижі. Його ім'я внесено до списку найвидатніших учених Франції, поміщений на першому поверсі Ейфелевої вежі.

Крутильні ваги Кулона

році відкрив зв'язок між електричним та магнітним полем, помітивши дію електричного струму на магнітну стрілку.

Головне відкриття Ерстеда - теоретичне обґрунтування існування електромагнітних хвиль. Історія цього відкриття, зробленого взимку 1819-1820 навчального року включає в себе два варіанти подій:

Ерстед на лекції в університеті демонстрував нагрів дроту електрикою від вольтова стовпа, для чого склав електричний або, як тоді говорили, гальванічний ланцюг. На демонстраційному столі знаходився морський компас, поверх скляної кришки якого проходив один з проводів. Раптом хтось із студентів випадково помітив, що коли Ерстед замкнув ланцюг, магнітна стрілка компаса відхилилася вбік. Однак існує думка, що Ерстед зауважив відхилення стрілки сам.

їх міняти. І виявив наступне: «Якщо відстань від дроту до стрілки не перевищує 3/4 дюйма, відхилення становить 45°. Якщо відстань збільшувати, то кут пропорційно зменшується. Абсолютна величина відхилення змінюється залежно від потужності апарату». (Використовуючи дане повідомлення, А.М.Ампер незабаром запропонує на його принципі магнітоелектричний гальванометр, роль якого в розвитку електричної науки важко переоцінити.)
Далі експериментатор вирішує перевірити дію провідників з різних металів на стрілку. Для цього беруться дроти з платини, золота, срібла, латуні, свинцю, заліза. Метали, які ніколи не виявляли магнітних властивостей, набували їх, коли через них протікав електричний струм.
Ерстед став екранувати стрілку від проводу склом, деревом, смолою, гончарної глиною, камінням, диском електрофора. Екранування не відбулося. Стрілка наполегливо відхилялася. Відхилялася навіть тоді, коли її помістили в посудину з водою. Висновок: «Така передача дії крізь різні речовини не спостерігалася в звичайній електриці та електриці вольтаічній».
Коли з'єднувальний дріт Ерстед ставив вертикально, то магнітна стрілка зовсім не вказувала на нього, а розташовувалася як би по дотичній до кола з центром по осі дроту. Дослідник запропонував вважати дію дроту з струмом вихровим, так як саме вихрам властиво діяти в протилежних напрямках на двох кінцях одного діаметра.

членом багатьох найбільш авторитетних наукових товариств: Лондонського Королівського товариства і Паризької Академії. В 1830 р. його обрали почесним членом Петербурзької академій наук. Англійці присудили йому медаль за наукові досягнення, а з Франції він отримав премію в 3000 золотих франків, колись призначену Наполеоном для авторів найбільших відкриттів в області електрики. Він продовжив займатися наукою - в 1822-23рр. незалежно від Ж. Фур'є відкрив термоелектричний ефект і створив перший термоелемент. Вивчав стисливість і пружність рідин і газів, винайшов п'єзометр (пристрій, що служить для вимірювання зміни об'єму речовин під впливом гідростатичного тиску), намагався виявити електричні ефекти під дією звуку. Займався також молекулярної фізикою, зокрема, вивчав відхилення від закону Бойля - Маріотта.
Ерстед мав не тільки науковий, але і педагогічний талант, вів просвітницьку діяльність: в 1824 створив Товариство з розповсюдження природознавства, в 1829 став директором організованої за його ініціативою Політехнічної школи в Копенгагені.
Помер Ерстед в Копенгагені 9 березня 1851.

зв'язок  електричних  і  магнітних явищ. Йому належить гіпотеза (в розвитку) про природу магнетизму, яка значно вплинула на розвиток вчення про електромагнітні явища: магнітні властивості тіл зумовлені наявністю в них молекулярних електричних струмів.

Ампер є членом Паризьскої Академії наук (1814), а також іноземний почесний член Петербурзької Академії наук (1830). Джеймс Максвелл назвав Ампера «Ньютоном електрики».

відкрив закон взаємодії електричних струмів;
запропонував першу теорію магнетизму;
праці з теорії імовірностей;
застосування варіаційного числення в  механіці.

Науковий внесок

фізичні роботи виконані в галузі електродинаміки. У 1820 він встановив правило для визначення напрямку дії магнітного поля на магнітну стрілку, відоме нині як правило Ампера; провів безліч дослідів з дослідження взаємодії між магнітом і електричним струмом; для цих цілей створив ряд приладів; виявив, що магнітне поле Землі впливає на рухомі провідники з струмом. У тому ж році відкрив взаємодію між електричними струмами, сформулював закон цього явища (закон Ампера), розвинув теорію магнетизму, запропонував використовувати електромагнітні процеси для передачі сигналів.
Відповідно до теорії Ампера, магнітні взаємодії є результатом взаємодій так званих кругових молекулярних струмів, що відбуваються в тілах, еквівалентних маленьким плоским магнітам або магнітним листками. Це твердження носить назву теореми Ампера. Таким чином, великий магніт, за уявленнями Ампера, складається з безлічі таких елементарних магнітиків. У цьому полягає суть глибокого переконання вченого в чисто струмовому походженні магнетизму і тісному зв'язку його з електричними процесами.

