Фарадей

| Категория реферата: Исторические личности
| Теги реферата: рефераты по психологии, бесплатные доклады
| Добавил(а) на сайт: Алёна.

Успешно завершив свои исследования по связи между магнетизмом и электричеством, Фарадей предпринял ряд опытов по установлению связи между химическими и электрическими явлениями. Этот вопрос, не менее чем другие, занимал внимание его современников и изучался многими учеными. Фарадей указывает на «замечательную теорию, предложенную сэром Гемфри Дэви и развитую Берцелиусом и другими выдающимися учеными, согласно которой обычное химическое сродство является следствием электрического притяжения между частицами- вещества».

Исследования связи между химическими и электрическими явлениями привели к весьма важным результатам. Фарадей приступил к этим исследованиям в 1832 г., т. е. тогда же, когда занимался проблемой тождества электричеств, а в 1833 г. он пришел к выводам, известным в истории науки под названием «количественных электрохимических законов Фарадея». Поэтому- то Фарадей справедливо считается одним из основателей электрохимии.
Открытие законов электролиза дало повод Фарадею высказать весьма важные соображения относительно атомной структуры электричества. Несомненно, с этим преемственно связано современное представление об электроне.

Фарадей ввел в научный язык основную, до сих пор сохранившуюся электрохимическую терминологию. Ему принадлежат употребляемые теперь во всем мире термины: «электролит», «электрод», «анод», «катод»

Исследованиям по электрохимии Фарадей посвятив несколько серий.
Электрохимия возникла вслед за изобретением «вольтова столба». По вопросу о причине возникновения. электродвижущей силы в вольтовом столба шел спор с самого начала его появления.

Первую теорию выдвинул сам Вольта. Эта теория известная в истории науки под названием «контактной теории» (в русской литературе часто употреблялся тер мин «теория прикосновения»), заключается в утверждении, что электрический ток возбуждается от прикосновения различных металлов. От этого прикосновения зарождается электродвижущая сила, которая «разделяет соединенные электричества и гонит их (в виде то ков) по противоположным направлениям»..

Контактная теория нашла многочисленных сторонников и долгое время, как говорил Тиндаль, «самые высокие умы Европы принимали ее за выражение естественного закона». Но как только вольтов столб стал предметом исследований со стороны химиков, крупнейшие ученые, как, например, Фаброни,
Волластон, Беккерель, Делярив и другие, изучая химические явления, связанные изобретением Вольта, в один голос стали заявлять, что дело не в прикосновении металла, а что причиной возникновения электродвижущей силы являются химические процессы, происходящие в гальваническом элементе.

Само собой разумеется, что теоретические воззрения Фарадея и исследования связи химических и электрических явлений толкали его на активное участие в разгоравшейся борьбе между сторонниками и противниками контактной теории. 7 апреля .1834 г. он представил Королевскому обществу мемуар «Об электричестве вольтова столба», в котором он описывал ряд опытов, приведших его к убеждению, что причиной электродвижущей силы (в вольтовом столбе) «являются химические силы».

1831—1834 гг. были для Фарадея в высшей степени плодотворными. За это время он опубликовал десять серий «Опытных исследований по электричеству», составляющих основную часть его работ в этой области. Труд был исключительно напряженным. Приходилось работать на новых, неизведанных участках науки, и самому прокладывать себе путь. Его работа была огромной и с чисто количественной стороны. Все это не могло не сказаться на физическом его состоянии. Силы Фарадея заметно ослабевают. В 1835 г. он не написал ни одной работы, и единственный доклад Королевскому обществу «Об улучшенной форме вольтова столба», прочитанный в 1835 г., был составлен еще в 1834 г.
Тиндаль назвал этот мемуар «относительно неважным». В 1836 и 1837 гг.
Фарадей не опубликовал ничего.

В 1837 г. Фарадей оправился и опять приступил к работе. 21 декабря этого года он прочитал Королевскому обществу большой доклад, вошедший в одиннадцатую серию, которая носит общее название «Об индукции».

