Рефераты   Доклады  Документы  
Курсовая работа  
Лекции  
Литература  

Областной конкурс ученических рефератов «Эврика 2013» «Жизнь и деятельность выдающихся ученых»

Областной конкурс ученических рефератов «Эврика 2013» «Жизнь и деятельность выдающихся ученых»



страница1/2
Дата публикации05.03.2015
ТипКонкурс
100-edu.ru > Документы > Конкурс
  1   2
КОМИТЕТ ПО ОБРАЗОВАНИЮ АДМИНИСТРАЦИИ ГОРОДСКОГО ОКРУГА «ГОРОД КАЛИНИНГРАД»
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 16
Областной конкурс ученических рефератов «Эврика – 2013»
«Жизнь и деятельность выдающихся ученых»

Автор: Иванченко Дарья Владимировна,

ученица 9в класса МАОУ СОШ № 16

Руководитель: Дактор Мария Валериевна,

учитель информатики

МАОУ СОШ № 16

г. Калининград

2013 г.
Оглавление


Введение………………………………………………………………….

1

Глава I. Дмитрий Иванович Менделеев......................................................

2

1. Из биографии Дмитрия Ивановича Менделеева………………………

2

2. Научные открытия………………………..............................................

3

3. Признание.………………………............................................................

7

Глава II. Альберт Эйнштейн………………………………………………

8

  1. 1. Из биографии Альберта Эйнштейна……………………………………

8

  1. Знаменитые теории Альберта Эйнштейна…………………………….

9

    1. Броуновское движение…………………………………………..

9

    1. Кванты и фотоэффект……………………………………………

9

    1. Частная (специальная) теория относительности………………

11

    1. Общая теория относительности………………………………..

11

  1. Признание……………………………………………………………….

12

Глава III. Александр Григорьевич Столетов

13

  1. Из биографии Александра Григорьевича Столетова……………

13

  1. Основные научные исследования и открытия……………………

14

Заключение…………………………………………………………………

15

Список использованных источников……………………………………

16

Приложения




Приложение № 1. Электронный информационный ресурс





Введение
В 2014 году исполняется 180 лет со дня рождения Дмитрия Ивановича Менделеева, 135 лет со дня рождения Альберта Эйнштейна, 175 лет со дня рождения Александра Григорьевича Столетова. Исследования и научные открытия этих выдающихся ученых внесли огромный вклад в развитие мировой науки. Все устройства и приборы, которые сейчас принято называть техническими новинками на самом деле имеют давнюю историю и созданы они были на основе научных открытий этих великих людей.

В сети Интернет имеется достаточно большое количество различных ресурсов, в которых описан жизненный и творческий путь данных ученых. Изучив и проанализировав некоторые из них, я решила создать свой электронный информационный ресурс «Жизнь и деятельность выдающихся ученых», в котором постаралась представить информацию о жизненном пути и деятельности Дмитрия Ивановича Менделеева, Альберта Эйнштейна и Александра Григорьевича Столетова.

Проблема исследования сводится к созданию электронного информационного ресурса, который может применяться в общеобразовательных учреждениях для ознакомления учащихся с основными научными исследованиями и открытиями ученых.

Цель: создать электронный информационный ресурс «Жизнь и деятельность выдающихся ученых», в котором представить информацию о жизни и основных научных открытиях этих ученых.

Объектом исследования являются научные открытия, предметом – содержание электронного информационного ресурса.

Для достижения цели я поставила следующие задачи:

  • систематизировать материал о выдающихся ученых и их открытиях;

  • изучить язык HTML;

  • изучить язык JavaScript.


Глава I . Дмитрий Иванович Менделеев


  1. Из биографии Дмитрия Ивановича Менделеева


Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января (8 февраля) 1834 года в селе Верхние Аремзяны Тобольского района.

Его отец, Иван Павлович Менделеев, окончил в 1804 году духовное училище, а затем филологическое отделение Санкт-Петербургского Главного педагогического института, и был определён в Тобольск, где позднее стал директором Тобольской губернской мужской классической гимназии и училищ Тобольского округа, «учителем философии, изящных искусств и политической экономии».

Мать, Мария Дмитриевна, была дочерью тобольского купца Корнильева. Умная, образованная женщина, добрая и заботливая мать, она занималась воспитанием детей. Мария Дмитриевна собрала большую библиотеку, ее дети умели читать с 4-5 лет. Вечерами она играла на фортепиано, послушать музыку собиралась не только многочисленная семья Менделеевых, но и друзья, знакомые.

Дмитрий был младшим - семнадцатым ребенком в семье. Но трое младенцев Менделеевых умерли сразу после рождения, не дожив до крещения. Им даже не успели дать имена, поэтому в церковной книге последний сын Менделеевых значится четырнадцатым ребенком. Вскоре мальчика крестили и нарекли Дмитрием.

В год рождения Дмитрия Иван Павлович ослеп, что вынудило его выйти на пенсию. Для удаления катаракты он в сопровождении дочери Екатерины отправился в Москву, где в результате удачной операции доктора Брассе ему было возвращено зрение. Он снова стал видеть и смог работать, но вернуться к прежней должности директора уже не мог, и семья жила на его небольшую пенсию.