з струмом), звідки слідувала ідея еквівалентності соленоїда постійному магніту. Також ним було запропоновано посилювати магнітне поле за допомогою залізного осердя, що розміщується всередині соленоїда. Ідеї ​​Ампера були викладені ним у працях «Звіт про електродинамічні спостереження» (фр. «Recueil d'observations electrodynamiques», Париж, 1822), «Короткий курс теорії електродинамічних явищ» (фр. «Precis de la theorie des phenomenes electrodynamiques», Париж, 1824), «Теорія електродинамічних явищ» (фр. « Theorie des phenomenes electrodynamiques»). У 1826 році їм була доведена теорема про циркуляцію магнітного поля. У 1829 Ампер винайшов такі пристрої як комутатор і електромагнітний телеграф.
У механіці йому належить формулювання терміну «кінематика».
У 1830 році ввів у науковий обіг термін «кібернетика».
Різнобічний талант Ампера залишив слід і в історії розвитку хімії, яка відводить йому одну з почесних сторінок і вважає його, спільно з Авогадро, автором найважливішого закону сучасної хімії.
На честь вченого одиниця сили електричного струму названа «Ампером", а відповідні вимірювальні прилади - «амперметрами".
Деякі дослідження Ампера відносяться до ботаніки, а також до філософії.

Лондон) - англійський фізик-експериментатор і хімік. Член Лондонського королівського товариства (1824) і безлічі інших наукових організацій, в тому числі іноземний почесний член Петербурзької академії наук (1830).

Відкрив електромагнітну індукцію, що лежить в основі сучасного промислового виробництва електрики і багатьох його застосувань. Створив першу модель електродвигуна. Серед інших його відкриттів - перший трансформатор, хімічна дія струму, закони електролізу, дія магнітного поля на світло, діамагнетизм. Першим передбачив електромагнітні хвилі. Фарадей ввів у науковий обіг терміни іон, катод, анод, електроліт, діелектрик, діамагнетизм, парамагнетизм та ін.
Фарадей - основоположник вчення про електромагнітне поле, яке потім математично оформив і розвинув Максвелл. Основний ідейний внесок Фарадея в фізику електромагнітних явищ полягав у відмові від ньютонівського принципу дальнодії і у введенні поняття фізичного поля - безперервної області простору, суцільно заповненої силовими лініями і взаємодіючою з речовиною.

дослідження зв'язків між електрикою і магнетизмом. До цього часу вже існувала і стараннями К. Гауса і Дж. Гріна була в основному розроблена наука електростатика. У 1800 році А. Вольта відкрив потужне джерело постійного струму («вольтів стовп») , і почала стрімко розвиватися нова наука - електродинаміка . Відразу ж були зроблені два видатних відкриття : електроліз (1800 р.) і електрична дуга (1802 р.).
Але головні події почалися в 1820 році, коли Ерстед виявив на досліді відхиляючу дію струму на магнітну стрілку. Перші теорії, що пов'язують електрику і магнетизм, побудували в тому ж році Біо, Савар і пізніше Лаплас (Закон Біо - Савара - Лапласа). Ампер, починаючи з 1822 року, опублікував свою теорію електромагнетизму, за якою первинним явищем є дальнодіюча взаємодія провідників зі струмом. Формула Ампера для взаємодії двох елементів струму увійшла в підручники. Серед іншого, Ампер відкрив електромагніт (соленоїд).
Після серії дослідів Фарадей опублікував в 1821 році трактат «Про деякі нові електромагнітні рухи і про теорію магнетизму», де показав, як змусити намагнічену стрілку безперервно обертатися навколо одного з магнітних полюсів. По суті ця конструкція представляла собою ще недосконалий, але цілком практичний електродвигун, вперше в світі здійснив безперервне перетворення електричної енергії в механічну. Ім'я Фарадея стає всесвітньо відомим.

