курсовая. Кристи. Биография А. Г. Столетова 1 Основные сведения 2
 Скачать 36.52 Kb.
|
|
СОДЕРЖАНИЕ
Введение Актуальность темы. Ценность А. Г. Столетова как ученого огромна для российской и мировой науки. Физик, историк и популяризатор науки, философ, преподаватель, общественный деятель; профессор Московского университета; участник международных научных конгрессов; организатор первой в России учебно-исследовательской лаборатории физики при Московском университете; основатель и руководитель первой научной школы физиков; председатель физического факультета Общества любителей естествознания, обладатель золотой медали общества; Директор физического факультета Политехнического музея; член 8 российских и зарубежных научных обществ, почетный член Императорского университета им. св. Владимира. Александр Григорьевич Столетов - один из основоположников российской физики. Самая важная работа была выполнена великим ученым в области фотоэффекта. Физическое общество стало местом сбора всех молодых и энергичных людей, заинтересованных в успехах точного естествознания в области механики и математики, физики и астрономии, химии и физиологии. Мы встретились здесь, чтобы обменяться идеями, сообщить о текущей работе и сообщить о новых крупных достижениях в науке. В связи с этим А.Г. делился своим мнением с виднейшими учеными Запада, а потому собрался, чтобы дать московскому обществу возможность узнать в публичных выступлениях завоевание человеческой мысли, находящееся в настоящее время в центре внимания ученых. Путем серьезной популяризации наука должна удовлетворять потребности общества и приносить пользу обществу - мнение, которое в то время считалось не укореняющимся, - только путем сокрытия науки и ученых глубоко в святилище. Почти десять лет (до 1889 г.) А.Г. заряжал всех своей неутомимой энергией и желанием. Обмен идеями между репрезентативными науками и, с другой стороны, источник, из которого можно черпать строго научное знание в форме, доступной всему образованному обществу Москвы. Цель данной работы состоит в изучении деятельности А. Г. Столетов. Все работы Столетова, как строго научные, так и литературные, отличаются замечательным изяществом мысли и выполнения. Задачами являются изучение экспериментов Столетова и проверка его выводов. На основе изученного Столетовым явления фотоэффекта были созданы фотоэлементы, помогающие заводам и фабрикам сортировать и считать продукцию, управлять прокатными станами, плавить металлы, читать чертежи и изготавливать детали. Фотоэлементы превратили немое кино в звуковое кино и позволили телеграфировать и управлять различными автоматизированными устройствами (такими как метро). Вакуумный прибор Стретова для изучения электрических явлений в разреженных газах стал прообразом вакуумной лампы, совершившей подлинную революцию в электротехнике. Радиоприемники и радиопередатчики, рентгеновские аппараты и газоразрядные трубки, радары и электронные микроскопы, телевизоры и электронно-вычислительные машины — вот далеко не полный перечень того, что стало возможным благодаря новаторской работе Александра Григорьевича Столетова. Имя А.Г. Столетова занимает почетное место в истории мировой науки. ГЛАВА 1. БИОГРАФИЯ А. Г. СТОЛЕТОВА Основные сведения А. Г. Столетов родился 29 июля (10 августа) 1839 года в бедной купеческой семье во Владимире. Его отец, Григорий Михайлович, держал небольшую бакалею и кожевенный завод. Его мать, Александра Васильевна, также была купчихой, но Столетовы отнюдь не были обычной купеческой семьей. Александра была образованной женщиной, она обучала своих детей русскому языку и арифметике, прежде чем отдать их в среднюю школу. Семья любила друг друга и ценила остроумные слова, шутки и забавные розыгрыши. В доме была хорошая библиотека, и будущий великий ученый, научившийся писать в четыре года, рано начал пользоваться библиотекой: к пяти годам он уже бегло читал. Александр рос слабым и болезненным ребенком, и чтение стало его хобби. С раннего возраста он знакомился с произведениями русских писателей, таких как Пушкин, Лермонтов, Гоголь и Жуковский. Эти влияния вдохновили его почувствовать потребность в создании собственных литературных произведений и написать стихи, посвященные различным семейным праздникам. Он опубликовал рассказ «Мои воспоминания». Кроме Александра, у него было еще пятеро детей - Василий, Николай, Варвара, Дмитрий и Анна. Дети жили в непосредственной близости друг от друга. Под влиянием старшего брата Николая Саша начал изучать французский язык и вскоре незаметно для себя научился читать и говорить. Он и его старшая сестра