Авогадро А.

Авога́дро, Амеде́о

(исп. Lorenzo Romano Amede)

Родился 9 августа 1776 года — умер 9 июля 1856 года

Итальянский физик и химик родился в городе Турин. В 1792 году получил юридическое образование, самостоятельно изучал физику и математику.

В 1803 году Авогадро представил свою первую научную работу по изучению свойств электричества. С 1806 по 1850 год преподавал физику в лицее, а затем в университете.

Авогадро имеет научные работы по разным областям физики и химии, например по электричеству, электрохимической теории, удельной теплоёмкости, капиллярности, атомным объёмам и другим.

В 1811 году Авогадро выдвинул гипотезу[1], что в одинаковых объёмах газов содержится при одинаковых температурах и давлении равное число молекул[2]. Мы знаем эту гипотезу как закон Авогадро: в равных объёмах любых газов и паров при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое количество молекул.

Гипотеза Авогадро позволила:

  • предположить, что молекулы простых газов могут состоять из двух атомов;
  • предложить способ определения атомных и молекулярных масс;
  • правильно определить атомные массы кислорода, углерода, азота, хлора и ряда других элементов;
  • установить точный количественный атомный состав молекул многих веществ (воды, водорода, кислорода, азота, аммиака, хлора, оксидов азота).

Молекулярная гипотеза Авогадро не была принята большинством физиков и химиков первой половины XIX века. Учёные ещё не понимали различия между атомом и молекулой.

Результаты работ Авогадро как основателя молекулярной теории были признаны только в 1860 году на Международном конгрессе химиков.

В честь Авогадро названа универсальная постоянная (число Авогадро), то есть число молекул (атомов или других структурных единиц вещества) в 1 моле[3] идеального газа:

fig-1-1

1 Гипотеза (hypothesis) — это научное предположение. Гипотеза требует доказательств. Гипотеза высказывается на основе наблюдений, затем её доказывают или опровергают.
2 Молекула (molecule) — это самая маленькая часть вещества, которая сохраняет его физические и химические свойства.
3 Моль (mol) — это единица измерения количества вещества.


Алфёров Ж.

Алфёров, Жоре́с Ива́нович

Родился 15 марта 1930 года — умер 1 марта 2019 года

Советский и российский физик родился в городе Витебске (Белоруссия). С золотой медалью окончил среднюю школу в Минске. Поступил в Белорусский политехнический институт, потом перевёлся в Ленинградский электротехнический институт имени В. И. Ульянова (Ленина). В 1961 году защитил диссертацию, в 1972 году стал профессором.

Основные работы связаны с физикой полупроводников[1] и полупроводниковой электроникой. Также занимался изучением полупроводниковых гетеростуктур[2], которые необходимы для создания диодных лазеров, светодиодов и солнечных батарей.

Алфёров принял участие в создании первых в СССР плоскостных транзисторов, которые усиливают электрические сигналы. Создание транзисторов совершило революцию в области электронных средств связи и обеспечило появление быстродействующих ЭВМ с большим объёмом памяти.

Исследования Алфёрова послужили основой для создания эффективных полупроводниковых лазеров[3]. Он создал эффективные солнечные батареи на основе гетероструктур. Новые фотоэлементы оказались более стойкими к радиации[4], так что их стали использовать в космосе.

Его исследования позволили создать первый в мире лазер на квантовых точках, который обладает высокой температурной стабильностью.

Жорес Иванович Алфёров получил Нобелевскую премию по физике в 2000 году «за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной оптоэлектроники» совместно с Гербертом Крёмером и Джеком С. Килби.



1 Полупроводник (semiconductor) — это вещества, которые могут проводить электрический ток, но их проводимость зависит от температуры, наличия примесей или излучений.
2 Гетероструктура — это структура, которая состоит из нескольких слоёв различных полупроводников с разной шириной запрещённой зоны.
3 Лазер (Laser) — это устройство, которое излучает пучок когерентного света в результате процесса оптического усиления.
4 Радиация (Radiation)  — это излучение, которое способно ионизировать вещество, тем самым вызывая в нём распад атомов.


Ампер А.

Ампе́р, Андре́-Мари́

(фр. André-Marie Ampère)

Француз Андре-Мари Ампер родился в городе Лион. Учился дома, ему нравились математика, геометрия, механика. С 1797 года Ампер начал давать уроки по математике, а затем стал учителем математики и химии в Центральной школе города Буржа. В 1809 году Ампер получил звание профессора в Парижском университете.

