Петер Дебай: відмінності між версіями
[перевірена версія] | [перевірена версія] |
Вилучено вміст Додано вміст
TnoXX (обговорення | внесок) Немає опису редагування |
стиль |
||
Рядок 19:
{{НобелівськаПремія}}'''Петер Джозеф Вільям Дебай''' (Петрус Йозефус Вільгельмус Дебйо; {{lang-nl|Petrus Josephus Wilhelmus Debije}}, {{lang-en|Peter Debye}}<ref>[http://uk.forvo.com/search/Petrus%20Josephus%20Wilhelmus%20Debije/ Сайт «Forvo» з автентичною вимовою цього імені та прізвища]</ref>; [[24 березня]] [[1884]], [[Маастрихт]] — [[2 листопада]] [[1966]], [[Ітака (Нью-Йорк)|Ітака]], [[США]]) — [[Нідерланди|нідерландський]] [[фізична хімія|фізико-хімік]], лауреат [[Нобелівська премія з хімії|Нобелівської премії з хімії]] за [[1936]] рік.
З іменем Дебая пов'язана низка визначних досягнень в теоретичній й експериментальній фізиці, фізичній хімії, математиці — він запропонував модель [[Модель Дебая|твердого тіла]], на основі якої пояснив поведінку [[питома теплоємність|питомої теплоємності]] за низьких температур (характерна температура, нижче за яку істотного значення набувають [[Квантовий ефект|квантові ефекти]],
== Біографія ==
Рядок 27:
Петер Дебай народився 24 березня 1884 року в [[Маастрихт]]і, провінція Лімбург, [[Нідерланди]]. Батько майбутнього ученого, Йоаннес Вільгельмус Дебйо (''Joannes Wilhelmus Debije'', 1859–1937), був майстром на фірмі з виробництва металевого дроту. Мати, Марія Анна Барбара Реймкенс (''Maria Anna Barbara Ruemkens'', 1859–1940), багато років працювала касиром в театрі. Через чотири роки після народження Петера в родині з'явилася друга дитина — дівчинка, яку назвали Кароліною. Відомо, що в ранньому дитинстві Дебай розмовляв майже виключно на [[Лімбурзька мова|місцевому діалекті]], яким користувався протягом всього життя (наприклад, у листуванні з друзями){{sfn|Davies|1970|pp=175—176}}.
Початкову освіту Дебай
=== Від Мюнхена до Нью-Йорка (1906–1939) ===
Рядок 49:
[[Файл:Peter Debye 1937.jpg|мини|thumb|right|300 пкс|Петер Дебай позує скульптору {{Не перекладено|Тіпке Віссер|Тіпке Віссеру|nl|Tjipke Visser}} (1937). В руці ученого — улюблена сигара]]
Студенти і колеги Дебая відзначали те, як приязно і уважно він ставився до всіх, хто звертався до нього за порадою або з якимись проблемами. Його діяльність сприяла подоланню розриву між експериментом і теорією, між фізикою і хімією. У зверненні [[Гарвардський університет|Гарвардського університету]], випущеному з нагоди присвоєння почесного докторського
{{цитата|''Я намагався знайти просту рису (якщо це можливо), щоб охарактеризувати багатогранну особистість професора Дебая, і відчуваю, що ближче за все підійду до мого персонального уявлення про нього, якщо скажу, що він був дійсно щасливою людиною. Він не тільки був обдарований найпотужнішим і проникливим інтелектом і незрівняним умінням подавати свої ідей у найбільш прозорому вигляді, але він також володів мистецтвом жити повним життям. Він насолоджувався своїми науковими зусиллями, він глибоко любив свою родину і сімейне життя, він цінував красу природи і мав смак до задоволення життя на відкритому повітрі, про що свідчать такі його захоплення, як риболовля, збирання кактусів і садівництво, якими він займався в основному в компанії місіс Дебай. Він насолоджувався гарною сигарою і смачною їжею і був прив'язаний до своїх студентів і колег і любив їхнє товариство … <> … він житиме в нашій пам'яті, як блискучий науковець, чудовий учитель, по-батьківські готовий допомогти порадою, і, перш за все, як щаслива людина.''
Рядок 58:
=== Теплоємність твердого тіла ===
[[Файл:DebyeVSEinstein.jpg|мини|right|thumb|300 пкс|Порівняння температурних залежностей питомої теплоємності, отриманих Ейнштейном і Дебаєм. Видно, що в сфері високих температур теплоємність виходить на постійне значення, що дається законом Дюлонга — Пті.]]
