Движение броуновских частиц. Эксперимент Перена

Броуновское движение. Исторические аспекты.

Энергия , приходящаяся на три поступательные степени свободы частицы, приводит к движению ее центра масс, которое и наблюдается под микроскопом в виде дрожания.

Случайные блуждания

, где - смещение.

.

Но , и - средний квадрат удаления зависит от времени линейно.

Пятно из броуновских частиц расползается.

Эксперемент Перена

Свои исследования Ж. Перрен начал с проверки основной гипотезы статистической теории А. Эйнштейна. Вооружившись микроскопом и секундомером, он наблюдал и фиксировал в освещенной камере положения одной и той же частицы эмульсии через одинаковые промежутки времени.Наблюдения показали, что беспорядочное движение броуновских частиц приводило к тому, что они перемещались в пространстве очень медленно. Частицы совершали много-численные возвратные движения. В итоге сумма отрезков между первым и последним положениями частицы была намного больше прямого смещения частицы от первой точки до последней.Ж. Перрен отмечал и потом зарисовывал в масштабе на разграфленном листе бумаги положение частиц через равные временные интервалы. Наблюдения проводились через каждые 30 сек. Соединяя полученные точки прямыми, он получал замысловатые ломанные траектории (см. рис. 6 из книги Ж. Перрена «Атомы», опубликованной в 1920 г. в Париже).Далее Ж. Перрен определил число частиц в разных по глубине расположения слоях эмульсии. Для этого он последовательно фокусировал микроскоп на отдельные слои взвеси. Выделение каждого последующего слоя осуществлялось через каждые 30 микрон. Та-ким образом, Ж.Перрен мог наблюдать число частиц, находящихся в очень тонком слое эмульсии. Частицы других слоев при этом не попадали в фокус микроскопа. Используя этот метод, ученый мог количественно определить изменение числа броуновских частиц с высотой.