«Перетворити магнетизм в електрику». Міркування Фарадея були наступними: якщо в досліді Ерстеда електричний струм має магнітну силу, а, на переконання Фарадея, всі сили перетворюються одна в одну, то і рух магніту повинен збуджувати електричний струм.
Шлях до електрогенератора виявився нелегким - перші досліди були невдалі. Головною причиною невдач було незнання того факту, що електричний струм породжується тільки змінним магнітним полем, причому досить сильним (інакше струм буде занадто слабкий для реєстрації). Для посилення ефекту слід було магніт (або провідник) швидко рухати, а провідник згорнути в котушку. Тільки через десять років, в 1831 році, Фарадей знайшов, нарешті, вирішення проблеми, виявивши електромагнітну індукцію. З цього відкриття почався найбільш плідний період досліджень Фарадея (1831-1840), що дав науковому світу його знамениту серію статей «Експериментальні дослідження з електрики» (всього він опублікував у «Philosophical Transactions» 30 випусків, що виходили з 1831 по 1835 рік). Вже в 1832 році Фарадей за відкриття індукції був нагороджений медаллю Коплі.
Повідомлення про досліди Фарадея негайно викликало сенсацію в науковому світі Європи. Якщо відкриття електродвигуна показало, як можна використовувати електрику, то досліди по індукції вказували, як створити потужне його джерело (електрогенератор). З цього моменту труднощі на шляху широкого впровадження електроенергії стали чисто технічними. Фізики та інженери активно зайнялися дослідженням індукційних струмів і конструюванням все більш досконалих електротехнічних пристроїв; перші промислові моделі з'явилися ще за життя Фарадея (генератор змінного струму Іполіта Піксі, 1839).

проблему. На той момент були відомі кілька джерел електрики: тертя, вольтів стовп, деякі тварини (наприклад, електричний скат), фарадеєвська індукція, термоелемент (відкритий в 1821 році, ефект Зеєбека)​​. Окремі вчені висловлювали сумнів у тому, що всі ці ефекти мають єдину природу, і навіть використовували різні терміни: «гальванізм» , «тваринна електрика» і т.п. Фарадей провів сотні дослідів і закрив проблему, показавши, що всі прояви електрики (теплові, світлові, хімічні, фізіологічні, магнітні і механічні) абсолютно однакові, незалежно від джерела її отримання.
У 1845 році Фарадей ненадовго повернувся до активної роботи і зробив кілька видатних відкриттів, у тому числі: поворот площини поляризації світла в магнітному полі (ефект Фарадея) і діамагнетизм.
Час від часу стан здоров'я дозволяв Фарадею ненадовго повертатися до активної діяльності. У 1862 році він висунув гіпотезу, що магнітне поле може зміщувати спектральні лінії. Однак устаткування тих років було недостатньо чутливим, щоб виявити цей ефект. Тільки в 1897 році Пітер Зеєман підтвердив гіпотезу Фарадея (пославшись на нього як на автора) і отримав в 1902 році за це відкриття Нобелівську премію.

природно було очікувати, що хімічні властивості і закони пов'язані з електричними. Підтвердження цьому припущенню він отримав в 1832 році, відкривши фундаментальні закони електролізу. Ці закони лягли в основу нового розділу науки - електрохімії, що має сьогодні величезну кількість технологічних застосувань. Вигляд законів Фарадея наводив на думку про існування «електричних атомів» з найменшим можливим зарядом; дійсно, на рубежі XIX -XX століть ця частинка (електрон) була виявлена​​, і закони Фарадея допомогли оцінити її заряд. Запропоновані Фарадеєм терміни іон, катод, анод, електроліт вкоренилися в науці.
Досліди з електрохімії дали ще один доказ близькодії електромагнетизму . Багато вчених вважали, що електроліз викликається тяжінням на відстані (іонів до електродів). Фарадей провів простий дослід: відділив електроди від змоченого соляним розчином паперу двома повітряними проміжками, після чого зазначив, що іскровий розряд викликав розкладання розчину. Звідси випливало, що електроліз викликається не дальнім тяжінням, а місцевим струмом, і відбувається він тільки в місцях проходження струму. Рух іонів до електродів відбувається вже після (і внаслідок) розкладання молекул.
У 1846 році Фарадей відкрив діамагнетизм - ефект намагнічування деяких речовин (наприклад, кварцу, вісмуту, срібла) протилежно напрямку діючого на нього зовнішнього магнітного поля, тобто відштовхування їх від обох полюсів магніту. Ці та інші досліди Фарадея заклали основу магнітохіміі.

поля і на підставі її зробив висновок, що змінні електричне і магнітне поля тісно пов'язані одне з одним, утворюючи єдине електромагнітне поле, яке поширюється у вигляді електромагнітних хвиль зі швидкістю світла. Ґрунтуючись на зв'язку електричних, магнітних та світлових явищ, Максвелл розробив теорію світла і тим об'єднав в одне ціле раніше розрізнені галузі електрики, магнетизму і оптики. Крім цього, Максвеллу належать великі відкриття і в інших галузях фізики, зокрема молекулярної кінетичної теорії газів.

Максвелл перевірив багато старих і вивів нові закономірності теорії пружності. Всього він вирішив 14 завдань про напруження всередині порожнистих циліндрів, стрижнів, круглих дисків, порожніх сфер, плоских трикутників, зробивши, таким чином, істотний внесок у розвиток методу фотопружності. Ці результати також представляли значний інтерес для будівельної механіки.