В 1841 г. Менделеевы переезжают в Тобольск, где Дмитрий поступает в гимназию. Первые годы его учебы не отличаются особым успехом. Оценка «посредственно» - частая гостья в его табеле. Самыми любимыми из школьных предметов у него были русская литература, математика и физика.

В 1847 г. умер Иван Павлович. Вся забота о семье перешла к Марии Дмитриевне. Содержать большую семью на одно жалованье было непросто. Материальное положение Менделеевых было тяжелым. На помощь пришли родственники Марии Дмитриевны. У её брата Василия Дмитриевича Корнильева в селе Верхние Аремзяны, был небольшой стекольный завод. Сам Василий Дмитриевич жил в Москве, а заводом управлял специально назначенный человек. Однако управлял он заводом плохо, прибыли завод почти не приносил. Василий Дмитриевич предложил сестре принять управление стекольным заводом. Семья Менделеевых переехала в Верхние Аремзяны и поселилась в просторном барском доме. Работать Марии Дмитриевне в первое время было трудно: поставщики и купцы пытались обмануть женщину, крестьяне ей не доверяли. Но скоро Мария Дмитриевна завоевывает доверие. Она разобралась в делах завода, по ее указанию в селе начинают строительство школы для крестьянских детей и церкви.

В 1849 г. Дмитрий Иванович окончил гимназию, получив аттестат из рук своего любимого учителя и директора Тобольской мужской гимназии Петра Павловича Ершова. Давая характеристику выпускнику, Ершов отметил его эрудицию, начитанность, стремление к познанию.

Мария Дмитриевна, любившая своего младшего сына, решается отвезти его в Москву для поступления в университет. На лошадях через Уральские горы семья отправляется в трудное, но интересное путешествие. Так закончились детские годы, а вместе с ними и тобольский период жизни Менделеева.

Погостив в Москве, Менделеевы, уехали в Петербург, где Дмитрий пытался поступить в Медико-хирургическую академию. Однако анатомия оказалась не под силу впечатлительному юноше, поэтому ему пришлось сменить медицину на педагогику.

В 1850 г. Менделеев поступает на естественное отделение Главного педагогического института, где когда-то учился его отец. Мария Дмитриевна приложила немало усилий, чтобы Дмитрий получил образование. Однако дожить до окончания сыном института ей было не суждено - в 1850 году она умерла.

Его учителями были известные ученые, академики и профессора Петербургского университета: Э.Х. Ленц, А.А. Воскресенский, М.В. Остроградский, Ф.Ф. Брандт. Менделеев почувствовал вкус к учебе и скоро стал одним из лучших. Сама обстановка института, при всей строгости режима закрытого учебного заведения, благодаря малому числу студентов, заботливому к ним отношению и тесной связи их с профессорами, давала широкую возможность для развития индивидуальных склонностей.

В 1855 г. Менделеев на полгода приезжает в Одессу. Его назначают учителем Ришельевской гимназии. Здесь он подготовил научную работу по химии «Удельные объемы». В 1855 году Менделеев окончил с золотой медалью физико-математический факультет Главного педагогического института в Петербурге, получив диплом старшего учителя. Он блестяще выдержал выпускные экзамены, а его дипломная работа о явлении изоморфизма, раскрывающем отношения между кристаллической формой и химическим составом соединений, а также зависимость свойств элементов от величины их атомных объемов, была признана кандидатской диссертацией. В 1857 году он становится доцентом Петербургского университета, где читает сначала теоретическую, потом органическую химию, а вскоре был утвержден приват-доцентом этого университета.


  1. Научные открытия


В 1859 г. молодой ученый едет в первую свою командировку в г. Гейдельберг, где он работал в лаборатории профессора Роберта Бунзена. Менделеев верил, что дни, проведенные в лаборатории рядом с прославленным химиком, будут ему полезны, но он ошибся. Бунзен, занятый своими опытами, встретил молодого русского коллегу вежливо, но сдержанно. А в лаборатории, где Менделееву выделили место, не хватало посуды, реактивов. Менделеев понял, что здесь он лишь потеряет время.

Он поехал в Париж, к Салерону - знаменитому изготовителю химических приборов и инструментов. Менделееву нужны были самые точные из всех точных весов, потому что для его работы не годились другие. Затем он вернулся в г. Гейдельберг, где снял крохотную комнатку под лабораторию. В Гейдельберге ему хорошо работалось, он чувствовал себя свободным, независимым. Кроме того, здесь он обрёл новых друзей. Иван Сеченов, Александр Бородин, Дмитрий Менделеев - они были тогда молоды, их имена еще не звучали так громко, но каждый из них уже был известен своими работами. Все трое с увлечением занимались химией.