Основные научные работы относятся к физике, в основном к электродинамике, но есть так же исследования в математике, химии, философии, психологии, лингвистике, зоологии и ботанике.

Ампер выполнил много экспериментов, которые установили связь между электрическим током и магнитом. Для этого он сконструировал несколько приборов[1]. В результате экспериментов Ампер обнаружил влияние магнитного поля Земли на движущиеся проводники[2] с током. В 1820 году он открыл взаимодействие электрических токов и установил закон этого взаимодействия. Сейчас этот закон носит его имя — закон Ампера: два параллельных проводника с током притягиваются, если направления токов совпадают и отталкиваются, если ток течёт в противоположных направлениях. Закон Ампера определяет силу, с которой проводники притягиваются или отталкиваются fig-3-1

В честь Ампера была названа единица измерения электрического тока I (А) и прибор для измерения силы тока — амперметр.

Ампер разработал теорию магнетизма. Он первым указал на связь между электрическими и магнитными процессами, считал, что магнитные явления возможны только при существовании электрического тока.

В 1820 году предложил использовать электромагнитные явления для передачи сигналов. В 1829 году изобрёл электромагнитный телеграф.

Закон Ампера широко используют в электротехнике: любое движение элементов устройства под действием электромагнитного поля рассчитывают по закону Ампера.

Сила Ампера



1 Прибор (device, appliance) — это устройство, которое предназначено для выполнения какой-либо работы.
2 Проводник (conductor of electricity) — это вещество, которое хорошо проводит электрический ток.


Архиме́д

Архиме́д

(др.-греч. Ἀρχιμήδης)

Родился около 287 года до нашей эры — умер около 212 года до нашей эры

Древнегреческий учёный, математик и механик родился в Сиракузах. Архимед любил и знал математику и астрономию[1] своего времени. Много времени изучал методы нахождения площадей[2] поверхностей и объёмов[3] различных фигур и тел.

В одной из своих первых работ Архимед исследовал распределение нагрузки между опорами балки и дал математический вывод законов рычага[4]. Он сказал: «Дай мне, где стать, и я сдвину Землю». Архимед дал определение понятия центра тяжести тела и стал основателем гидростатики. Он сформулировал знаменитый закон Архимеда: на тело, которое находится в жидкости (или газе), действует со стороны этой жидкости (или газа) выталкивающая сила, равная произведению плотности жидкости (или газа), ускорения свободного падения и объёма той части тела, которая погружена в жидкость (или газ).

Последняя работа Архимеда была о равновесии плавающих тел и устойчивом положении равновесия. Архимед изобрёл водоподъёмный механизм, который стал предшественником корабельных и воздушных винтов.

Архимед занимался астрономией. Он сделал прибор для определения видимого (углового) диаметра Солнца и нашёл значение этого угла. Архимед построил небесную сферу — механический прибор, на котором можно было наблюдать движения планет, фазы Луны, солнечные и лунные затмения.

Архимед



1 Астрономия (astronomy) — это наука о Вселенной, которая изучает происхождение и развитие небесных тел, их расположение, движение и структуру.
2 Площадь (square) — это характеристика плоской замкнутой фигуры, которая даёт информацию о её размере.
3 Объём (volume) — это характеристика пространства, которое занимает тело или вещество.
4 Рычаг (lever, arm) — это твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной точки опоры.


Басов Н.

Ба́сов, Никола́й Генна́диевич

Родился 14 декабря 1922 года — умер 1 июля 2001 года

Советский и российский физик родился в селе Усмань Тамбовской губернии. Ещё в школе увлёкся математикой и конструированием. Свою первую награду получил в школе за передвижную ветроэлектростанцию. Последние годы учёбы пришлись на начало Великой Отечественной войны, и в 1941 году Басов поступил в Военно-медицинскую академию. С 1944 года служил ассистентом врача на фронте.

После войны поступил на инженерно-физический факультет Московского механического института. В 1956 году стал доктором наук.

Основные научные работы посвящены квантовой электронике и её применению.

В 1955 году Басов предложил трехуровневую схему создания инверсной населённости уровней, которая нашла широкое применение в мазерах и лазерах. Мазер отличается от лазера длиной волны генерируемого излучения. Мазер работает в радиодиапазоне[1], а лазер — начиная с ИК[2] и до рентгена[3].