Валенка, которая любила музыку, стали задумываться о том, чтобы учиться музыке и стать профессиональными музыкантами. Музыка стала его спутницей жизни. После трудных лекций и напряженной работы в лаборатории он часто отдыхал за фортепиано. Заведующий физическим отделом Общества любителей естествознания, антропологии и этнологии (1881-89), заведующий физическим отделом Политехнического музея, почетный член Физико-математического общества г. Киева. Почетный член Киевского физико-математического общества, Университета Святого Владимира, Киевского общества физиков, Московского математического общества, Российской академии наук, Российской академии физиков, Московского математического общества. Член Московского математического общества, Российского физико-химического общества и Парижского физического общества; член-основатель и партнер Международного института инженеров-электриков в Париже; иностранный член Института инженеров-электриков в Лондоне. В 1884 году Общество любителей естествознания наградило его Золотой медалью. Помимо науки, Столетов интересовался литературой и искусством, и в 1893 году трое ученых - Чебышев, Бредихин и Бекетов - выдвинули кандидатуру Столетова в члены Российской академии наук. Однако президент Академии, эрцгерцог Константин, отклонил эту кандидатуру. В следующем году он организовал секцию физики на девятом конгрессе ученых-физиков и медиков и успешно провел демонстрацию этой секции. Столетов умер от воспаления легких в 1896 году «в Москве в 3 часа ночи 15-16 мая». Он был похоронен на Князь-Владимирском (старом) кладбище во Владимире. 1.2 Образование В 1849 году Александр Столетов поступил во Владимирскую гимназию, которую окончил в 1856 году. В его аттестате указано, что он «признан окончившим курс в гимназии, имеет право поступить в университет без среднего экзамена и награжден золотая медаль за выдающиеся научные достижения». увеличивать. В последние годы учебы в гимназии склонности Александра четко определились. Его любимый предмет – математика, особенно физика. Ему нравится делать их в своем классе, а дома он создает физические устройства для проведения различных экспериментов. Осенью того же 1856 года А.Г. Столетова зачисляют на физико-математический факультет Московского университета "казеннокоштным" студентом (т.е. получающим государственную стипендию). Александру повезло с учителями. Прикладную математику он слушал у Николая Дмитриевича Брашмана, воспитавшего великого П.Л. Чебышева, астрономию ему преподавал сам Федор Александрович Бредихин, а лекции по аналитической геометрии, дифференциальному и интегральному исчислениям, высшей алгебре и вариационному исчислению А.Г. Столетову читал замечательный педагог Николай Ефимович Зернов. Но любимый предмет Александра по-прежнему физика. Его преподает большой ученый и прекрасный человек - Михаил Федорович Спасский. А.Г. Столетов живет бедно, но несмотря на это он весьма неохотно соглашается на частные уроки и переводы, справедливо полагая, что эти дополнительные занятия отвлекают его от науки. Все время принадлежит и отдано только ей! Выдающиеся научные способности Александра, его большая любовь к знаниям были замечены и оценены преподавателями. В 1860 году А.Г. Столетов с отличием заканчивает университет, и сразу же руководство факультета начинает хлопотать об оставлении молодого кандидата (так назывались тогда окончившие полный курс) при университете. Но на просьбу приходит отказ. А.Г. Столетов, как казеннокоштный студент, должен после окончания университета отработать шесть лет «по учебной части Министерства народного просвещения». Факультетское начальство повторяет свою попытку оставить А.Г. Столетова при университете. Переписка продолжается. А сам кандидат тем временем не теряет времени даром и целые дни проводит в библиотеке. Только 5 сентября 1861г. приходит долгожданное разрешение. За истекшее время А.Г. Столетов успел подготовиться к магистерскому экзамену, и 16 октября подает прошение ректору: «Желая получить степень магистра физики, покорнейше прошу допустить меня к устраиваемому испытанию». Экзамен сдан успешно, но защита диссертации неожиданно откладывается. Профессора Рачинские пожертвовали университету стипендию для посылки в заграничную командировку на два года достойного кандидата. Выбор пал на Столетова, и летом 1862 г. он покидает Москву. За границей Столетов пробыл три года. Он учился в Гейдельберге, Гёттингене и Берлине у Кирхгофа, Гельмгольца, Вебера, Магнуса и др. Учился как всегда самозабвенно. К.