*三、麦克斯韦速率分布律的实验验证

图9-10

         我国物理学家葛正权于1934年利用铋蒸气验证了麦克斯韦速率分布律。图9-10是实验装置的示意图。图中O是分子射线源,它是一个贮有铋蒸气的金属容器,在器壁上开一狭缝S,使铋分子能从容器中逸出。当狭缝很小时,少量分子的逸出不致破坏容器内铋蒸气的平衡态。为了获得窄束分子射线,在铋分子由S射出后的路径上放置另一个狭缝S1。R是一个可绕中心轴线(垂直于纸面)旋转的空心圆筒,筒壁上开一狭缝S2。全部装置都放于真空容器内。

         如果R不转动,铋分子穿过狭缝S2进入圆筒,并沉积在贴于R内壁的弯曲玻璃片的P处。显然,P与S、S1以及S2在一条直线上。如果R以一定的角速度旋转,铋分子在由S2到达玻璃片的这段时间内, 由于R转过了某个角度而沉积在P¢ 处。所以,在分子射线束中具有不同速率的铋分子,将沉积在R内壁玻璃片的与P相距不同弧长的位置上。

         假设R的直径为D,角速度为w,速率为v的铋分子落在P¢ 处,弧PP¢ 的长度为l,铋分子由S2到达P¢ 所需时间为

                            ,

在这段时间内,R转过的角度为q =w t,则弧长可以表示为

                        .

由以上两式可求得速率

                          ,

由此可见,铋分子的速率v与弧长l相对应。

         在R以恒定角速度旋转较长一段时间后,取下玻璃片,并用测微光度计测出l处铋层的厚度。从铋层厚度与l的关系中能得到铋分子数按速率的分布规律。实验所得结果与麦克斯韦速率分布律相符,从而证实了麦克斯韦速率分布律的正确性。

       
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