кольорів  Гельмгольца. У експериментах зі змішування кольорів Максвелл застосував особливу дзиґу, диск якої був розділений на сектори, забарвлені в різні кольори (диск Максвелла). При швидкому обертанні дзиги кольори зливалися: якщо диск був зафарбований так, як розташовані кольори спектру, він здавався білим; якщо одну його половину зафарбовували червоним, а іншу —  жовтим, він здавався помаранчевим; змішування  синього і жовтого створювало враження зеленого.
Динамічна теорія газів
В 1859 році Максвелл виступив на зборах Британської Асоціації з доповіддю «Про динамічну теорію газів», в якій навів розподіл молекул за швидкостями (максвеллівський розподіл). Цей документ поклав початок багаторічним та плідним дослідженням Максвелла в області кінетичної теорії газів і статистичної фізики. Максвелл виходив з уявлення про газ як про ансамбль безлічі ідеально пружних кульок, хаотично рухомих у замкнутому просторі. Кульки (молекули) можна розділити на групи за швидкостями, при цьому в стаціонарному стані число молекул у кожній групі залишається постійним, хоча вони можуть виходити з груп і входити до них. З такого розгляду випливало, що «частки розподіляються за швидкостями за таким же законом, за яким розподіляються помилки спостережень у теорії методу найменших квадратів», тобто відповідно до статистики Гауса. У рамках своєї теорії Максвелл пояснив закон Авогадро, дифузію, теплопровідність, внутрішнє тертя (теорія перенесення). У 1867 показав статистичну природу другого закону термодинаміки («демон Максвелла»).

висновку, що магнетизм має вихрьову природу, а електричний струм - поступальну. Для наочного опису електромагнітних ефектів він створив нову, чисто механічну модель, згідно з якою «молекулярні вихори», які обертаються, виробляють магнітне поле, тоді як найдрібніші передавальні «холості колеса» забезпечують обертання вихорів в одну сторону. Поступальний рух цих передавальних коліс («частинок електрики» , за термінологією Максвелла) забезпечує формування електричного струму. При цьому магнітне поле, спрямоване вздовж осі обертання вихорів, виявляється перпендикулярним напрямку струму, що знайшло вираження в обґрунтованому Максвеллом «правилі буравчика».

У рамках даної механічної моделі вдалося не тільки дати адекватну наочну ілюстрацію явища електромагнітної індукції та вихрового характеру поля, породжуваного струмом, але і ввести ефект, симетричний фарадеєвскому: зміни електричного поля (так званий струм зміщення, створюваний зрушенням передавальних коліс, або пов'язаних молекулярних зарядів, під дією поля) повинні призводити до виникнення магнітного поля. Струм зміщення безпосередньо привів до рівняння безперервності для електричного заряду, тобто до уявлення про незамкнуті струми (раніше всі струми вважалися замкнутими).

Ілюстрація струму зміщення в конденсаторі

і магнетизм» (A Treatise on Electricity and Magnetism), що містив відомості про існуючі раніше теорії електрики, методах вимірювання та особливості експериментальної апаратури, але основна увага була приділена трактуванні електромагнетизму з єдиних, фарадеєвскогох позицій. При цьому виклад матеріалу було побудовано навіть на шкоду власним ідеям Максвелла.
У «Трактаті» містилися основні рівняння електромагнітного поля, відомі нині як рівняння Максвелла. Втім, вони були представлені в не надто зручній формі (через скалярний і векторний потенціали), і їх було досить багато - дванадцять. Згодом Генріх Герц і Олівер Хевісайд переписали їх через вектори електричного і магнітного поля, отримавши у результаті чотири рівняння в сучасній формі. Хевісайд також вперше зазначив симетрію рівнянь Максвелла. Безпосереднім наслідком цих рівнянь стало передбачення існування електромагнітних хвиль, експериментально відкритих Герцем в 1887-1888 роках. Іншими найважливішими результатами, викладеними в «Трактаті», стали доказ електромагнітної природи світла і пророцтво ефекту тиску світла (як результату пондеромоторної дії електромагнітних хвиль), виявленого багато пізніше в знаменитих дослідах Петра Лебедєва. На основі своєї теорії Максвелл також дав пояснення впливу магнітного поля на поширення світла (ефект Фарадея). Ще один доказ справедливості теорії Максвелла - квадратичний зв'язок між оптичними (показник заломлення) і електричними (діелектрична проникність) характеристиками середовища - було опубліковано Людвігом Больцманом незабаром після виходу «Трактату».

Закінчив Берлінський університет, де його вчителями були Герман фон Гельмгольц і Густав Кірхгоф. З 1885 по 1889 рр.. був професором фізики Університету в Карлсруе. З 1889 року - професор фізики університету в Бонні.

Основне досягнення - експериментальне підтвердження електромагнітної теорії світла Джеймса Максвелла. Герц довів існування електромагнітних хвиль. Він докладно дослідив відбиття, інтерференцію, дифракцію і поляризацію електромагнітних хвиль, довів, що швидкість їх поширення збігається зі швидкістю поширення світла, і що світло являє собою не що інше, як різновид електромагнітних хвиль. Він побудував електродинаміку рухомих тіл, виходячи з гіпотези про те, що ефір захоплюється рухомими тілами. Проте його теорія електродинаміки не підтвердилася дослідами і пізніше поступилася місцем електронної теорії Хендріка Лоренца. Результати, отримані Герцем, лягли в основу розвитку радіо.