А. Тимирязев позже вспоминал. когда через несколько уже лет, я в свою очередь провел в Гейдельберге несколько семестров, посещая, между прочим, и практические занятия у. Кирхгофа, мне довелось слышать еще свежее предание об одном молодом русском, с виду почти мальчике, изумлявшем всех своими блестящими способностями", Кирхгоф называл Столетова самым талантливым своим учеником, а Столетов, в свою очередь - называл Кирхгофа своим любимым учителем. 1.3 Преподавательская деятельность Первые научные исследования Столетова были проведены за рубежом. Вместе с К.А. Рачинским он пытался проверить, влияют ли диэлектрические свойства среды, в которую погружены магнит и проводник, на их взаимодействие друг с другом. Ответ был отрицательным. Результаты показали, что диэлектрические свойства среды не влияют на величину взаимодействия электромагнитных волн. В декабре 1865 года Столетов вернулся на родину и в следующем году был принят на должность профессора математической физики и физической географии в Московском университете. Студенты обожали своего нового молодого учителя. Его лекции были информативными и интересными. И каким интересным оратором он был, каким великим оратором он был. Профессор Житков, который позже учился у Григория, вспоминал, что «если бы мы скопировали его лекцию слово в слово, то не было бы необходимости в редактировании». Для зрителей это было похоже на то, как если бы Столетов преподавал по отличному учебнику. Вскоре вокруг Столетова собралась группа молодых физиков. Неустанные усилия Столетова, его глубокая образованность и преданность науке подняли уровень физического образования в МГУ, а Московский физический институт благодаря ему за последние 30 лет стал центром российской физики и площадкой для подготовки молодых ученых. Его ученики Р.А. Коли (Москва и Казань), Н.Н. Шиллер (Киев), П.А. Жиров (Москва и Варшава), А.П. Соколов (Москва), Щегляев (Москва), Б.В. Станкевич (Варшава), Д.А. Гольдгаммер (Казань), В.А. Михельсон (Москва) и др, дают хорошее представление о высоком уровне физического образования в Московском университете Столетов. Лекции Столетова полны интересных фактов, которые помогают объяснить непонятные или спорные моменты и более полно осветить тему. Он приводил цитаты известных ученых, таких как Аристотель, Декарт и Бэкон, и представлял труды исследователей, внесших наибольший вклад в развитие данной области, что неизбежно объясняло исторический фон того периода. Например, Столетов описывает время, в которое родился Ньютон, следующим образом. «То, что характеризует научный кругозор этого периода, например, год знаменитого эксперимента Торричелли (изобретение барометра) и начало интенсивных дебатов о вакууме, которые вновь подорвали престиж средневековой схоластической философии. Бэкон умер за 16 лет до этого, Декарт был на пике своей славы, Локк был 10-летним мальчиком, а Лейбниц (впоследствии соперник Ньютона) родился тремя годами позже. Паскаль (19 лет), Бойль (15 лет) и Гюйгенс (13 лет) были подростками или юношами». Однако Столетов оставил свой след не только как великий физик, но и в истории отечественной и мировой науки. Он также был выдающимся пропагандистом, популяризатором и просветителем научных знаний. Столетов был известен как прекрасный лектор. Профессор Б. М. Житков, посещавший его лекции, позже вспоминал, что «если вы застегнете его лекции, вам не понадобится редакторская правка от начала до конца». У слушателей сложилось впечатление, что Столетов преподавал по очень хорошему учебнику. Чем пожертвовал Столетов ради этой отшлифованной и совершенной лекции, они не знают. Свет в офисе горел до поздней ночи. Александр Григорьевич изучал последние научные журналы и книги, делал доклады и планировал будущие лекции. Он должен был держать свою аудиторию в курсе событий. Как популяризатор науки, Столетов действовал «не как научная машина, а как зачинатель науки в России», по словам Тимирязева. Это тем более верно, что ученый не только занимается исследованиями и преподает в университете, но и является членом «Общества любителей естествознания» и активно участвует в распространении научных знаний, читая публичные лекции в Политехническом университете и публикуя научные статьи в популярных журналах. Он хотел вовлечь как можно больше людей в мир науки. За эту просветительскую деятельность ученый был награжден Обществом золотой медалью. Столетов всегда был чувствителен к своей аудитории и мог адаптироваться к ее уровню. Его лекции отличались по содержанию и языку в зависимости от образовательного и профессионального уровня аудитории. Студенты читали академически, и его лекции часто были абстрактными, общими и