В 1859 году Менделеев сконструировал пикнометр - прибор для определения плотности жидкости, а вскоре открыл температуру абсолютного кипения. Определение «температуры абсолютного кипения жидкостей», известной сейчас под названием критической температуры, стало одним из важнейших открытий Менделеева. В 1860 г. Менделеев принимал участие в работе знаменитого Международного съезда химиков в г. Карлсруэ, на котором итальянский химик Канниццаро выступил со своей интерпретацией атомно-молекулярной теории Авогадро. Это выступление и дискуссия по поводу разграничения понятий атомов, молекул и эквивалентов послужили предпосылкой к открытию периодического закона. В 1861 г. Менделеев возвращается в Петербург и возобновляет чтение лекций по органической химии в университете. В 1863 г. он издает первый отечественный учебник по органической химии, который позже будет удостоен Демидовской премии.

Теория растворов

В 1864 г. Менделеев был избран профессором химии Технологического института в Петербурге, где проработал до 1872 г. Здесь он выполнил обширное исследование, которое представил в качестве докторской работы, а затем в 1865 г. защитил докторскую диссертацию на тему «Рассуждение о соединении спирта с водой», в которой изложил гидратную теорию растворов. В том же году он стал профессором Петербургского университета на кафедре технической химии, через два года возглавил кафедру неорганической химии. Эта диссертация была первой серьезной работой Менделеева по растворам и, как оказалось впоследствии, она стала основой для создания гидратной теории растворов.
Периодический закон

В 1867 г., получив звание профессора Петербургского университета, Менделеев возглавил кафедру неорганической (общей) химии физико-математического факультета.

В 1867-1868 гг. Менделеев начал писать фундаментальный учебник «Основы химии», и сразу столкнулся с трудностями систематизации фактического материала. К середине февраля 1869 года, обдумывая структуру учебника, он постепенно пришел к выводу, что свойства простых веществ (а это есть форма существования химических элементов в свободном состоянии) и атомные массы элементов связывает некая закономерность. Менделеев многого не знал о попытках его предшественников расположить химические элементы по возрастанию их атомных масс и о возникающих при этом казусах. Например, он не имел почти никакой информации о работах Шанкуртуа, Ньюлендса и Мейера. Решающий этап его раздумий наступил 1 марта 1869 года (14 февраля по старому стилю). Менделееву пришла неожиданная мысль: сопоставить близкие атомные массы различных химических элементов и их химические свойства. Он достал пачку визитных карточек и стал на их обратной стороне писать символы элементов и их главные химические свойства. Менделеев перекладывал карточки из одного горизонтального ряда в другой, руководствуясь значениями атомной массы и свойствами простых веществ, образованных атомами одного и того же элемента. Постепенно начал вырисовываться облик будущей Периодической системы химических элементов. Постепенно ученый пришел к окончательному выводу, что элементы, расположенные по возрастанию их атомных масс, выказывают явную периодичность физических и химических свойств. К тому времени было известно 63 элемента с их атомными весами (сейчас почти вдвое больше).

1 марта 1869 года он переписал составленную им таблицу и под названием «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве» послал ее в типографию, сделав пометки для наборщиков и поставив дату «17 февраля 1869 года» (это по старому стилю). Так был открыт Периодический закон.

В Германии, соавтором открытия считают Лотара Мейера. Существенное различие этих систем заключается в том, что таблица Мейера - это один из вариантов классификации известных к тому времени химических элементов. Таблица Д.И. Менделеева - это система, которая дала понимание закономерности, позволившей определить место в ней неизвестных в то время элементов, предсказать не только их существование, но и дать их характеристики. Дата 1 марта 1869 года вошла в историю как день рождения периодического закона.

Существует легенда, согласно которой Периодическая таблица приснилась Менделееву во сне. По другой информации эту легенду придумал сам Менделеев.

Открытый Менделеевым закон давал возможность не только подойти по-новому к изучению известных химических элементов и исправить неверные атомные веса, но и, что очень важно, предсказать существование не открытых еще элементов. Менделеев и оставил в своей таблице пустые места, отметив их знаками вопроса. Более того, Менделеев указал даже, каким путем можно открыть тот или иной из предсказанных элементов. Особенно знаменательно, что он сам воспользовался периодическим законом для исправления атомных весов некоторых элементов и для предсказания трех новых элементов, галлия, скандия и германия, ранее неизвестных, со всеми их свойствами. В 1870 году Менделеев предсказал существование и описал свойства трёх ещё не открытых тогда элементов - "экаалюминия" (открыт в 1875 году и назван галлием), "экабора" (открыт в 1879 году и назван скандием) и "экасилиция" (открыт в 1885 году и назван германием). Так начался период открытий, период изумительных успехов теории русского ученого. В десятках лабораторий Европы закипела работа, сотни ученых мечтали о необыкновенных открытиях, и успехи не заставили себя ждать.

В 1879 году профессор Ларс Фредерик Нильсон, работавший в лаборатории шведского ученого Й.Берцелиуса, открыл новый элемент, полностью соответствующий описанию, данному Менделеевым. Нильсон назвал его скандием. Это был настоящий успех, мировое признание русской науки. При жизни Менделеева было открыто еще два, предсказанных им, элемента. Он предсказал существование еще восьми элементов, в том числе "двителлура" - полония (открыт в 1898), "экаиода" - астата (открыт в 1942-1943), "двимарганца" - технеция (открыт в 1937), "экацезия" - франция (открыт в 1939).