Исследования Фарадея, как следует из всего сказанного выше, носили до этого периода экспериментальный характер. Но было бы неправильно утверждать, как делают противники теоретических взглядов Фарадея, что вообще его исследования не выходили за пределы опытного естествознания.
Начиная с одиннадцатой серии, Фарадей, накопивший к тому времени огромный фактический материал, предпринимает серьезные и решительные шаги к теоретическому осмыслению результатов своих работ. Действительно, к этому времени и самый характер исследований и вся освещавшаяся им область в целом неизбежно вели его к теоретическим обобщениям. Вот что писал Фарадей во вступлении к трактата «Об индукции»

«Учение об электричестве находится на той стадии) когда каждый из его отделов требует экспериментального изучения не только в целях обнаружения новых явлений, но что в данный момент гораздо более существенно — в целях усовершенствования способов создания уже известных эффектов и, следовательно, более точного определения основ действия этой самой замечав тельной и универсальной силы в природе. Для тех исследователей, которые, отдаваясь своей работе с энтузиазмом, тем не менее с осторожностью сочетают опы1 с аналогиями, для исследователей, которые с недоверием относятся к своим собственным предвзятым мнениям, отдают предпочтение факту перед теорией, не слишком поспешно делают обобщения и на каждом шагу согласны проверять свои суждения, для всех них ни одна отрасль знания не представляет такого прекрасного и благодарного поля для открытий, как эта
Это вполне подтверждается успехами, достигнутыми в области электричества за последние тридцать лет. Химия и учение о магнетизме одна за другим признали господствующее влияние электричества, и весьма вероятно, что все явления, обусловленные свойствами неорганической материи, а может быть и большинство тех. которые относятся к растительной и животной жизни окажутся в конце концов ему подчиненными».

Самым важным в учении об электричестве Фарадей считал явление индукции: «Среди различного рода проявлений, по признакам которых принято подразделять электричество, нет, я полагаю, ни одного, которое превосходило бы или хотя бы было сравнимо с эффектом получившим имя индукции. Она играет наибольшую роль во всех электрических явлениях, участвуя, по видимому, в любом из них, и, действительно, носит характер первейшего существенного и основного начала. Изучение индукции является настолько важным, что без более глубокого понимания её природы нельзя, мне кажется, значительно продвинуться вперед. Каким же иным путем можно надеяться понять ту гармонию или даже единство действий, которое, несомненно, управляет возбуждением электричества с помощью трения, химических реакций, тепла, магнитного влияния, испарения и даже живого организма».

Вот почему Фарадей придавал проблеме электрической индукции такое важное значение и в течение двух лет (1837—-1838 гг.) неустанно занимался ее изучением.

После трактата «Об индукции» четырнадцатая серия Фарадея была посвящена «природе электрической силы или сил» и «связи между электрическими и магнитными силами». Эта серия касается частных вопросов теории о природе электричества и является заключением к первому тому, изданному в 1839 г.

Первые признаки переутомления обнаружились, как уже было сказано, в
1835 г. С целью отдыха и лечения Фарадею пришлось поехать в Швейцарию, хотя вообще ездить за границу ом не любил и делал это редко. Отдых не сразу вернул ему утерянные силы. В течение двух лет он ничего не опубликовал и вынужден был принять государственную пенсию.

B 1845 г. к Фарадею вернулась прежняя работоспособность., С присущей ему "энергией он принялся за осуществление тех «прекрасных открытий, которые бродили в его мыслях». Но силы были уже не те. Все чаще и чаще ему приходилось уезжать на дачу в Брайтон «одновременно и для успокоения и для освежения головы». «Я чувствую, — писал Фарадей своему другу Деляриву, — что если бы я не пожил здесь и не был бы осторожным, я не смог бы работать». Однако на деле Фарадей не был осторожен. В том же письме он отмечает, что так захвачен своим открытием, что едва может урвать время для еды.

В 1845 г. им были сделаны два открытия, относящиеся к самым выдающимся в учении об электричества и магнетизмё. Первое, определявшееся им как «намагничивание света», в нынешней физической литературе носит название «магнитного вращения плоскости поляризации», а второе было явлением диамагнетизма.

