досвід Штерна

1 - платинова дріт з нанесеним на неї шаром срібла; 2 - щілина, що формує пучок атомів срібла; 3 - пластинка, на якій осідають атоми срібла; П і П1 - положення смужок обложеного срібла при нерухомому приладі і при обертанні приладу.

Досвід Штерна - досвід, вперше проведений німецьким фізиком Отто Штерном в 1920 році. Досвід був одним з перших практичних доказів спроможності молекулярно-кінетичної теорії будови речовини. У ньому були безпосередньо виміряні швидкості теплового руху молекул і підтверджено наявність розподілу молекул газів за швидкостями.

Для проведення досвіду Штерном був підготовлений прилад, що складається з двох циліндрів різного радіусу, вісь яких збігалася і на ній розташовувалася платинова дріт з нанесеним шаром срібла. У просторі всередині циліндрів за допомогою безперервної відкачки повітря підтримувалося досить низький тиск. При пропущенні електричного струму через дріт досягалася температура плавлення срібла, через що срібло починало випаровуватися і атоми срібла летіли до внутрішньої поверхні малого циліндра рівномірно і прямолінійно зі швидкістю v. яка визначається температурою нагріву платинового дроту, т. е. температурою плавлення срібла. У внутрішньому циліндрі була пророблена вузька щілину, через яку атоми могли безперешкодно пролітати далі. Стінки циліндрів спеціально охолоджувалися, що сприяло осіданню потрапляють на них атомів. В такому стані на внутрішній поверхні великого циліндра утворювалася досить чітка вузька смуга срібного нальоту, розташована прямо навпроти щілини малого циліндра. Потім всю систему починали крутити з якоїсь досить великий кутовий швидкістю ω. При цьому смуга нальоту зміщалася в сторону, протилежну напрямку обертання, і втрачала чіткість. Вимірявши зміщення s найбільш темної частини смуги від її положення, коли система лежала, Штерн визначив час польоту, через яке знайшов швидкість руху молекул:

де s - зсув смуги, l - відстань між циліндрами, а u - швидкість руху точок зовнішнього циліндра.

Знайдена таким чином швидкість руху атомів срібла збіглася зі швидкістю, розрахованої за законами молекулярно-кінетичної теорії, а той факт, що вийшла смужка була розмитою, свідчив на користь того, що швидкості атомів різні і розподілені по деякому закону - закону розподілу Максвелла. атоми, що рухалися швидше, зміщувалися щодо смуги, отриманої в стані спокою, на менші відстані, ніж ті, які рухалися повільніше.