В 1871 году Менделеев представил результаты исследований, связанных с установлением периодического закона, в труде «Периодическая законность для химических элементов». В своем труде "Основы химии" (1869-1871) он развил идеи периодичности, ввел понятие о месте элемента в периодической системе как совокупности его свойств в сопоставлении со свойствами других элементов. На этой основе Менделеев исправил значения атомных масс многих элементов (бериллия, индия, урана и др.). Классический труд Менделеева «Основы химии» выдержал при жизни ученого восемь изданий и много раз переиздавался после его смерти. По этой книге училось несколько поколений химиков, об этой работе незадолго до смерти Менделеев писал: "Эти "Основы" - любимое дитя мое. В них мой образ, и мой опыт педагога, и мои задушевные научные мысли. В "Основы химии" вложены мои духовные силы и мое наследство детям".

Исследование газов

В 1872 году Менделеев приступил к изучению упругости газов, и в 1874 году предложил обобщенное уравнение состояния идеального газа, включающее как частность зависимость состояния газа от температуры, обнаруженную в 1834 году физиком Клапейроном (уравнение Клайперона - Менделеева). Он много времени посвящает изучению сжимаемости газов, исследованию растворов, главным образом по отношению к удельному весу. Первая из этих работ велась на средства, предоставленные Менделееву Императорским Русским Техническим Обществом и Артиллерийским ведомством. В тесной связи с этими работами по газам он занимается вопросами, касающимися сопротивления жидкостей, воздухоплавания и метеорологии, и публикует по этому поводу две ценных монографии.
Нефть в исследованиях Менделеева

Менделеев посвящает много внимания нефтяной промышленности. В 1863 году он первым выдвинул идею использовать трубопровод при перекачке нефти и нефтепродуктов. Разработка этой идеи имела огромное значение для российской промышленности, в которой стала стремительно развиваться нефтяная отрасль.

В 1876 году Менделеев по поручению правительства едет в Америку для ознакомления с постановкой там нефтяного дела, неоднократно посещает с той же целью кавказские месторождения; ведет ряд любопытных работ по исследованию нефти. В 1877 году Менделеев выдвинул гипотезу происхождения нефти из карбидов тяжелых металлов. В 1880-1885 годах, занимаясь проблемами переработки нефти, он предложил принцип ее дробной перегонки.

Воздухоплавание

В 1887 году Русское техническое общество известило ученого, что в Твери снаряжается воздушный шар для наблюдения полного солнечного затмения и что совет Общества считает долгом заявить об этом, чтобы Менделеев в случае желания "лично мог воспользоваться поднятием шара для научных наблюдений". Менделеев отправился в г. Клин, где находился военный воздушный шар «Русский» под командованием опытного аэронавта поручика А.М. Кованько.

Полет состоялся 7 августа 1887 года и был успешным, несмотря на то, что проходил в дождливую погоду. Перед стартом ассистент ученого В.Е. Тищенко доложил, что из-за плохой погоды у аэростата нет подъемной силы, и лететь на нем нельзя. На что Менделеев ответил: "Аэростат - это тоже физический прибор. Вы видите, сколько людей следит за полетом как за научным опытом. Я не могу подорвать у них веру в науку". Вместе с пилотом Менделеев перелез через борт высокой корзины и сразу же понял: шар не поднимет даже двоих. И он решает лететь один. Шар поднялся на высоту более трех километров, пробил облака, и Менделеев успел понаблюдать за полной фазой затмения.

Весть о смелом полете русского профессора вскоре стала известна всему миру. "За проявленное мужество при полете для наблюдения солнечного затмения" французская Академия метеорологического воздухоплавания присудила Менделееву диплом, украшенный девизом братьев Монгольфье "Так идут к звездам".
Пороходелие

В 1890 г. при участии Менделеева создается проект нового таможенного тарифа, в котором последовательно проводится покровительственная система, а в 1891 году выходит в свет книга "Толковый тариф", представляющая комментарий к этому проекту и вместе с тем продуманный обзор российской промышленности. Морское и военное министерства поручают Менделееву разработку вопроса о бездымном порохе, и он (после заграничной командировки) в 1892 году, совместно с И.М. Чельцовым, блестяще выполняет эту задачу. Предложенный им "пироколлодий" оказался превосходным типом бездымного пороха, универсальным и легко приспособляемым к любому огнестрельному оружию.

В 1893 году Менделеев наладил производство изобретенного им бездымного пороха, но российское правительство, возглавляемое тогда П.А. Столыпиным, не успело его запатентовать. В 1914 году Россия купила у США несколько тысяч тонн этого пороха за золото.

Кораблестроение. Освоение Крайнего Севера

Труды Дмитрия Ивановича Менделеева по сопротивлению среды и воздухоплаванию находят продолжение в работах, посвящённых кораблестроению и освоению арктического мореплавания.

Ученым была высказана мысль о постройке бассейна для испытания судов. Но только в 1893 году по просьбе управляющего морским министерством Н. М. Чихачёва учёный составляет записку «О бассейне для испытания судовых моделей» и «Проект положения о бассейне», где трактует перспективу создания бассейна как часть научно-технической программы, подразумевающей не только решение задач судостроения военно-технического и торгового профиля, но и дающей возможность осуществления научных исследований.