В основу всей работу лёг принцип усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами. На его основе была предложена идея создания различных типов полупроводниковых лазеров. Были разработаны инжекционный лазер, лазер, возбуждаемый электронным пучком, полупроводниковые лазеры с оптической накачкой, фторводородный, йодный и эксимерный лазеры, а также сумматоры, которые преобразовывали лазерное излучение.

Басову принадлежат идеи использования лазеров для управления термоядерным синтезом, стимулирования химических реакций лазерным пучком, лазерного нагрева плазмы.

В 1964 году Нобелевская премия по физике была разделена: половина премии была присуждена Прохорову А. М. и Басову Н. Г, а другая — американскому физику Таунсу «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, приведшие к созданию генераторов и усилителей на основе принципа мазера — лазера».



1 Радиодиапазон  — это электромагнитные волны с частотами от 30 кГц до 3 ТГц.
2 ИК-диапазон — это электромагнитные волны с частотами примерно от 300 ГГц до примерно 400 ТГц.
3 Рентгеновское излучение — это электромагнитное излучение с частотой примерно от 3 · 1016 Гц до 6 · 1019 Гц.


Бернулли Д.

Берну́лли, Дании́л

(нем. Daniel Bernoulli)

Родился 8 февраля 1700 года — умер 17 марта 1782 года

Швейцарский математик и физик родился в Голландии. Получил медицинское образование, занимался проблемами динамики движения жидкости (крови) в сосудах, математическим описанием физических процессов.

Основная физическая работа Д. Бернулли по гидродинамике[1] была издана в 1738 году. В ней описаны физические основы механики жидкости. Уравнение Бернулли утверждает, что давление со стороны текучей среды падает с увеличением скорости потока этой среды. Текучая среда — это жидкость или газ.

Уравнение используют для расчёта давления внутри труб[2]: чем меньше размер трубы, тем ниже давление в жидкости или газе, которые протекают через это сечение. Это же уравнение объясняет возникновение подъёмной силы крыла самолёта: воздух обтекает крыло самолёта снизу медленнее, чем сверху, поэтому давление сверху крыла самолёта меньше, чем снизу. В результате с увеличением скорости самолёта увеличивается направленная вверх разность давлений, и на крылья самолёта действует нарастающая по мере разгона подъёмная сила.

Бернулли считал, что теплота является движением мелких частиц тела. Он первым дал теоретическое объяснение закона Бойля—Мариотта. Сконструировал электрометр, с помощью которого пришёл к выводу, что сила взаимодействия электрических зарядов обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Придал магнитам подковообразную форму. Предложил принцип сложения и разложения скоростей. Определил число e (основание натурального логарифма). Решал задачи колебаний некоторых механических и физических систем с конечным или бесконечным числом степеней свободы.

Закон Бернулли



1 Гидродинамика (hydrodynamics) — это раздел физики, который изучает движение жидкостей и газов и их взаимодействие с твёрдыми телами.
2 Труба (pipe, tube) — это длинное, пустое внутри цилиндрическое тело.


Бойль Р.

Бойль, Ро́берт

(англ. Robert Boyle)

Родился 25 января 1627 года — умер 31 декабря 1691 года

Роберт Бойль родился в Ирландии. Учился в колледже города Итон (Великобритания), а потом в академии в Женеве (Швейцария). Изучал философию, биологию, медицину, физику и химию. В 1654 году Бойль переехал в Оксфорд (Англия), где вместе с единомышленниками[1] организовал научное общество. В 1665 году Бойль получил степень почётного доктора физики Оксфордского университета.

Труды Бойля по физике относятся к механике, акустике[2], изучению световых явлений, электричества и магнетизма. Его первые работы были посвящены изучению физических свойств газов.

В 1662 году Бойль открыл закон изменения объёма воздуха при изменении давления: при постоянной температуре произведение объёма, который занимает газ, на его давление, есть величина постоянная pV = const при T = const. Этот закон лёг в основу уравнения состояния идеального газа: pV = NkT, где p — давление газа (p(Па)), V — объём (V3)), N — число молекул, k — постоянная Больцмана (k = 1,38 · 10−23 Дж/К), Т — термодинамическая температура (Т(К)).

Роберт Бойль изучал строение атома[3]. По некоторым данным дал определение химического элемента. Ввёл в физику и химию представление о «первичных» и «вторичных» корпускулах (частицах), из которые состоят вещества. На основании своей корпускулярной теории дал объяснение различным агрегатным состояниям вещества[4].