Герц розробляв теорію резонансного контуру , вивчав властивості катодних променів, досліджував вплив ультрафіолетових променів на електричний розряд. У ряді робіт з механіки дав теорію удару пружних куль, розрахував час зіткнення і т.п. У книзі «Принципи механіки» (1894 р.) дав висновок загальних теорем механіки та її математичного апарату, виходячи з єдиного принципу (принцип Герца) .
Іменем Герца з 1933 року називається одиниця вимірювання частоти Герц, яка входить в міжнародну метричну систему одиниць СІ .
З 1885 по 1889 роки Герц працював професором фізики технічного університету в Карлсруе. Саме в ці роки він провів свої знамениті досліди з розповсюдження електричної сили, які довели реальність електромагнітних хвиль. Апаратура, якою користувався Герц, може здатися тепер більш ніж простою, але тим цінніші отримані ним результати. Джерелами електромагнітного випромінювання у нього були іскри в розрядниках. Електромагнітні хвилі від розрядників викликали іскрові розряди між кульками в «приймачах» - розташованих в декількох метрах контурах, налаштованих в резонанс. Герцу вдалося не тільки виявити хвилі, в тому числі, і стоячі, а й дослідити швидкість їх поширення, відбиття, заломлення і навіть поляризацію. Все це дуже нагадувало оптику, з тією тільки відмінністю, що довжини хвиль були майже в мільярд разів більше.

контуру ключовим переривачем ) .
Постійний струм від джерела, проходячи через котушку намагнічує її залізний сердечник, він притягує рухомий контакт і ланцюг розривається, коли магнітне поле зникає контакт замикається знову.

Для проведення дослідів Герц придумав і сконструював свій знаменитий випромінювач електромагнітних хвиль, названий згодом «вібратором Герца». Вібратор представляв собою два мідних прутка з насадженими на кінцях латунними кульками і по одній великій цинкової сфері або квадратної пластині, що грає роль конденсатора. Між кульками залишався зазор - іскровий проміжок. До мідних стрижнів були прикріплені кінці вторинної обмотки котушки Румкорфа - перетворювача постійного струму низької напруги в змінний струм високої напруги. При імпульсах змінного струму між кульками проскакували іскри і в навколишній простір випромінювалися електромагнітні хвилі. Переміщенням сфер або пластин уздовж стрижнів регулювалися індуктивність і ємність ланцюга, що визначають довжину хвилі.

Експериментальний апарат Герца 1887 р.

- дротове незамкнуте кільце або прямокутну незамкнуту рамку з такими ж, як у «передавача» латунними кульками на кінцях і регульованим іскровим проміжком.
В результаті проведених дослідів Герц виявив, що якщо в генераторі відбуватимуться високочастотні коливання (у його розрядному проміжку проскакує іскра), то в розрядному проміжку резонатора, віддаленому від генератора навіть на 3 м, теж будуть проскакувати маленькі іскри. Таким чином, іскра в другому ланцюзі виникала без жодного безпосереднього контакту з першим ланцюгом. Провівши численні досліди при різних взаємних положеннях генератора і приймача, Герц приходить до висновку про існування електромагнітних хвиль, що поширюються з кінцевою швидкістю. Чи будуть вони вести себе, як світло? Герц проводить ретельну перевірку цього припущення. Після вивчення законів відбиття і заломлення, після встановлення поляризації та вимірювання швидкості електромагнітних хвиль він довів їх повну аналогію зі світловими . Все це було викладено в роботі «Про промені електричної сили» , що вийшла в грудні 1888 р. Цей рік вважається роком відкриття електромагнітних хвиль і експериментального підтвердження теорії Максвелла .
Завдяки своїм дослідам Герц прийшов до наступних висновків:
1 . Хвилі Максвелла «синхронні» (справедливість теорії Максвелла, що швидкість поширення радіохвиль дорівнює швидкості світла) ;
2 . Можна передавати енергію електричного і магнітного поля без проводів.

засновник фізичної лабораторії Московського університету.

Отримав криву намагнічування заліза (1872), систематично досліджував зовнішній фотоефект (1888-1890), відкрив перший закон фотоефекту. Досліджував газовий розряд, критичний стан та інші явища. Заснував фізичну лабораторію в Московському університеті (1874).

Наукова робота

Основні роботи в області електромагнетизму, оптики, молекулярної фізики, філософії.
Першим показав, що при збільшенні намагнічуючого поля магнітна сприйнятливість заліза спочатку зростає, а потім, після досягнення максимуму, зменшується (1872).
Зняв криву магнітної проникності феромагнетика (крива Столєтова).
Автор двох методів магнітних вимірювань речовин (метод тороїда з замкнутим магнітним ланцюгом і балістичний вимір намагніченості) .