Занимаясь изучением растворов, Д. И. Менделеев в конце 1880-х — начале 1890-х годов проявляет большой интерес к результатам исследований плотности морской воды, которые были получены С. О. Макаровым в кругосветном плавании на корвете «Витязь» в 1887—1889 годах. Эти ценнейшие данные Д. И. Менделеев включил в сводную таблицу величин плотности воды при разных температурах, которую он приводит в своей статье «Изменение плотности воды при нагревании».

Менделеев включается в организацию ледокольной экспедиции в Северный Ледовитый океан.

В 1901—1902 гг. Дмитрий Иванович создал проект арктического экспедиционного ледокола. Учёным разработан высокоширотный «промышленный» морской путь, подразумевавший прохождение судов вблизи Северного полюса.


  1. Признание

Великий ученый-энциклопедист, Дмитрий Иванович Менделеев, был признан миром. Дмитрий Иванович оставил более 500 трудов, фундаментальных исследований по различным областям науки. Он всегда был увлечен разнообразными идеями и настойчиво претворял их в жизнь, мог одновременно работать в нескольких направлениях, в короткие сроки создавал крупные монографии или решал важные научные проблемы.

Он организовал Палату мер и весов и стал ее первым директором, был профессором университета и действительным статским советником, был избран членом 90 иностранных академий наук и забаллотирован при выборах в русскую. Академики сочли его труды недостаточно фундаментальными, слишком близкими к практическим нуждам.

В качестве хобби Дмитрий Иванович делал чемоданы и сам себе шил одежду, считая готовую неудобной.

Он придумал теорию неорганического происхождения нефти и гидридов металлов - после почти столетнего пренебрежения к ней сейчас возвращаются геологи и химики. Периодическую систему он создал в 35 лет.

Как учитель, Менделеев не создал и не оставил после себя школы, но целые поколения русских химиков могут считаться его учениками.

Учёный удостоен медали Дэви Лондонского королевского общества, медали Академии метеорологической аэростатики, Фарадеевской медали Английского химического общества, медали Копли Лондонского королевского общества.

Альберт Эйнштейн


  1. Из биографии Альберта Эйнштейна


Альберт Эйнштейн родился в 1879 г. в старинном немецком городе Ульме.

Его отец, Герман Эйнштейн, был владельцем небольшой мастерской электротоваров.

Через год семья переселилась в Мюнхен, где отец Альберта, Герман Эйнштейн, и дядя Якоб организовали небольшую компанию «Электротехническая фабрика Я. Эйнштейна и К°». Вначале дела компании, занимавшейся усовершенствованием приборов дугового освещения, электроизмерительной аппаратурой и генераторами постоянного тока, шли довольно успешно. Но в 90-х гг. XIX века, в связи с расширением строительства крупных электроцентралей и линий дальних электропередач, возник целый ряд мощных электротехнических фирм. Надеясь спасти компанию, братья Эйнштейны в 1894 г. перебрались в Милан, однако через два года, не выдержав конкуренции, компания прекратила свое существование.

Альберт Эйнштейн уже в ранние годы проявлял необычайное любопытство в отношении того, как устроен окружающий мир, и способность понимать сложные математические идеи. В двенадцатилетнем возрасте он сам по книгам выучил евклидовую геометрию.

Дядя Якоб уделял много времени маленькому племяннику. «Я помню, например, что теорема Пифагора была мне показана моим дядей еще до того, как в мои руки попала священная книжечка по геометрии», — так Эйнштейн в воспоминаниях, говорил об учебнике евклидовой геометрии. Часто дядя задавал мальчику математические задачи, и тот «испытывал подлинное счастье, когда справлялся с ними».

Родители отдали Альберта сначала в католическую начальную школу, а затем в мюнхенскую классическую гимназию Луитпольда, известную как прогрессивное и весьма либеральное учебное заведение, но которую он так и не окончил.

В 1895 г. шестнадцатилетний Эйнштейн пешком отправился из Милана в Цюрих, чтобы поступить в Федеральную высшую техническую школу — знаменитый Политехникум, для поступления в который не требовалось свидетельства об окончании средней школы. Ректор Политехникума, оценив незаурядные математические способности Эйнштейна, направил его для подготовки в кантональную школу в Аарау, которая в то время считалась одной из лучших в Швейцарии.

Сдав выпускные экзамены в Аарау, Эйнштейн был зачислен в Политехникум в Цюрихе. Кафедру физики возглавлял профессор В.Г. Вебер, занимавшийся в основном вопросами электротехники. Отличаясь консерватизмом взглядов на электромагнитные явления, Вебер не принимал теории Максвелла, представлений о поле и придерживался концепции дальнодействия. Его студенты узнавали прошлое физики, но не ее настоящее и, тем более, будущее. Эйнштейн же изучал труды Максвелла, был убежден в существовании всепроникающего эфира и размышлял о том, как на него действуют различные поля (в частности, магнитное) и как можно экспериментально обнаружить движение относительно эфира. Он тогда не знал об опытах Майкельсона и независимо от него предложил свою интерференционную методику. Но опыты, придуманные Эйнштейном не имели шансов осуществиться. «Вы умный малый, Эйнштейн, очень умный малый, но у вас есть большой недостаток — вы не терпите замечаний», — сказал ему как-то Вебер, и этим определялось многое.