Роберт Бойль



1 Единомышленники (Like-minded people) — это люди, которые имеют одинаковые убеждения, мысли и взгляды.
2 Акустика (acoustics) — это раздел физики, который изучает звук.
3 Атом (atom) — это наименьшая, химически неделимая часть вещества, которая сохраняет его химические свойства.деятельности.
4 Агрегатное состояние вещества (aggregate state of the substance) — это физическое состояние вещества, которое зависит от сочетания температуры и давления.


Больцман Л.

Бо́льцман, Лю́двиг Эдуа́рд

(нем. Ludwig Eduard Boltzmann)

Родился 20 февраля 1844 года — умер 5 сентября 1906 года

Австрийский физик Людвиг Больцман родился в городе Вена. Увлекался музыкой и поэзией, любил природу. Учился в гимназии в Линце, затем в Венском университете.

Научные интересы охватывали математику, механику, оптику, гидродинамику, теории упругости и электромагнитного поля. Основные же работы относятся к молекулярно-кинетической теории. Много времени Больцман посвятил разработке кинетической теории газов и статистическому[1] обоснованию термодинамики. В 1886 — 1872 годах он вывел закон распределения молекул газа. С помощью этого распределения можно рассчитать концентрацию газа, который находится в равновесном состоянии во внешнем силовом поле. Анализ распределения Больцмана показывает, что чем меньше потенциальная энергия молекул газа, тем выше их концентрация.

В 1872 году Больцман вывел основное кинетическое уравнение газов, которое описывает необратимый переход системы из начального неравновесного состояния в конечное равновесное состояние с наиболее вероятной функцией распределения.

Кинетическое уравнение является основным уравнением динамики разреженных газов[2] и применяется для аэродинамического расчёта летательных аппаратов на больших высотах полёта.

Экспериментальные работы Больцмана связаны с измерением диэлектрической проницаемости газов и твёрдых тел. Учёный установил связь диэлектрической проницаемости газов с оптическим показателем преломления fig-8-1, где n — показатель преломления; ε — диэлектрическая проницаемость; μ — магнитная проницаемость вещества.

В честь Людвига Больцмана названа универсальная постоянна Больцмана:

fig-8-2

1 Статистика (statistics) — наука, в которой изучаются вопросы сбора, измерения и анализа массовых данных. 2 Разреженный газ (rarefied gas) — это газ, давление которого ниже нормального атмосферного давления.


Бор Н.

Бор, Нильс Хе́нрик Дави́д

(дат. Niels Henrik David Bohr)

Родился 7 октября 1885 года — умер 18 ноября 1962 года

Датский физик родился в городе Копенгаген. В детстве увлекался философией и футболом. Учился в Гаммельхольмской грамматической школе в Копенгагене, затем в Копенгагенском университете. В 1907 году Бор получил степень бакалавра, а в 1909 году — степень магистра. В 1911 году защитил докторскую диссертацию по теории электронов в металлах.

Нильс Бор стал одним из творцов квантовой теории. В 1922 году Бор был удостоен Нобелевской премии за создание квантовой теории планетарного атома. В своих исследованиях Бор принял планетарную модель атома Резерфорда и теоретически обосновал его строение.

По мнению Бора, атом живёт по законам квантовой, а не классической механики. Он предположил, что электроны, которые входят в состав атома, находятся на некоторых разрешённых устойчивых орбитах. На этих орбитах электрон не излучает энергию. Излучение или поглощение энергии наблюдается только при переходе с одной орбиты на другую. Энергия излучённого или поглощённого фотона[1] равна разности энергий стационарных состояний:

fig-9-1

В 1930-х годах Бор заинтересовался ядерной физикой. Он стал соавтором капельной модели ядра, в соответствии с которой атом может делиться. Эксперименты с ураном-235, который расщепляется с высвобождением большого количества энергии, стали отправной точкой в вопросе разработки атомной бомбы. Бор был уверен, что технически невозмож-но создать атомную бомбу, но, несмотря на это, согласился на участие в Манхэттенском проекте[2]. Бор стал самым знаменитым учёным среди разработчиков атомной бомбы, ему принадлежит авторство большого количества разработок в этой области.

В честь учёного назван 107-й элемент таблицы Менделеева борий[3] (Bh).

Нильс Бор



1 Фотон (photon) — это частица, которая несёт квант (порцию) электромагнитного взаимодействия.
2 Манхэттенский проект (Manhattan Project) — название программы США по разработке ядерного оружия.
3 Борий (Bohrium) — нестабильный радиоактивный химический элемент с атомным номером 107.