Вальтер Герман Шоттки, немецкий физик

Вальтер Х. Шоттки • it.knowledgr.com

Вальтер Герман Шоттки, немецкий физик

Вальтер Герман Шоттки (23 июля 1886 – 4 марта 1976) был немецким физиком, который играл главную раннюю роль в развитии теории явлений эмиссии электрона и иона, изобрел электронную лампу сетки экрана в 1915 и пентод в 1919, работая в Siemens, co-invented микрофон ленты и громкоговоритель ленты наряду с доктором Эрвином Джерлаком в 1924 и позже сделал много значительных вкладов в областях устройств полупроводника, технической физики и технологии.

Молодость

Отец Шоттки был математиком Фридрихом Германом Шоттки (1851–1935). У отца и матери Шоттки были одна дочь и два сына. Его отец был назначен преподавателем математики в Цюрихском университете в 1882, и Шоттки родился четыре года спустя. Семья тогда попятилась в Германию в 1892, где его отец занялся назначением в университете Марбурга.

Шоттки закончил Спортивный зал Steglitz в Берлине в 1904. Он получил свою степень B.S. в области физики в университете Берлина в 1908, и он закончил своего доктора философии в физике в университете Гумбольдта Берлина в 1912, учась при Максе Планке и Генрихе Рубенсе, с названным тезисом: Zur relativtheoretischen Energetik und Dynamik.

Карьера

Постдокторский период Шоттки был потрачен в университете Йены (1912–14). Он тогда читал лекции в университете Вюрцбурга (1919–23). Он стал преподавателем теоретической физики в университете Ростока (1923–27). В течение двух значительных промежутков времени Шоттки работал в Научно-исследовательских лабораториях Siemens (1914–19 и 1927–58).

Изобретения

В 1924, Шоттки co-invented микрофон ленты наряду с Эрвином Джерлаком. Идея состояла в том, что очень прекрасная лента, приостановленная в магнитном поле, могла произвести электрические сигналы. Это привело также к изобретению громкоговорителя ленты при помощи его в обратном порядке, но это не было практично, пока высокие постоянные магниты потока не стали доступными в конце 1930-х.

Основные научные успехи

Возможно, ретроспективно, самый важный научный успех Шоттки должен был развить (в 1914) известную классическую формулу, теперь письменный

:

Который вычисляет энергию взаимодействия между q обвинения в пункте и плоской металлической поверхностью, когда обвинение на расстоянии x от поверхности. Вследствие метода его происхождения это взаимодействие называют «потенциальной энергией изображения» (изображение PE).

Шоттки базировал свою работу над более ранней работой лордом Келвином, касающимся изображения PE для сферы. Изображение Шоттки PE стало стандартным компонентом в простых моделях барьера, чтобы двинуться, M(x), испытало электроном при приближении к металлической поверхности или интерфейсу металлического полупроводника от внутренней части.

(Этот M(x) является количеством, которое появляется, когда одномерное, уравнение Шредингера с одной частицей написано в форме

:

Здесь, константа Планка, разделенная на 2π, и m — электронная масса.)

Изображение PE обычно объединяется с условиями, касающимися прикладного электрического поля F и к высоте h (в отсутствие любой области) барьера. Это приводит к следующему выражению для зависимости энергии барьера на расстоянии x, измеренный от «электрической поверхности» металла, в вакуум или в полупроводник:

:

Здесь, e — элементарный положительный заряд, ε — электрическая константа, и ε — относительная диэлектрическая постоянная второй среды (=1 для вакуума).

В случае соединения металлического полупроводника это называют барьером Шоттки; в случае интерфейса металлического вакуума это иногда называют барьером Шоттки-Нордхайма.

Во многих контекстах h должен быть взят равный местной функции работы φ.

Этот барьер Шоттки-Нордхайма (барьер SN) играл важную роль в теориях термоэлектронной эмиссии и полевой электронной эмиссии. Применение полевого понижения причин барьера, и таким образом увеличивает ток эмиссии в термоэлектронной эмиссии. Это называют «эффектом Шоттки», и получающийся режим эмиссии называют «эмиссией Шоттки».

В 1923 Шоттки предположил (неправильно), что экспериментальное явление, тогда названное автоэлектронной эмиссией и теперь, звонило, полевая электронная эмиссия закончилась, когда барьер был сброшен к нолю. Фактически, эффект происходит из-за механического волной туннелирования, как показано Фаулером и Нордхаймом в 1928. Но барьер SN теперь стал стандартной моделью для барьера туннелирования.

Позже, в контексте устройств полупроводника, было предложено, чтобы подобный барьер существовал в соединении металла и полупроводника.

