Публикация «Шведский физик Андерс Йонас Ангстрем»

Андерс Йонас АНГСТРЕМ (1814 - 21.6.1874), шведский физик.

г. Москва, Восточный округ.АНО ОО "Русская Международная Школа" . (Ловцова Анжелика Фёдоровна-учитель физики и астрономии).

В 1868 году был опубликован атлас солнечного спектра, представляющий измерения около тысячи спектральных линий с небывалой прежде точностью. Автору этого атласа – шведскому физику Андерсу Йонасу Ангстрему пришлось для этого ввести новую единицу измерения, позже названную его фамилией.

Ангстрем

«Å» -о букве латинского алфавита- см. Å (латиница).

А́нгстрем (Å, швед. Ångström, в русском языке произносится а́нгстрем, по-шведски — о́нгстрём) — единица измерения расстояний, равная 10−10 м (1 Å = 0,1 нм = 100 пм; 10000 Å = 1 мкм). Названа в честь шведского физика и астронома Андерса Ангстрема. Данная единица измерения часто используется в физике, поскольку 10−10 м — это приблизительный диаметр орбиты электрона в невозбуждённом атоме водорода. Тот же порядок имеет шаг атомной решётки в большинстве кристаллов.

Данную единицу не рекомендуется использовать в системе СИ. Вместо неё предпочтительнее употреблять нанометр (1 нм = 10 Å).

Ангстрем часто называют внесистемной единицей. Тем не менее, она определяется через единицы системы СИ. Ангстрем стал одним из основателей спектроскопии и получил известность в ученых кругах, как исследователь спектра солнца и полярных сияний.

. Свет с неизвестной длиной волны падает нормально на дифракционную решётку с периодом d=4мкм, и одному из главных дифракционных максимумов соответствует угол дифракции 30°. При этом наибольший порядок наблюдаемого спектра равен 5. Найдите длину волны \lambda света, падающего на решетку, и выразите его в ангстремах.Справка: 1 ангстрем = 10−10 м. https://phys-ege.sdamgia.ru/problem?id=4168 9-Смотри решение...

АНГСТРЕМ Андерс Йонас (Ångström Anders Jonas) окончил ун-т в Упсале (1839), где работал (с 1858 — профессор, в 1870-71 - ректор).

Физические исследования посвящены спектральному анализу. Является одним из основоположников спектроскопии.

Изучал спектры пламени, электрической дуги, Солнца, планет.

АНГСТРЕМ Андерс Йонас в 1853 опубликовал монографию "Оптические исследования", в которой привел результаты большого количества измерений атомных спектров. Первым обнаружил двойной характер спектров излучения, указав на то, что некоторые линии обусловлены электродами, а остальные - газом, находящимся между ними. В этой же работе был показан сложный характер спектров сплавов. Высказал предположение, что газы излучают и поглощают свет одной и той же длины волны, что является основным принципом спектрального анализа.С большой точностью измерял длины волн солнечного излучения и составил в 1868 первый подробный атлас спектральных линий солнечного спектра. В 1867 первым исследовал спектр северного сияния.Открыл в 1862 водород в солнечной атмосфере.

Работы Ангстрема относятся также к теплоте (в частности, изучал изменения теплопроводности в зависимости от температуры), магнетизму, изучению металлов, оптическим явлениям в кристаллах, траектории кометы Галлея и другим областям, главным образом оптике.

Член Шведской АН, Лондонского королевского общества, чл.-корр. Парижской АН.

Медаль Б. Румфорда (1872).

Сын К.Ю. Ангстрем - известный геофизик, исследователь поглащения инфракрасных лучей различными

Немного физики.

Гелий - подлинно благородный газ. Заставить его вступить в какие-либо реакции пока не удалось. Молекула гелия одноатомна.

По легкости этот газ уступает только водороду, воздух в 7,25 раза тяжелее гелия.

Гелий почти нерастворим в воде и других жидкостях. И точно так же в жидком гелии заметно не растворяется ни одно вещество.