В успехе 1845 г. значительную роль сыграли его работы по оптическому стеклу. В начальных опытах Фарадей пытался выяснить, не оказывает ли электролитическая жидкость, при прохождении тока, влияния на поляризованный свет. Получив отрицательные результаты, он в дальнейшем экспериментировал с прозрачными кристаллами, пока, наконец, не решил испытать свое стекло, которое отличалось особой тяжеловесностью. В последнем случае Фарадей добился благоприятных результатов. Он заставил поляризованный свет проходить через стекло, находившееся в магнитном поле, и обнаружил, что плоскость поляризации светового луча, направленного вдоль магнитных силовых линий, поворачивается на некоторый угол, причем угол поворота тем больше, чем сильнее магнитное поле. Таким образом связь между световыми и магнитными, а следовательно» и электрическими явлениями была установлена.

Новое достижение Фарадея немедленно привлекло всеобщее внимание. Не успел он опубликовать свой доклад, как в прессе появились сообщения о новом открытии. Не без удовольствия Фарадей отмечал, что в некоторых случаях сообщения эти были составлены вполне точно. Деляриву он, например, писал:
«Я могу отослать вас к субботнему номеру «Таймса» (от 29 ноября), где имеется очень хороший отчет о докладе. Я не знаю, кто именно поместил его, но он составлен хорошо, хотя и коротко».

Интересно также письмо, полученное Фарадеем по поводу его открытия от миссис Марсет, автора «Бесед по химии», служивших начальным источником знаний для Фарадея, тогда еще мальчика.

«Дорогой м-р Фарадей! Сегодня утром я прочла в «Атенеуме» сообщение о публично объявленном вами открытии относительно тождества невесомых веществ, как-то: теплоты, света и электричества. Я в данный момент держу корректуру «Бесед по химии» для нового издания и поэтому взяла на себя смелость просить вас сообщить мне, где бы я могла получить правильный отчет об этом открытии. Боюсь, что оно слишком сложно и трудно, чтобы его можно было обработать для моих юных учеников, но все же я не могу решиться выпустить новое издание без всякого упоминания о нем. Я намеренно задержала корректуру «Бесед об электричестве», которые исправляла сегодня утром, до получения вашего ответа, в надежде включить его в эти гранки».

Можно себе представить, какое удовольствие испытывал Фарадей, читая это письмо. Четыре десятилетия отделяли его от того времени, когда он начал заниматься самообразованием. Но он не переставал считать Mapсет своей учительницей и все время питал к ней чувство глубокой благодарности.
Сохранилось письмо от 2 сентября 1858 г., которое Фарадей написал Деляриву по поводу смерти Марсет.

«То, что вы мне сообщили, глубоко опечалило меня," во всех отношениях, так как миссис Марсет была мне . добрым другом, как, вероятно, и многим другим людям. В 1804 году, тринадцати лет от роду, я поступил в учение к книготорговцу и переплетчику. Пробыл я у него восемь лет и все время был занят переплетением книг. По окончании работ я черпал из этих книг первые свои знания. Две книги были мне особенно полезны — это, во- первых, «Британская энциклопедия», из которой я получил первые понятия об электричестве, и, вторых, «Беседы по химии» миссис Марсет, положившие начало моим познаниям в этой науке... Можете представить мое восхищение, когда я лично познакомился с Марсет. Как часто я обращался к прошедшему и сравнивал его с настоящим, как часто я думал о моей первой учительнице, посылая ей какое-нибудь из моих сочинений как благодарственную жертву, и эти чувства меня никогда не покинут...».

Доклад Фарадея Королевскому обществу, озаглавленный «Намагничивание света и освещение магнитных силовых линий», был прочитан 20 ноября 1845 г., а 6 декабря он представил новый мемуар «О магнитном состоянии всякого вещества», в котором было изложено второе открытие — явление диамагнетизма, заключающееся в том, что полюс магнита обладает свойством отталкивания некоторых веществ.

До этого в мире науки было известно, что одни тела притягиваются магнитом, а на другие он не оказывает никакого действия. Фарадей обычно экспериментировал с очень сильными магнитами. При их помощи он многократно действовал на различные вещества, но кроме обычных явлений ничего не замечал. Когда же он проделал опыт со стеклом своего состава, то обнаружил необычайное явление — стекло начало удаляться от полюса магнита.