отримав значення, близьке до швидкості світла (1876).
Провів цикл робіт з вивчення зовнішнього фотоефекту, відкритого в 1887 році Г. Герцем (1888-1890).
Створив перший фотоелемент, заснований на зовнішньому фотоефекті. Розглянув інерційність фотоструму і оцінив його запізнювання в 0,001 с.
Відкрив прямо пропорційну залежність сили фотоструму від інтенсивності падаючого на фотокатод світла (перший закон зовнішнього фотоефекту, закон Столєтова).
Відкрив явище пониження чутливості фотоелемента з часом (явище фотоелектричного стомлення) (1889).
Основоположник кількісних методів дослідження фотоефекту.
Автор методу фотоелектричного контролю інтенсивності світла.
Досліджував несамостійний газовий розряд.
Виявив сталість відношення напруженості електричного поля до тиску газу при максимальному струмі (константа Столєтова).
Провів цикл робіт з дослідження критичного стану речовини (1892-1894).

Наукова робота

більшу за роботу виходу.
Теоретичне пояснення явища дав Альберт Ейнштейн, за що отримав Нобелівську премію. Ейнштейн використав гіпотезу Макса Планка про те, що світло випромінюється порціями (квантами) із енергією, пропорційною частоті.
Припустивши, що світло і поглинається такими ж порціями, він зміг пояснити залежність швидкості вибитих електронів від довжини хвилі опромінення.
,
де ν — частота світла, h — стала Планка, m — маса електрона, v — його швидкість, A — робота виходу.
Робота Ейнштейна мала велике значення для розвитку ідей квантової механіки взагалі та квантової оптики зокрема.

час дослідів з електроіскровими вібраторами. Герц встановив, що заряджений провідник, будучи освітлений ультрафіолетовим промінням, швидко втрачає свій заряд, а електрична іскра виникає в іскровому проміжку при меншій різниці потенціалів. Помічене явище було описане Герцом в його статтях 1887–1888 років, але залишено ним без пояснення, оскільки фізичну природу його він не знав. Не зуміли правильно пояснити дію світла на заряди і німецький фізик Гальвакс, і італійський фізик Риги, і англійський фізик Лодж, який, демонструючи в 1894 році досліди Герца в своїй знаменитій лекції «Творіння Герца», лише припустив хімічну природу явища. І це недивно: електрон буде відкритий Джозефом Джоном Томсоном лише в 1897 році, а без згадки про електрон пояснити фотоефект неможливо.

Ілюстрація вибивання фотоелектронів із металевої пластини

Історія дослідження фотоефекту

чудових днів в історії науки і техніки і, зокрема, телебачення. Цього дня великий російський учений Олександр Григорович Столєтов (1839–1896) блискуче здійснив дослід, що наочно продемонстрував зовнішній фотоефект і показав істинну природу і характер впливу світла на електрику.
Перші досліди з світлом О.Г.Столєтов проводив зі звичайним електроскопом. Освітлюючи електричною дугою Петрова цинкову пластину, заряджену негативно і сполучену з електроскопом, він знайшов, що заряд швидко зникав. Позитивний же заряд не знищувався.
Припустімо, що при опроміненні світлом з поверхні вилітають електрони. Тоді при освітлені негативної цинкової пластинки електрони вилітають і ще додатково відштовхуються електричним полем пластинки. Тому негативний заряд швидко зникає. Інша річ із позитивним зарядом. Якщо електрон і вилетів, то його з одного боку притягує електричне поле пластинки, з другого його виліт не зменшує, а збільшує позитивний заряд пластинки.
Цей ефект був названий О.Г.Столєтовим активно-електричним розрядом. Електронна природа фотоефекту була показана в 1899 році Дж. Дж. Томсоном і в 1900 році Ленардом.

сучасних фотоелементів. Прилад складався з двох плоскопаралельних дисків, один з яких був сітчастий і пропускав світлове випромінювання.
До дисків підводилася напруга від 0 до 250 В, причому до суцільного диска підключався негативний полюс батареї. При освітленні суцільного диска ультрафіолетовим світлом включений у коло чутливий гальванометр відзначав протікання струму, незважаючи на наявність повітря між дисками. Продовжуючи досліди, О.Г.Столєтов встановив залежність фотоструму від величини напруги батареї і інтенсивності світлового пучка. Подальші роботи привели до створення першого у світі фотоелемента, що був скляним балоном з кварцовим вікном для пропускання ультрафіолетового проміння. Всередину балона поміщалися електроди, один з яких був чутливий до світла, газ відкачувався. Сучасні фотоелементи відрізняються від першого лише конструкцією електродів і їх структурою.

