Розглянемо суть досліду Ламберта, який дав найбільш точні результати. Джерелом пучка атомів у цьому досліді є ртуть, яка випаровується в печі А. При проходженні атомів через щілини S1 і S2 виділяється вузенький пучок атомів, який потім потрапляє на радіальний проріз першого обертового диска D1, подібного до зубчастого колеса. На тій же осі на відстані в 6 см від першого диска укріплено другий диск D2, в якому теж є прорізи по радіусу, але вони зміщені на 2о відносно прорізів першого диска. За диском D2 є третя щілина S3, аза нею – скляна пластинка Р, яка охолоджується рідким азотом (щоб атоми ртуті осідали на ній). За пластикою можна вести спостереження в мікроспор. Вся система (за винятком мікроскопа) знаходиться у високому вакуумі.

Цілком зрозуміло, що коли диски не обертаються, то пучок атомів ртуті не може потрапити на пластинку Р. Якщо ж вони обертаються, то при певному співвідношенні між швидкістю обертання і швидкостями молекул у пучку вони потрапляють на пластинку, і за допомогою мікроскопа на ній можна спостерігати наліт атомів ртуті. Легко зрозуміти, що з числа молекул, які пролетіли через щілину в першому диску, через другий диск пролетять лише ті, які підлетять до нього в той момент, коли на шляху пучка стане проріз у другому диску. Більш швидкі молекули досягнуть другого диска надто рано, а повільніші – надто пізно для того, щоб пройти через щілину. Таким чином, цей пристрій дає можливість виділити з пучка молекули, які мають певне значення швидкості (оскільки щілина має конечну ширину, то прилад виділяє молекули, швидкості яких лежать у межах певного інтервалу ). Середня швидкість виділених приладом молекул може бути знайдена з умови, що час t1, за який молекули пролітають відстань l між дисками , повинен збігатися з часом t2, за який диски повернуться на - кут зміщення прорізів у дисках . Прирівнявши ці два проміжки часу, дістанемо

Змінюючи швидкість обертання приладу (або кут між прорізати у диску ), можна виділяти з пучка молекули, які мають різні швидкості. Спостерігаючи осідання цих молекул на пластинці певний час, можна визначити їх відносну кількість у пучку.

Зупинімося на цьому детальніше. Коли б усі атоми ртуті мали однакові швидкості, тобто не існувало ніякого розподілу атомів за швидкостями, то видимий наліт атомів ртуті на скляній пластинці утворювався б за мінімальні проміжки часу, оскільки пучок, який пройшов через щілину S3, містив би всі атоми, виділені щілинами S1 і S2, якщо швидкості обертання дисків підібрані так, що перший, другий, третій і т.д. прорізи в диску D2 припадають проти щілини S3 у момент надходження туди атомів.

Оскільки ж атоми ртуті різні швидкості, то поява на пластинці Р дуже швидких атомів реєструється при певній досить великій швидкості обертання дисків. У міру зменшення швидкості обертання через систему щілин і прорізів проходять і осідають на латинці Р все повільніші групи атомів. Чим більше атомів находиться в групі даного інтервалу швидкостей, тим менше часу потрібно для утворення на пластинці видимого нальоту ртуті.

В дослідах Ламберта диски мали по 50 прорізів, а швидкість їх обертання змінювалась від 12,1 до 40 об/сек. Це давало можливість виділяти ряд груп атомів ртуті, швидкості яких перебували в інтервалах в 50 м/сек.. Результати дослідів Ламберта і ряду інших вчених, проведених з тією ж метою, повністю підтвердили максвеллівський закон розподілу молекул за швидкостями.

Читачів не повинна бентежити та обставина, що сліди Штарна і Ламберта виконувалися із сріблом або ртуттю, а, скажімо, не з азотом чи киснем, адже срібло чи ртуть у стані газу нічим не гірші за інші гази.

На закінчення одне зауваження. Справа в тому, що розподіл молекул за швидкостями в молекулярному пучку, що пройшов через отвір у посудині, дещо відрізняється від розподілу, який має місце в закритій посудині. Оскільки більш швидких молекул проходить через отвір відносно більша кількість, ніж повільних, то пучок є багатшим на більш швидкі молекули. Тому вид функції розподілу трохи змінюється, проте як саме, ми розглядати не будемо.

Використана література:

С.У.Гончаренко. Фізика для допитливих. – К., 1973.