У 1912 році Дебай опублікував статтю «До теорії питомої теплоємності» ({{lang-de|Zur Theorie der spezifischen Wärmen}}), яка містила важливий крок в розвитку теорії теплоємності твердого тіла. Згідно з класичною [[Статистична механіка|статистичною механікою]], з [[Закон рівнорозподілу|теореми про рівнорозподіл]] енергії за [[Ступені вільності|ступенями вільності]] випливає незалежність [[Питома теплоємність|питомої теплоємності]] від температури, тобто [[Закон Дюлонга — Пті|закон Дюлонга — Пті]]. Експерименти, проведені до початку XX століття, показали, що цей закон слушний лише за достатньо великих температур, тоді як за охолодження спостерігається зменшення питомої теплоємності. У 1907 році [[Альберт Ейнштейн]], припустив, що всі атоми твердого тіла коливаються з однаковою частотою, і застосував до цих коливань квантову гіпотезу Планка, отримавши [[Модель теплоємності Ейнштейна|експоненційне падіння теплоємності з температурою]], що мало лише якісну відповідність з дослідом. Емпірична спроба покращити цю відповідність за рахунок введення половинних частот, зроблена [[Вальтер Герман Нернст|Вальтером Нернстом]] і {{Не перекладено|Фредерік Ліндеман|Фредеріком Ліндеманом||Frederick Lindemann}} у 1911 році, не була достатньо обґрунтована теоретично. У тому ж 1911 році Ейнштейн визнав незадовільність свого підходу. В [[модель Дебая|моделі Дебая]] тверде тіло представляється суцільним середовищем, в якому частоти пружних коливань обмежені певним граничним (максимальним) значенням, що називається дебаївською частотою і визначається з
У тому ж 1912 році вийшла робота [[Макс Борн|Макса Борна]] і [[Теодор фон Карман|Теодора фон Кармана]], в якій тверде тіло розглядалося як тривимірна [[кристалічна ґратка]], а спектр коливань обраховувався на основі детального розгляду коливань зв'язаних між собою мас. Цей більш строгий і реалістичний підхід дозволив отримати низку результатів, що узгоджувалися з простою моделлю Дебая. Остання, як відомо до теперішнього часу, не може задовільно пояснити багато деталей коливальних спектрів реальних твердих тіл. Тим не менш, вона залишається популярною і активно використовується у фізиці, оскільки дозволяє вірно описати низькочастотну частину спектру (акустичні коливання) і отримати вірний вираз для повного числа ступенів вільності{{sfn|Гуревич и Дзялошинский|1987|с=527—528, 531—532}}{{sfn|Davies|1970|pp=179—180}}. У 1913 році Дебай врахував ангармонізм коливань гратки, що дозволило розрахувати коефіцієнт розширення твердого тіла, а також розглянув теплопровідність в термінах розсіювання й угамовності звукових хвиль. На цій основі шістнадцять років по тому [[Рудольф Пайєрлс]] побудував повністю квантову [[фонон]]ну теорію теплопровідності{{sfn|Davies|1970|p=188}}.
=== Розсіювання рентгенівських променів ===
Інтерес Дебая до проблем дифракції і взаємодії рентгенівського випромінювання з речовиною був не випадковим. Цьому сприяло середовище, в якому перебував науковець у Мюнхені: тут продовжував плідно працювати професор [[Вільгельм Конрад Рентген|Рентген]], першовідкривач нового виду променів; звертався до цієї теми й Зоммерфельд, учень якого {{Не перекладено|Пауль Евальд|Пауль Евальд|en|Paul Peter Ewald}} теоретично дослідив питання про оптичні властивості набору періодично розташованих розсіювачів. Робота Евальда привернула увагу іншого асистента Зоммерфельда — [[Макс фон Лауе|Макса фон Лауе]], який на цій основі запропонував спосіб остаточно довести електромагнітну природу рентгенівських променів. Ідея
Дебай був добре ознайомлений з останніми експериментальними резултатами та їхнім теоретичним трактуванням, наведеним Лаеу, і вже у 1913 році зробив важливий крок в розвитку теорії розсіювання рентгенівського випромінювання. В класичній статті «Інтерференція рентгенівських променів і тепловий рух» ({{lang-de|Interferenz von Röntgenstrahlen und Wärmebewegung}}) він детально розглянув питання про вплив теплових коливань атомів, що складають кристалічну ґратку, на характеристики дифракції. Використавши загальний підхід до опису коливань ґратки, розроблений Борном і фон Карманом, Дебай показав, що тепловий рух не впливає на різкість дифракційної картини, а лише на величину інтенсивності розсіяного випромінювання. Послаблення інтенсивності можна охарактеризувати експоненційним множником вигляду <math>e^{-W(T)}</math>, де <math>W(T)</math> — деяка функція температури. Для отримання кількісних результатів, які можна порівняти з результатами вимірювань, науковець використав [[модель Дебая|те ж наближення]], яке з'явилося в його роботі про теплоємність кристалів. Всі розрахунки були проведені для двох варіантів — з урахуванням і без урахування так званих [[Нульові коливання|нульових коливань]], введених незадовго перед цим Максом Планком; оскільки існування нульових коливань в той час ще не було остаточно доведене, лише експеримент мав визначити, який з двох варіантів вірний. Вираз для <math>W(T)</math>, отриманий Дебаєм, пізніше був скорегований шведським фізиком {{Не перекладено|Івар Валлер|Іваром Валлером|en|Ivar Waller}}. Величина <math>e^{-W(T)}</math>, що відіграє велику роль в теорії твердого тіла, отримала назву [[Фактор Дебая — Валлера|фактора Дебая — Валлера]]{{sfn|Гуревич и Дзялошинский|1987|с=515, 534}}{{sfn|Davies|1970|pp=185—187}}.
|