Оригинално заглавие:
Physics for the Inquiring Mind: The Methods, Nature, and Philosophy of Physical Science (1966)
*
Перевод с восьмого американского издания под редакцией проф. В. Ф. Киселева.
Общая редакция и предисловие академика Л. А. АРЦИМОВИЧА
*
ОГЛАВЛЕНИЕ
ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
ГЛАВА 32. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ. ЛАБОРАТОРНЫЕ ОПЫТЫ 7
Электрический ток (11). Как чертить схемы (16). Плюс и минус (17). Измерение тока (21). Количество электричества. Электрический заряд (24). Поток кулонов (25). Электроны (26). Что такое вольтметры? (28). Электрический ток и энергия (32). Электрическая цепь в нашем представлении (32). Напряжение (33). Вольтметры как «электрические манометры» (35). Подключение вольтметра к электрической цепи (37). Проверка работы и точности вольтметра (38). Мощность (41). Алгебраическая формула для мощности (43). Работы Ома (45). Делитель напряжения (49). Трудности в применении вольтметра как измерителя ответвляющегося малого тока (52). Сопротивление и единицы его измерения (53). Измерение сопротивлений (54). Поражение электрическим током (62). Источник кулоновской энергии: э. д. с. (63). Сводка полученных сведений об электрической цепи (64). Закон Ома. Правила и расчеты (65). Закон Ома не универсален (67). Последовательное и параллельное соединения (68). Температурная зависимость сопротивления (68). Задачи (69). Словарь единиц измерения (69).
ГЛАВА 33. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ И ПОЛЯ: ЭЛЕКТРОСТАТИКА 78
Покоящиеся электрические заряды (78). Новый подход к изучению электростатики: заряжение тел «трением» (83). Проводники и изоляторы (84). Силы взаимодействия между зарядами (84). Умножение зарядов: электрофор (86). Опыты с заряженной пластинкой, электроскопом и пробным шариком (86). Электростатическая индукция (90). Полые проводники (фиг. 63—65) (91). Генератор Ван-де-Граафа (94). Сохранение заряда (97). Силы, с которыми заряды действуют друга на друга: закон Кулона (97). Проверка закона Кулона (99). Электрические поля (101). Картины электрического поля (105). Картины поля и силы (108). Изоляторы и проводники (116). Ток — это движение зарядов (117). Модернизация представлений (118). Самый первый опыт по электростатике: притяжение мелких кусочков материала (119). Экспериментальное подтверждение закона обратной пропорциональности квадрату расстояния (120). Проверка (124). Алгебра (125). Измерение кулоновской постоянной 33 (126). Индуцируемые заряды и потен-циалы (127). Электростатическая индукция — интерпретация с помощью силовых линий (131). Фарадеев цилиндр (131). Силовые линии в движении. Мгновенные токи (131). Батарея (133). Силовые линии и движущиеся заряженные частицы (134). Электроны в электрическом поле' (135). Испускание электронов накаленными металлами (136). Диод и его применение для выпрямления тока (139). Трехэлектродная лампа (142). Триод как усилитель (143). Триоды в радиоприемниках (146). Электронная пушка (147). Осциллографы (149). Энергия электрического поля. Волны (152). Электромагнитные волны (153). Поле и движение. На подступах к теории относительности (159).
ГЛАВА 34. МАГНЕТИЗМ 166
Магниты (166). Полюсы (168). Магнитные поля (171). Интерпретация карт магнитного поля (173). Магнитное поле Земли (175). Как намагничивают магниты (178). Как размагничивают магниты (178). Временное намагничивание мягкого железа (178). Магнитные и немагнитные материалы (180). Магнитное поле электрического тока (180). Магнитные свойства катушки с током (181). Магнитное поле прямого провода с током (182). Магнитное поле действует как катапульта (184). Поперечная сила (катапультирующая сила) (187). Попытки получить отдельный магнитный полюс. Начала теории магнетизма (187). Как построить теорию? (189). «Молекулярная» теория магнетизма (189). Экспериментальное изучение стадий намагничивания (203). Более современная теория. Магнитные домены (205). А что же в действительности? (207).