Історія дослідження фотоефекту

не залежить від інтенсивності світла, кінетична енергія фотоелектронів прямо пропорційна частоті світла.
Для кожної речовини існують порогові значення частоти та довжини хвилі світла, які відповідають межі існування фотоефекту; світло з меншою частотою та більшою довжиною хвилі фотоефекту не викликає.
Оскільки це порогове значення завжди ближче до червоного світла, то йому дали назву червона межа фотоефекту.
Зрозуміло, що червона межа фотоефекту існує завдяки притягуванню електронів до ядер. Разом з тим, останній закон не можна пояснити на основі уявлення про світло як неперервні плавні коливання у вакуумі-ефірі: такі хвилі мали довго розгойдувати електрони до того моменту, коли швидкість останніх стала б достатньою для відриву від металу.
Повне пояснення фотоефекту належить Альберту Ейнштейну, який використав ідею німецького фізика М.Планка про те, що світло випромінюється і поширюється окремими порціями — квантами (або інша назва фотони). Для обчислення енергії кванта світла Макс Планк запропонував просту формулу ε= hν.
Ейнштейн висловив припущення, що фотоефект відбувається внаслідок поглинання фотоном одного кванта, а інші кванти не можуть брати участь у цьому процесі. Тоді енергія одного кванта світла (фотона) витрачається на подолання бар'єру (виконання роботи виходу, відриву від матеріалу) і надання кінетичної енергії фотоелектрону. Це дозволило йому записати закон збереження енергії для процесу — наведене вище рівняння Ейнштейна для фотоефекту.

року, Москва) - видатний російський фізик-експериментатор, член-кореспондент Петербурзької АН першим підтвердив на досліді висновок Максвелла про наявність світлового тиску.
Творець першої в Росії наукової фізичної школи, професор Московського університету (1900-1911). Був звільнений у результаті дій міністра освіти, відомих як «справа Кассо».

У 1884 р. після закінчення реального училища вступив до Імператорського московського технічного училища. Палке бажання стати фізиком (а в російські університети без диплома про закінчення гімназії вступити було неможливо) примусило П.М.Лебедєва виїхати до Німеччини, де він спочатку працював в університетських фізичних лабораторіях А. Кундта в Страсбурзі (1887—1888) і Берліні (1889—1890), а потім знову у Страсбурзькому університеті в 1890—1891 рр. у Ф.Кольрауша. Тут він самостійно працював над обраними ним проблемами і в 1891 р. захистив дисертацію «Про вимірювання діелектричних сталих парів і про теорію діелектриків Моссотті — Клаузіуса» і здав іспит на перший вчений ступінь. Після повернення до Росії отримав в 1892 році в Московському університеті місце асистента в лабораторії професора О.Г.Столєтова.

хвиль на резонатори» — професором цього університету. В університеті організував велику школу фізиків, до якої входили П. П. Лазарєв, Т. П. Кравець, С. І. Вавилов, А. К. Тімірязєв, Б. В. Ільїн, В. К. Аркадьєв, А. Б. Млодзеєвський та ін. Проблему світлового тиску П. М. Лебедєв почав досліджувати з початку 90-х років. У 1891 р. вийшла його праця «Про відштовхуючу силу випромінюючих тіл», в якій показано універсальну роль механічної дії випромінювання як для космічних процесів, так і молекулярних взаємодій і, зокрема, вперше кількісно обгрунтовано ідею про вирішальне значення світлового тиску в утворенні кометних хвостів. У наступній праці «Експериментальне дослідження пондеромоторної дії хвиль на резонатори», яка вийшла у вигляді трьох статей (1894 р., 1896 і 1897 рр.), він описав дослідження електромагнітних, гідродинамічних І акустичних резонаторів і встановив загальні для коливань різної фізичної природи закони взаємодії осциляторів при відстанях, менших за довжину хвиль. У дослідах з акустичними резонаторами, розміщеними на відстані, більшій за довжину хвилі, П. М. Лебедєв отримав інший результат: при всіх різницях частот діяли тільки відштовхуючі сили, що досягали максимуму при резонансі. Встановивши аналогію відштовхувальних сил із силами світлового тиску, він обчислив силу тиску плоскої електромагнітної хвилі на осцилятор. Ці досліди П. М. Лебедєва принесли йому світову славу й навічно вписали його ім'я в історію експериментальної фізики. В 1904 р. Російська Академія наук одноголосно присудила йому свою премію за ці досліди.

Пашен, К. Шварцшільд та ін. П. М. Лебедєва було обрано почесним членом Лондонського королівського товариства (Англійська Академія наук). Проте П. М. Лебедєв не вважав свою роботу завершеною і кульмінаційним моментом його робіт стали дослідження, проведені на початку XX ст., які експериментально підтвердили існування світлового тиску на гази. Понад 10 років він усебічно досліджував цю проблему, побудував понад 20 різних пристроїв, поки не примусив слабкі газові потоки приводити під дією сил світлового тиску в рух легенький поршень, підвішений до коромисла крутильних терезів. Його відхилення й давало змогу виміряти числове значення тиску світла на гази (яке, до речі, майже в сто раз менше за тиск світла на тверді тіла). У 1907 р. П. М. Лебедєв зробив повідомлення на Першому Менделєєвському з'їзді про відкриття ним тиску світла на гази, акцентувавши увагу на значенні цього відкриття для проблем астрофізики. В 1910 р. його праця «Сила тиску світла на гази» була одночасно опублікована в багатьох наукових журналах. Зазначені праці П. М. Лебедєва в галузі світлового тиску мали величезне значення як для ствердження електромагнітної теорії Максвелла, так і для термодинаміки випромінювання, оскільки вичерпали проблему експериментального обґрунтування цієї галузі термодинаміки. Досліди повністю підтвердили правильність основного положення діалектичного матеріалізму — про матеріальність світу. їх важливим науковим результатом було експериментальне доведення наявності механічного імпульсу в світлового променя, завдяки чому було встановлено спільність важливих властивостей двох форм існування матерії: речовини і світла.