терминологическими, но когда он выступал перед большой аудиторией, он часто использовал образы, интересные цитаты, необычные сравнения и аналогии. Лекции Столетова удивляли слушателей своей глубиной, логикой и последовательностью, а также были ясны и просты в своей организации. Ученый осознавал, что лекция построена как художественная литература. Ему нужен был поворот, развитие, кульминация, развязка. Типичный пример - лекция, которую он прочитал в Ассоциации любителей искусства в Москве на тему «Леонардо да Винчи как натуралист». Вся лекция включала сравнение двух гениев - Леонардо да Винчи и Гете. Сравнение жизни и творчества этих двух великих мыслителей, чьи работы Столетов отстаивал, Леонардо да Винчи, было в центре внимания лекции. Глава 2. ИСТОРИЯ ВЕЛИКИХ ОТКРЫТИЙ 2.1 Фотоэффект- великое открытие А.Г.Столетова 125 лет назад он создал первый в мире фотоэлемент. В 1888 году Александр Григорьевич Столетов начал работать над фотоэлектрическим эффектом, который Герц открыл годом ранее. Эта работа сделала Столетова всемирно известным - на два года, с февраля 1888 по июль 1890 года. Интересно, как много он сделал за этот период, занимаясь почти исключительно преподаванием. Что было известно до работы Столетова: в 1887 году Герц обнаружил, что прохождение искр между электродами ускоряется (расстояние между ними увеличивается), когда электроды подвергаются воздействию ультрафиолетового излучения. В том же году Видеманн и Эберт показали, что этот эффект возникает не на обоих электродах, а только на катоде. Поэтому Гальвакс упростил эксперимент, используя «тихий разряд», при котором предварительно заряженные электроды разряжались, а не искрили. Подключив к этому электроду электроскоп и облучив его ультрафиолетовым светом, Гальвакс обнаружил, что заряд на электроде уменьшается. Используя электроскоп, подключенный к незаряженному объекту, Гальвакс показал, что воздействие на него ультрафиолетового света вызывает разряд заряда на отрицательном электроде, который передает заряд окружающему объекту. Столетов начал изучать явление, известное как фотоэлектрический эффект, открытый Герцем, и повторил эксперименты Герца, Видемана, Эберта и Гальвакса, а затем разработал новый метод, позволивший ему установить количественную теорию фотоэлектрического эффекта. В рукописях Столетова сохранилась схема аппарата, который он использовал для проведения своих экспериментов (Рисунок 1): «Два металлических диска диаметром 22 см («арматура» или «электроды») были установлены вертикально перед электрическим фонарем Дюбоске со снятым стеклом. Ближайший к фонарю диск представляет собой тонкую металлическую сетку из латуни или железа, иногда покрытую другими металлами, вытянутую в круглую форму, а другой диск - сплошной (металлическая пластина)".  Рисунок 1- Схема установки Измерения проводятся с помощью зеркального гальванометра G. Источник тока B представляет собой гальваническую батарею с различным числом элементов. Знак заряда на металлической пластине меняется с отрицательного на положительный, а на пути светового луча помещается непрозрачный экран (например, картон, металл) или стеклянная пластина. Был проведен ряд таких исследований, но фотоэлектрического эффекта не наблюдалось. Кварцевые или ледяные экраны, которые поглощают длинноволновое излучение, лишь ослабили наблюдаемый эффект. Другими словами, был сделан вывод, что основной причиной фотоэлектрического эффекта является ультрафиолетовое излучение. В тех же условиях фототок увеличивался при сглаживании поверхности анода и повышении его температуры. Для исследования зависимости фотоэлектрического эффекта от облучения поверхности электрода Столетов использовал метод прерывистого облучения. К экспериментальной установке, описанной ранее, был добавлен круглый кусок картона с окошком. Между источником света S и конденсатором G был помещен круг. Площадь окна и пространство между окнами были равны. Когда круг вращается (скорость вращения можно менять), количество света, падающего на конденсатор, уменьшается вдвое, когда круг неподвижен. Интенсивность фототока также уменьшается вдвое. В результате фототок прямо пропорционален величине светового потока. Тот же эффект получается при изменении поверхности освещенной части негативной пластины. Кроме того, этот эксперимент доказывает, что луч света действует мгновенно. Фототок возникает и прекращается почти одновременно с началом и окончанием облучения конденсатора. При увеличении напряжения фототок увеличивается до определенного значения (ток насыщения), а затем остается постоянным. | ||||||||||||||||||||||||||||||