ГЛАВА 35. ХИМИЯ И ЭЛЕКТРОЛИЗ 211
Химическое производство и методы. Синтез*(212). Химический анализ (213). Электролиз — способ выделения элементов (214). Смеси... Соединения... Элементы... (215). Химические превращения, или реакции (219). Химические формулы и уравнения (221). Кислоты (223). Щелочи (225). Доказательства существования атомов (226). Объемы газов и химические превращения (231). Закон Авогадро (231). Атомные веса (233). Валентность (237). Атомные номера в периодической системе химических элементов (243). Современные представления об атомном номере (244). Электрохимия (246). Электролиз и ионы (249). Законы Фарадея (251). Ионы в растворе (252). Число Фарадея и отношение е/М для ионов (253). Ионы, электроны и периодическая система химических элементов (253). Молекулы воды (255). Как увидеть движение ионов (256). Химия углерода. Органические соединения (256). Органическая и неорганическая химия (258).
ЧАСТЬ ПЯТАЯ. АТОМЫ И ЯДРА
ГЛАВА 36. ЭЛЕКТРОНЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОЛЯ .... 264
Исследование атомных частиц (264). Поля и пучки (265). Пучок из электронной пушки (265). Все электроны одинаковы (269). Значения е/т (272). Зачем нужно знать е (276). Измерение е (276). Универсальный атом электричества (281).
ГЛАВА 37. МАГНИТНЫЕ КАТАПУЛЬТЫ: РАБОТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ИЗУЧЕНИЕ АТОМОВ 284
Катапультирующие силы (284). Применения катапультирующих сил (287). Электродвигатели (289). Закон катапультирующих сил (290). Определение постоянной В (296). Поразительное предсказание Максвелла (296). Катапультирующая сила, действующая на дви-жущийся электрон или ион (298). Фокусировка (299). Стенки термоядерной установки (301). Определение скорости электромагнитных волн (303).
ГЛАВА 38. РАЗДЕЛЕНИЕ АТОМОВ 306
Сортировка (306). Осколки атомов (307). Первые измерения (311). Изотопы (312). Масс-спектрографы (312). Гипотеза Проута (314). Массы изотопов (315). Конструкция масс-спектрографов (315). Химия и массы атомов (320). Маленькие несоответствия (321). Выделение энергии при делении и синтезе. Примеры использования точных значений масс атомов (321). Синтез (322). Деление (323). Иголка в стоге сена. Значение прецизионных измерений (324).
ГЛАВА 39. РАДИОАКТИВНОСТЬ И ИНСТРУМЕНТЫ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ 329
Ионизующее излучение (330). Лучи и зарядьг (332). Картины в камере Вильсона (332). Работа камеры Вильсона (333). Треки альфа-частиц в камере Вильсона (337). Структура атома (341). Треки бета-лучей (344). Треки гамма-лучей (344). Разделение «лучей» электрическим и магнитным полями (344). Гамма-лучи (345). Идентификация альфа-частиц (345). Происхождение (346). Радиоактивность н химия (346). Изменения атомного номера и атомного веса (350). Период полураспада. Чисто случайный характер радиоактивности (352). Счетчики (352), Счетчики Гейгера (353). Радиоактивный распад. Лабораторный эксперимент (357). Структура атома (359).
ГЛАВА 40. АТОМЫ. ЭКСПЕРИМЕНТ И ТЕОРИЯ 367
Ранние представления об атомах и молекулах (367). Доказательство существования атомов и молекул, 1700— 1900 гг. (368). Атомные веса и атомные номера (370). Гипотеза Проута (370). Размеры атомов (371). Строение атомов, 1890—1910 гг. (372). Рассеяние альфа-частиц и атом Резерфорда, 1910—1915 гг. (374).