После окончания Политехникума молодой дипломированный преподаватель физики жил в Милане и два года не мог найти постоянной работы. Только в 1902 году, по рекомендации друзей, он получил должность технического эксперта в федеральном Бюро патентов в Берне. Незадолго до этого Эйнштейн сменил гражданство и стал швейцарским подданным.

В бюро патентов Эйнштейн проработал семь с лишним лет, считая эти годы самыми счастливыми в жизни. Он с оптимизмом говорил: «…после восьми часов работы остается еще восемь часов на всякую всячину, да еще есть воскресенье». Макс Борн писал: «Чтобы успешно заниматься наукой в виде побочного труда, нужно было быть Эйнштейном».

Его должность требовала постоянного размышления по различным научным и техническим вопросам, но так же оставляла достаточно времени для самостоятельной творческой работы. Ее результаты к середине «счастливых бернских лет» составили содержание научных статей, которые изменили облик современной физики, принесли Эйнштейну мировую славу.

2. Знаменитые теории Альберта Эйнштейна

2.1 Броуновское движение
В 1905 г. Эйнштейн опубликовал три важнейшие работы, сыгравшие выдающуюся роль во всем последующем развитии физики ХХ века.

В первой из них, посвященной броуновскому движению, он сделал важные предсказания о движении взвешенных в жидкости частиц, обусловленном столкновениями с молекулами. Это явление (непрерывное беспорядочное зигзагообразное движение частичек цветочной пыльцы в жидкости), открытое в 1827 году английским ботаником Р. Броуном, уже получило тогда статистическое объяснение, но теория Эйнштейна (который не знал предшествующих работ по броуновскому движению) имела законченную форму и открывала возможности количественных экспериментальных исследований.

Эйнштейн связал движение частиц, наблюдаемое в микроскоп, со столкновениями этих частиц с невидимыми молекулами; кроме того, он предсказал, что наблюдение броуновского движения позволяет вычислить массу и число молекул, находящихся в данном объеме. Эта работа Эйнштейна имела особое значение потому, что существование молекул, считавшихся не более чем удобной абстракцией, в то время еще ставилось под сомнение.

Предсказания позднее подтвердились на опыте. В 1908 году Ж. Перрен с сотрудниками серией тонких и систематических экспериментальных работ подтвердили все выводы Эйнштейна, касающиеся броуновского движения, и из прямых опытов получили для числа Авогадро значение, лежащее в пределах от 6,5·1023 до 7,2·1023 (современное значение 6,02·1023) и согласующееся с более ранними косвенными оценками.
2.2 Кванты и фотоэффект

В 1905 г. вышла и другая работа Эйнштейна — «Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение света». За пять лет до этого М. Планк показал, что спектральный состав излучения, испускаемого горячими телами, находит объяснение, если принять, что процесс излучения дискретен, то есть свет испускается не непрерывно, а дискретными порциями определенной энергии. Физический смысл квантов оставался неясным, но величина кванта равна произведению некоторого числа (постоянной Планка) и частоты излучения.

Эйнштейн выдвинул теорию, согласно которой свет не только излучается и поглощается, но и состоит из дискретных, далее неделимых порций, квантов света. Они представляют собой частицы, которые движутся в пустоте со скоростью 300 000 километров в секунду. Впоследствии (в двадцатые годы) эти частицы получили название фотонов. Эта революционная идея позволила Эйнштейну объяснить законы фотоэффекта, в частности, факт существования «красной границы», то есть той минимальной частоты, ниже которой выбивания светом электронов из вещества вообще не происходит.

Идея Эйнштейна состояла в том, чтобы установить соответствие между фотоном (квантом электромагнитной энергии) и энергией выбитого с поверхности металла электрона. Каждый фотон выбивает один электрон. Кинетическая энергия электрона (энергия, связанная с его скоростью) равна энергии, оставшейся от энергии фотона за вычетом той ее части, которая израсходована на то, чтобы вырвать электрон из металла. Чем ярче свет, тем больше фотонов и больше число выбитых с поверхности металла электронов, но не их скорость. Более быстрые электроны можно получить, направляя на поверхность металла излучение с большей частотой, так как фотоны такого излучения содержат больше энергии.

В экспериментальных законах фотоэффекта Эйнштейн увидел убедительное доказательство того, что свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельными порциями. Энергия Е каждой порции излучения в полном соответствии с гипотезой Планка пропорциональна частоте:

E = hv, где h — постоянная Планка.

Из того, что свет, как показал Планк, излучается порциями, еще не вытекает прерывистая структура самого света. Лишь явление фотоэффекта показало, что свет имеет прерывистую структуру: излученная порция световой энергии E = hv сохраняет свою индивидуальность и в дальнейшем. Поглотиться может только вся порция целиком.