Твердый гелий нельзя получить ни при каких температурах, если не повышать давление.

В истории открытия, исследования и применения этого элемента встречаются имена многих крупных физиков и химиков разных стран. Гелием интересовались, с гелием работали: Жансен (Франция), Локьер, Рамзай, Крукс, Резерфорд (Англия), Пальмиери (Италия), Кеезом, Камерлинг-Оннес (Голландия), Фейнман, Онсагер (США), Капица, Кикоин, Ландау (Советский Союз) и многие другие крупные ученые.

Неповторимость облика атома гелия определяется сочетанием в нем двух удивительных природных конструкций - абсолютных чемпионов по компактности и прочности. В ядре гелия, гелия-4, насыщены обе внутриядерные оболочки - и протонная, и нейтронная. Электронный дублет, обрамляющий это ядро, тоже насыщенный. В этих конструкциях - ключ к пониманию свойств гелия. Отсюда проистекают и его феноменальная химическая инертность и рекордно малые размеры его атома.

Огромна роль ядра атома гелия - альфа частицы в истории становления и развития ядерной физики. Если помните, именно изучение рассеяния альфа частиц привело Резерфорда к открытию атомного ядра. При бомбардировке азота альфа частицами было впервые осуществлено взаимопревращение элементов - то, о чем веками мечтали многие поколения алхимиков. Правда, в этой реакции не ртуть превратилась в золото, а азот в кислород, но это сделать почти так же трудно. Те же альфа частицы оказались причастны к открытию нейтрона и получению первого искусственного изотопа. Позже с помощью альфа частиц были синтезированы кюрий, берклий, калифорний, менделевий.

Мы перечислили эти факты лишь с одной целью - показать, что элемент N 2 - элемент весьма необычный.

Земной гелий

Гелий - элемент необычный, и история его необычна. Он был открыт в атмосфере Солнца на 13 лет раньше, чем на Земле. Точнее говоря, в спектре солнечной короны была открыта ярко-желтая линия D, а что за ней скрывалось, стало достоверно известно лишь после того, как гелий извлекли из земных минералов, содержащих радиоактивные элементы.

Гелий на Солнце открыли француз Ж. Жансен, проводивший свои наблюдения в Индии 19 августа 1868 г., и англичанин Дж.H. Локьер - 20 октября того же года. Письма обоих ученых пришли в Париж в один день и были зачитаны на заседании Парижской Академии наук 26 октября с интервалом в несколько минут. Академики, пораженные столь странным совпадением, приняли постановление выбить в честь этого события золотую медаль.

В 1881 г. об открытии гелия в вулканических газах сообщил итальянский ученый Пальмиери. Однако его сообщение, впоследствии подтвержденное, мало кто из ученых принял всерьез. Вторично земной гелий был открыт Рамзаем в 1895 г.

В земной коре насчитывается 29 изотопов, при радиоактивном распаде которых образуются альфа частицы - высокоактивные, обладающие большой энергией ядра атомов гелия.

В основном земной гелий образуется при радиоактивном распаде урана-238, урана-235, тория и нестабильных продуктов их распада. Несравнимо меньшие количества гелия дает медленный распад самария-147 и висмута. Все эти элементы порождают только тяжелый изотоп гелия - 4Не, чьи атомы можно рассматривать как останки альфа частиц, захороненные в оболочке из двух спаренных электронов - в электронном дублете. В ранние геологические периоды, вероятно, существовали и другие, уже исчезнувшие с лица Земли естественно радиоактивные ряды элементов, насыщавшие планету гелием. Одним из них был ныне искусственно воссозданный нептуниевый ряд.

По количеству гелия, замкнутого в горной породе или минерале, можно судить об их абсолютном возрасте. В основе этих измерений лежат законы радиоактивного распада: так, половина урана-238 за 4,52 млрд лет превращается в гелий и свинец.