ГЛАВА 41. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ИЗУЧЕНИЮ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОНОВ: ОТ ГЕНЕРАТОРОВ ДО ОСЦИЛЛОГРАФОВ .... 385
Магниты и катушки. Теоретическая интерлюдия (387). Открытие Фарадея (388). Объяснение с помощью электронной теории (389). Закол Ленца (390). Отрицательный магнетизм. Универсальный диамагнетизм (391). Картина силовых линий (391). Трансформаторы (393). Трансформаторы. Дальнейшее обсуждение (394). Переменный ток и передача энергии (397). Электрическая упругость. Колебания (399). Усиление (403). Необходимость выпрямления в радиотехнике (406). Выравнивание «импедансов» (411). Радиоприемники (413). Приборы и измерения (414). Вычисления (414). Замечания об осциллографах (417).
ГЛАВА 42. УСКОРИТЕЛИ - БОЛЬШИЕ МАШИНЫ 422
Ядерный словарь. Протоны и др. (425). Ускорители (427). Циклотроны (428). Циклотроны для более высоких энергий (437). Специальная теория относительности (438). Необходимость еще больших энергий (439). Кольцевые ускорители (440). .
ГЛАВА 43. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА 445
«Атомная энергия»? «Превращения»? (446). Энергии радиоактивных превращений (446). Энергии химических превращений (447). Химия и радиоактивность (449). Искусственный распад. Превращения, осуществленные человеком (450). Ядерная «химия» (454). Ядерная энергия. Никакой надежды на практическое использование (459). Масса и Энергия. Е=тос2 (460). Структура ядра. Нейтрон (465). Состав ядра (470). Положительные электроны, «позитроны» (470). Аннигиляция вещества (475). Лирическое отступление (476). Новые радиоактивные ядра (477). Ядерные силы (482). Бомбардировка нейтронами (488). Бомбардировка нейтронами. Упругие соударения (489). Бомбардировка нейтронами. Захват (491). Деление (496). Замечание о мирном и военном использовании горючего (500). Деление и захват нейтронов (502). Атомная бомба. Получение I]285 (502). Реакторы. Производство плутония (507). Использование нейтронов в реакторах (513). Реакторы с расширенным воспроизводством ядерного горючего (бридерные реакторы) (513). Будущее ядерной энергетики (514). Энергия, выделяющаяся при синтезе ядер (521).
ГЛАВА 44. ДАЛЬНЕЙШАЯ ТЕОРИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТ. ФИЗИКА СЕГОДНЯ 525
Атомная физика 1890—1915 гг. (527). Относительность, 1905 г. (532). Модели (533). Спектр белого света (537). Значение квантовой постоянной к (545). Величина квантов (545). Квантовая революция (546). Удельная теплоемкость (548). Фотоэлектрический эффект (549). Фотоны (557). Столкновения фотонов с электронами. Комп-тон-эффект (560). Атом «действия», к (560). Атом Бора, Правила (563). Атом Бора. Плодотворная теория (567). Размеры атома водорода (569). Бор и спектры — электронные гармоники? (571). Спектроскопическая постоянная по Бору. Примите на веру или вычислите сами (576). Дальнейшие предсказания (579). Основа уверенности Бора. Принцип соответствия (581). Трудности (583). Новая теория (583). Сложный конфликт (593). Волновые пакеты (593). Волны и атом Бора (595). Новая атомная теория (598). Принцип неопределенности (604). Неопределенность и корпускулярно-волновая природа (610). Принцип дополнительности (611). Дополнительность (613). Предсказание новой частицы. Мезон Юкавы (616). Видимые атомы (621). Ученые (627). Ученые и инженеры (628). Квалифицированный ученый (629). Гений и чудак (630). Удивление и восхищение. Интеллектуальный прогресс (631). Вы и Наука (631).
ОБЩИЕ ЗАДАЧИ . 633