електромагнітні хвилі довжиною 6 мм, в 1905—1907 рр. брав участь у роботі міжнародної комісії по дослідженню Сонця, в 1909—1911 рр. досліджував природу земного магнетизму, запропонував нові методи добування високого вакууму та ін. У 1911 р. П. М. Лебедєв разом з великою групою прогресивних учених покинув університет на знак протесту проти реакційних дій царського міністра освіти. У ті тяжкі часи, коли він разом із своїми учнями залишився без експериментальної бази, створеної ним в університеті, його запрошували на роботу деякі зарубіжні наукові установи. Зокрема, директор фізико-хімічної лабораторії Нобелівського інституту в Стокгольмі професор С. Арреніус писав П. М. Лебедєву, що для Нобелівського інституту було б великою честю, якби він погодився там працювати. Великий патріот своєї батьківщини, П. М. Лебедєв відмовився від усіх запрошень і залишився в Москві. В дуже важких умовах, на власні кошти, користуючись лише науковою і громадською підтримкою, він разом з учнями почав створювати нову фізичну лабораторію в кількох кімнатах підвального приміщення. Тут він закінчив свою останню працю, присвячену з'ясуванню природи земного магнетизму, результати якої опублікував у статті «Магнітометричне дослідження тіл» (1911).
Великий задум щодо нових наукових досліджень був перерваний його раптовою смертю, але сформульовані вченим ідеї знайшли свій плідний розвиток у працях його численних учнів, яких він вчив великій творчості й своїй неперевершеній винахідливості.
Іменем П. М. Лебедєва названо Фізичний інститут АН.

Свердловська область)  — 13 січня 1906, Санкт-Петербург, Російська імперія) російський фізик та електротехнік, один з винахідників радіо.

Прилад О.С. Попова виник з установки для навчальної демонстрації дослідів Герца, побудованої О. С. Поповим з навчальними цілями ще в 1889 році; вібратор Герца служив вченому передавачем. На початку 1895 року О. С. Попов зацікавився дослідами О. Лоджа (який удосконалив когерер і побудував на його основі радіоприймач, за допомогою якого в серпні 1894 року зумів отримувати радіосигнали з відстані 40 м), і спробував відтворити їх, побудувавши власну модифікацію приймача Лоджа .

Бранлі-Лоджа представляв собою скляну трубку, наповнену металевою тирсою, яка могла різко - у кілька сот разів - міняти свою провідність під впливом радіосигналу. Для приведення когерера в первинний стан для детектування нової хвилі потрібно було струснути, щоб порушити контакт між тирсою. У Лоджа до скляної трубки приставлявся автоматичний ударник, який бив по ній постійно; О. С. Попов ввів в схему автоматичний зворотній зв'язок: від радіосигналу спрацьовувало реле, яке включало дзвінок, і одночасно спрацьовував ударник, що ударяв по скляній трубці з тирсою. У своїх дослідах О. С. Попов використовував заземлену антену, винайдену в 1893 році Теслою.
Вперше він представив свій винахід 25 квітня (7 травня за новим стилем) 1895 року на засіданні Російського фізико-хімічного товариства в будівлі «Же де Пом» (приміщення для спортивних вправ) у дворі Санкт-Петербурзького університету. Тема лекції була: «Про відношення металевих порошків до електричних коливань».

і таким чином отримав прилад для реєстрації електромагнітних коливань в атмосфері. Однак, коли в пресі з'явилися перші відомості про винахід радіотелеграфу Марконі (продемонстрував передачу радіограм на 3 км 2 вересня 1896) - О.С. Попов почав робити твердження, що пріоритет у радіотелеграфуванні належить йому, і що його прилад ідентичний приладу Марконі. 18 грудня 1897 року Попов передав за допомогою телеграфного апарата, приєднаного до приладу, слова: «Генріх Герц». Приймач розміщувався у фізичній лабораторії Петербурзького університету, а передавач - у будівлі хімічної лабораторії на відстані 250 м. У літературі, тим не менш, стверджується, що цей дослід був проведений 24 березня 1896 року (тобто до заявки Марконі). Однак у протоколі цього засідання сказано лише: «...О. С. Попов показує прилади для лекційного демонстрування дослідів Герца...».