Кинетическую энергию фотоэлектрона можно найти, применив закон сохранения энергии. Это уравнение объясняет основные факты, касающиеся фотоэффекта. Интенсивность света, по Эйнштейну, пропорциональна числу квантов (порций) энергии в световом пучке и поэтому определяет число электронов, вырванных из металла. Скорость же электронов определяется только частотой света и работой выхода, зависящей от рода металла и состояния его поверхности. От интенсивности света она не зависит.

Для каждого вещества фотоэффект наблюдается лишь в том случае, если частота v света больше минимального значения. Предельную частоту, называют красной границей фотоэффекта.

Уравнение Эйнштейна, несмотря на свою простоту, объясняет основные закономерности фотоэффекта. В современной физике фотон рассматривается как одна их элементарных частиц. Таблица элементарных частиц уже многие десятки лет начинается с фотона.

Эйнштейн выдвинул еще одну смелую гипотезу, предположив, что свет обладает двойственной природой. Как показывают проводившиеся на протяжении веков оптические эксперименты, свет может вести себя как волна, но, как свидетельствует фотоэлектрический эффект, и как поток частиц. Правильность предложенной Эйнштейном интерпретации фотоэффекта была многократно подтверждена экспериментально, причем не только для видимого света, но и для рентгеновского и гамма-излучения.

Таким образом, Эйнштейну принадлежит теоретическое открытие фотона, экспериментально обнаруженного в 1922 году А. Комптоном. А в 1924 году Луи де Бройль сделал еще один шаг в преобразовании физики, предположив, что волновыми свойствами обладает не только свет, но и материальные объекты, например электроны. Идея де Бройля также нашла экспериментальное подтверждение и заложила основы квантовой механики.

Работы Эйнштейна позволили объяснить флуоресценцию, фотоионизацию и загадочные вариации удельной теплоемкости твердых тел при различных температурах и др., которые не могла объяснить электромагнитная теория света.

В 1922 году Эйнштейну была вручена Нобелевская премия по физике «за заслуги перед теоретической физикой, и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта». «Закон Эйнштейна стал основой фотохимии так же, как закон Фарадея – основой электрохимии»,– заявил на представлении нового лауреата Сванте Аррениус из Шведской королевской академии.
2.3. Частная (специальная) теория относительности

Наибольшую известность Эйнштейну все же принесла теория относительности, изложенная им впервые в том же 1905 году, в статье «К электродинамике движущихся тел».

Уже в юности Эйнштейн пытался понять, что увидел бы наблюдатель, если бы бросился со скоростью света вдогонку за световой волной. В то время большинство физиков полагало, что световые волны распространяются в эфире – загадочном веществе, которое, как принято было думать, заполняет всю Вселенную. Однако обнаружить эфир экспериментально никому не удавалось. Поставленный в 1887 году Альбертом А. Майкельсоном и Эдвардом Морли эксперимент по обнаружению различия в скорости света, распространяющегося в гипотетическом эфире вдоль и поперек направления движения Земли, дал отрицательный результат. Если бы эфир был носителем света, который распространяется по нему в виде возмущения, как звук по воздуху, то скорость эфира должна была бы прибавляться к наблюдаемой скорости света или вычитаться из нее, подобно тому как река влияет, с точки зрения стоящего на берегу наблюдателя, на скорость лодки, идущей на веслах по течению или против течения.

В основу специальной теории относительности Энштейна были положены два универсальных допущения, делавших излишней гипотезу о существовании эфира: все законы физики одинаково применимы для любых двух наблюдателей, независимо от того, как они движутся относительно друг друга, свет всегда распространяется в свободном пространстве с одной и той же скоростью, независимо от движения его источника. Эйнштейн отверг концепцию эфира, что позволило рассматривать принцип равноправия всех инерциальных систем отсчета как универсальный, а не только ограниченный рамками механики.

Выводы, сделанные из этих допущений, изменили представления о пространстве и времени: ни один материальный объект не может двигаться быстрее света; с точки зрения стационарного наблюдателя, размеры движущегося объекта сокращаются в направлении движения, а масса объекта возрастает, чтобы скорость света была одинаковой для движущегося и покоящегося наблюдателей, движущиеся часы должны идти медленнее. Даже понятие стационарности подлежит тщательному пересмотру. Движение или покой определяются всегда относительно некоего наблюдателя. Наблюдатель, едущий верхом на движущемся объекте, неподвижен относительно данного объекта, но может двигаться относительно какого-либо другого наблюдателя.

Из других выводов, к которым приводит специальная теория относительности, заслуживает внимание эквивалентность массы и энергии. Масса m представляет собой своего рода «замороженную» энергию E, с которой связана соотношением E = mc2, где c – скорость света. Таким образом, испускание фотонов света происходит ценой уменьшения массы источника.

Специальная теория относительности позволила объяснить такие особенности процессов, происходящих в атомной и ядерной физике, которые до того оставались непонятными. Почти через сорок лет после создания теории относительности физики, работавшие над созданием атомной бомбы, сумели вычислить количество выделяющейся при ее взрыве энергии на основе дефекта (уменьшения) массы при расщеплении ядер урана.
2.4. Общая теория относительности

В 1905 году Эйнштейну было 26 лет, но его имя уже приобрело широкую известность. В 1914 году принял приглашение переехать на работу в Берлин в качестве профессора Берлинского университета и одновременно директора Института физики. Германское подданство Эйнштейна было восстановлено. К этому времени уже полным ходом шла работа над общей теорией относительности. Путь, приведший Эйнштейна к успеху, был трудным и извилистым.