Гелий в земной коре накапливается медленно. Одна тонна гранита, содержащая 2 г урана и 10 г тория, за миллион лет продуцирует всего 0,09 мг гелия - половину кубического сантиметра. В очень немногих богатых ураном и торием минералах содержание гелия довольно велико - несколько кубических сантиметров гелия на грамм. Однако доля этих минералов в естественном производстве гелия близка к нулю, так как они очень редки.

Природные соединения, в составе которых есть альфа активные изотопы, - это только первоисточник, но не сырье для промышленного получения гелия. Правда, некоторые минералы, обладающие плотной структурой - самородные металлы, магнетит, гранат, апатит, циркон и другие, - прочно удерживают заключенный в них гелий. Однако большинство минералов с течением времени подвергаются процессам выветривания, перекристаллизации и т.д., и гелий из них уходит.

Высвободившиеся из кристаллических структур гелиевые пузырьки отправляются в путешествие по земной коре. Очень незначительная часть их растворяется в подземных водах. Для образования более или менее концентрированных растворов гелия нужны особые условия, прежде всего большие давления. Другая часть кочующего гелия через поры и трещины минералов выходит в атмосферу. Остальные молекулы газа попадают в подземные ловушки, в которых скапливаются в течение десятков, сотен миллионов лет. Ловушками служат пласты рыхлых пород, пустоты которых заполняются газом. Ложем для таких газовых коллекторов обычно служат вода и нефть, а сверху их перекрывают газонепроницаемые толщи плотных пород.

Так как в земной коре странствуют и другие газы (главным образом метан, азот, углекислота), и притом в гораздо больших количествах, то чисто гелиевых скоплений не существует. Гелий в природных газах присутствует как незначительная примесь. Содержание его не превышает тысячных, сотых, редко - десятых долей процента. Большая (1,5...10%) гелиеносность метано-азотных месторождений - явление крайне редкое.

Природные газы оказались практически единственным источником сырья для промышленного получения гелия. Для отделения от прочих газов используют исключительную летучесть гелия, связанную с его низкой температурой сжижения. После того как все прочие компоненты природного газа сконденсируются при глубоком охлаждении, газообразный гелий откачивают. Затем его очищают от примесей. Чистота заводского гелия достигает 99,995%.

Запасы гелия на Земле оцениваются в 5.1014 м3; судя же по вычислениям, его образовалось в земной коре за 2 млрд лет в десятки раз больше. Такое расхождение теории с практикой вполне объяснимо. Гелий - легкий газ и, подобно водороду (хотя и медленнее), не улетучивается из атмосферы в мировое пространство. Вероятно, за время существования Земли гелий нашей планеты неоднократно обновлялся - старый улетучивался в космос, а вместо него в атмосферу поступал свежий - "выдыхаемый" Землей.

В литосфере гелия по меньшей мере в 200 тыс. раз больше, чем в атмосфере; еще больше потенциального гелия хранится в "утробе" Земли - в альфа активных элементах. Но общее содержание этого элемента в Земле и атмосфере невелико. Гелий - редкий и рассеянный газ. На 1 кг земного материала приходится всего 0,003 мг гелия, а содержание его в воздухе - 0,00052 объемного процента. Столь малая концентрация не позволяет пока экономично извлекать гелий из воздуха.

Гелий во Вселенной

Недра и атмосфера нашей планеты бедны гелием. Но это не значит, что его мало повсюду во Вселенной. По современным подсчетам 76% космической массы приходится на водород и 23% на гелий; на все прочие элементы остается только 1%! Таким образом, мировую материю можно назвать водородно-гелиевой. Эти два элемента главенствуют в звездах, планетарных туманностях и межзвездном газе.

Список использованных источников:

https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/4912

https://phys-ege.sdamgia.ru/problem?id=4168

https://pikabu.ru/story/anders_yonas_angstrem_6246985

Анстрем. Из книги: Борец Т. Здравствуйте, господин Ампер / Пер. со словац. С.Г. Тилли. – Мн.: Выш. школа, 1981

https://ru.wikipedia.org/wiki/Гелий