Физика для любознательных. Том 3. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра - [196]

I. История радиоактивности

(1890–1915 гг. или с 1915 г. до настоящего времени).

По данному вопросу написаны хорошие книги. Их изучение — интересное занятие, и на эту тему вы можете написать сочинение любой степени трудности. Трудно написать плохую статью на эту тему, потому что как только вы начнете читать, то увидите широкие возможности. И относительно короткая статья легко может начать разрастаться, все шире и шире охватывая тему. Так что эта тема — хороший выбор, если вы не знаете, на чем остановиться.

II. Эксперимент Милликена для определения е

Милликен написал великолепный отчет о своей работе. Сначала обратитесь к его книге. Этого может оказаться достаточным.

III. Камеры Вильсона: принцип действия, снимки, расшифровка снимков

Устройство и действие прибора описать легко. Основная работа при написании этой статьи должна состоять из подборки интересной информации, из выяснения того, какие сведения об атомных и ядерных превращениях можно получать из нее, и наконец из описания результатов исследований. Эта статья легко может превратиться в разочарующе беглый перечень фактов, но, если отнестись к ней внимательно и сделать ударение на выводах, она может получиться очень хорошей.

IV. Треки частиц в фотоэмульсиях или в пузырьковых камерах

Последние — преемники камер Вильсона. С их помощью получено большое количество новой информации о ядрах. В статье требуется дать более подробное описание приборов и методик измерений, но, как и в предыдущем пункте, успех статьи будет зависеть в большой степени от хорошего описания результатов и объяснения выводов.

V. Открытие и свойства рентгеновских лучей

Рентгеновские лучи имеют романтическую историю — есть хорошие описания открытия Рентгена — и нашли очень важное применение в медицине и атомной физике. В этой статье значительное внимание должно быть уделено использованию рентгеновских лучей в физике, например при классифицировании кристаллических структур. Работа над статьей будет легче и плодотворней, если вы уже изучили оптику.

VI. Космические лучи

Частицы высоких энергий, летящие из отдаленных областей космоса, приходят к нам как сложная смесь электронов, ядер, μ-мезонов и т. д. Они могут вызывать сильные изменения в атомах, и экспериментатор может пользоваться этим в своих целях, хотя таких частиц довольно мало. Для этого применяют камеры Вильсона, ионизационные камеры, счетчики. Помещая их в аэростатах, шахтах, на кораблях, можно изучать или использовать влияние атмосферы и магнитного поля Земли. Чтение при изучении предлагаемой темы чрезвычайно трудное, однако это очень богатая область. Было бы разумным выбрать для статьи часть этой области. Великолепный выбор — если у вас смелый и любознательный ум.

VII. Физика частиц высоких энергий

Космические лучи и самые большие ускорители дают возможность исследовать электроны, ядра, μ-мезоны с очень высокой энергией (и скоростью, близкой к с). Статья об экспериментах, результатах и их интерпретациях должна быть трудной, но вознаграждающей за все трудности.

VIII. Масс-спектрографы: устройство, принцип действия, результаты

Подробности простого устройства даны в гл. 38; современные действующие конструкции намного более сложны и остроумны. Это техническая тема, но у вас есть необходимые основы для ее изучения и несколько хороших описаний современных конструкций.

IX. Ускорители: устройство и принцип работы

В настоящее время существует много типов ускорителей, отличающихся от ускорителя Ван-де-Граафа и циклотрона, описанных в тексте. Изучение современных ускорителей требует глубокого понимания электромагнетизма. Это, должно быть, трудная, но интересная работа. Примеры: линейный ускоритель, «бетатрон», ускоритель «космотрон».

X. Свойства атомных частиц

Все еще открывают новые разновидности частиц: α-, β-частицы, электроны, позитроны, нейтроны, нейтрино, мезоны и т. д. Список продолжают еще более странные частицы. Эта тема в общем перекликается с пунктом I, но она продолжена до рубежа современных исследований. Выберите и опишите несколько частиц или дайте обзор всех. Как эти частицы получаются, выделяются и исследуются? Что мы таким образом узнаем об атомах?

XI. Свойства электронов: открытие, измерение заряда и других характеристик, волновые свойства, фотоэффект

Эта тема значительно выходит за рамки курса. При широком охвате материала она окажется трудной, но интересной.

XII. Волны: поведение частиц

Великая революция в физике произошла почти полвека тому назад на основе открытия, что как фотоны, так и частицы имеют двойственную природу: они ведут себя как частицы и имеют в то же время волновые свойства. Изучите экспериментальные доказательства этого. Если вы в ладах с математикой, выясните, как новые идеи повлияли на теоретическую физику.

XIII. Эксперименты, показывающие, что «классическая физика ложна»

Обзор экспериментов, которые привели к развитию квантовой теории, а именно эксперименты по определению удельной теплоемкости, излучение черного тела, фотоэффект, открытие волновых свойств материи и т. д., — трудная тема, требующая упорного изучения, но вы будете вознаграждены за упорство. Вероятно, было бы лучше всего ограничиться двумя из упомянутых экспериментов и изучить их досконально.