В результате совместных усилий Эйнштейна и его бывшего студенческого товарища М. Гроссмана в 1912 году появилась статья «Набросок обобщенной теории относительности», а окончательная формулировка теории датируется 1915 годом. Опираясь на всем известный факт, что «тяжелая» и «инертная» массы равны, удалось найти принципиально новый подход к решению проблемы: каков механизм передачи гравитационного взаимодействия между телами и что является переносчиком этого взаимодействия? Ответ, предложенный Эйнштейном, был ошеломляюще неожиданным: в роли такого посредника выступала сама «геометрия» пространства — времени.

Общая теория относительности охватывала все возможные движения, в том числе и ускоренные (т.е. происходящие с переменной скоростью).

Общая теория относительности Эйнштейна заменила ньютоновскую теорию гравитационного притяжения тел пространственно-временным математическим описанием того, как массивные тела влияют на характеристики пространства вокруг себя. Согласно этой точке зрения, тела не притягивают друг друга, а изменяют геометрию пространства-времени, которая и определяет движение проходящих через него тел.

В декабре 1915 года на заседании Академии наук в Берлине Эйнштейн доложил, наконец, окончательные уравнения общей теории относительности. Эта теория стала вершиной творчества Эйнштейна, и, по мнению многих ученых, явилась самым значительным и самым красивым теоретическим построением за всю историю физики. Однако понимание общей теории относительности пришло не сразу. Первые три года эта теория интересовала узкий круг специалистов и была понятна лишь десятку избранных.

Ситуация резко изменилась в 1919 году, так как в этом году удалось проверить прямыми наблюдениями одно из парадоксальных предсказаний общей теории относительности - искривление луча света от далекой звезды полем тяготения Солнца. Такое наблюдение возможно только во время полного солнечного затмения. Именно в 1919 г. такое затмение можно было наблюдать в районах земного шара с обычно хорошей погодой, что позволяло провести максимально точное фотографирование видимого положения звезд на небе в момент полного затмения. Экспедиция, снаряженная английским астрофизиком сэром Артуром Эддингтоном, сумела получить данные, подтвердившие предсказание Эйнштейна.
Признание

Буквально в один день Эйнштейн стал знаменит на весь мир. Обрушившаяся на него слава не поддается описанию. Теория относительности на долгое время стала предметом салонных бесед. Газеты всех стран были переполнены статьями о теории относительности, вышло множество популярных книг, в которых авторы пытались объяснить обывателям суть этой теории. Университеты упрашивали его работать у них в качестве преподавателя, ученые из различных стран мира обращались к нему за советом, а политические партии и всевозможные благотворительные организации и фонды сражались между собой за его поддержку и помощь, он был избран почетным членом множества академий.

Слово и мнение Эйнштейна стало одним из самых авторитетных в мире. В 1920 гг. Эйнштейн много ездит по свету, участвует в международных конференциях.

Портреты Эйнштейна появились на обложках иллюстрированных журналов, его имя мелькало в заголовках ежедневных газет. Аудитории, где Эйнштейн читал лекции в Берлинском университете, были всегда переполнены, иногда число слушателей превышало тысячу человек. Среди многочисленных почестей, оказанных Эйнштейну, было предложение стать президентом Израиля, последовавшее в 1952 году, которое он не принял.

  1   2

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

О проведении областного Конкурса ученических рефератов «Эврика 2013»
«Эврика 2013», который будет проводиться с 15 сентября 2013 года по 5 ноября 2013 года на базе мбоу гимназии №7 г. Балтийска Калининградской...

Конкурс ученических рефератов «Кругозор»
Да и сама деятельность человека весьма разнообразна, от этого разнообразия и зависит множество видов творчества: художественное,...

Положение о проведении регионального Конкурса ученических рефератов...
...

Положение о проведении регионального Конкурса ученических рефератов...
...

Конкурс ученических рефератов «Кругозор»
Наполеона

Конкурсные работы необходимо представить
В соответствии с этим Областной детский экологический центр (одэц) объявляет областной конкурс «Боевой и трудовой подвиг учителя»...

Конкурс ученических рефератов «Кругозор»
Типы фразеологических оборотов по их лексико – грамматической характеристике

Конкурс проводится
Областной конкурс студенческих творческих работ «Альтернатива» проводится в рамках областной целевой программы «Комплексные меры...

Конкурс ученических рефератов «Кругозор» Тема исследования
Теоретический анализ понятий «агрессия», «агрессивность», «конфликтность»

Конкурс «Юный краевед» 2012 2013 гг. «1913 золотой год России (Псковская...
Областной конкурс «Юный краевед» проводится Псковской областной библиотекой для детей и юношества им. В. А. Каверина, Псковским областным...

Поиск


При копировании материала укажите ссылку © 2016

контакты
100-edu.ru
100-edu.ru