Такие барьеры теперь широко известны как барьеры Шоттки, и соображения относятся к передаче электронов через них, которые походят на более старое рассмотрение того, как электроны испускаются от металла в вакуум.

(В основном несколько режимов эмиссии существуют для различных комбинаций области и температуры. Различными режимами управляют различные приблизительные формулы.)

Когда целое поведение таких интерфейсов исследовано, найдено, что они могут действовать (асимметрично) как специальная форма электронного диода, теперь названного диодом Шоттки. В этом контексте соединение металлического полупроводника известно как «Шоттки (исправляющий) контакт'».

Вклады Шоттки, в поверхностной электронике науки/эмиссии и в теории устройства полупроводника, теперь являются значительной и распространяющейся частью предпосылок к этим предметам. Можно было возможно утверждать, что – возможно, потому что они находятся в области технической физики – они не так обычно хорошо признаются, как они должны быть.

Премии

Он был награжден медалью Хьюза Королевского общества в 1936 за его открытие эффекта Schrot (непосредственные текущие изменения в разрядных трубках высокого вакуума, названных им «эффект Schrot»: буквально, «небольшой эффект выстрела») в термоэлектронной эмиссии и его изобретении тетрода сетки экрана и superheterodyne методе получения беспроводных сигналов.

В 1964 он принял Вернера фон Зименса Ринга, соблюдающего его инновационную работу над физическим пониманием многих явлений, которые привели ко многим важным техническим приборам среди них ламповые усилители и полупроводники.

Противоречие

Изобретение superheterodyne обычно приписывается Эдвину Армстронгу. Однако Шоттки опубликовал статью на Слушаниях IEEE, который может указать, что он изобрел и запатентовал что-то подобное в Германии в 1918.

  • 1939: первое p–n соединение

Наследство

(Германию) назвали в честь него. Названного в честь него.

Книги, написанные Шоттки

  • Thermodynamik, Джулиус Спрингер, Берлин, Германия, 1929.
  • Physik der Glühelektroden, Akademische Verlagsgesellschaft, Лейпциг, 1928.

Внешние ссылки

  • Биография Вальтера Х. Шоттки
  • Математическая генеалогия Шоттки

Источник: http://ru.knowledgr.com/00169354/%D0%92%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%A5%D0%A8%D0%BE%D1%82%D1%82%D0%BA%D0%B8

Вальтер Герман Нернст — Биография

Вальтер Герман Шоттки, немецкий физик

НEPНCT (Nernst), Вальтер Герман

25 июня 1864 г. – 18 ноября 1941 г.
Нобелевская премия по химии, 1920 г.

Немецкий химик Вальтер Герман Нернст родился в Бризене, городке Восточной Пруссии (теперь Вомбжезьно, Польша). Нернст был третьим ребенком в семье прусского судьи по гражданским делам Густава Нернста и Оттилии (Нергер) Нернст. В гимназии в Грауденце он изучал естественные науки, литературу и классические языки и в 1883 г. окончил ее первым учеником в классе.

С 1883 по 1887 гг. Нернст изучал физику в университетах Цюриха (у Генриха Вебера), Берлина (у Германа Гельмгольца), Граца (у Людвига Больцмана) и Вюрцбурга (у Фридриха Кольрауша).

Больцман, который придавал большое значение толкованию природных явлений, исходя из теории атомного строения вещества, побудил Нернста заняться изучением смешанного воздействия магнетизма и теплоты на электрический ток.

Работа, проделанная под руководством Кольрауша, привела к открытию: металлический проводник, нагретый с одного конца и расположенный перпендикулярно электрическому полю, генерирует электрический ток. За проведенное исследование Нернст в 1887 г. получил докторскую степень.

Приблизительно в это же время Нернст познакомился с химиками Сванте Аррениусом, Вильгельмом Оствальдом и Якобом Вант-Гоффом.

Оствальд и Вант-Гофф тогда только что начали выпускать «Журнал физической химии», в котором они сообщали о возрастающем использовании физических методов для решения химических проблем. В 1887 г.

Нернст стал ассистентом Оствальда в Лейпцигском университете, и вскоре его начали считать одним из основателей новой дисциплины – физической химии, несмотря на то, что он был значительно моложе Оствальда, Вант-Гоффа и Аррениуса.

В Лейпциге Нернст работал и над теоретическими, и над практическими проблемами физической химии. В 1888-1889 гг. он изучал поведение электролитов (растворов электрически заряженных частиц, или ионов) при пропускании электрического тока и открыл фундаментальный закон, известный как уравнение Нернста.

Закон устанавливает зависимость между электродвижущей силой (разностью потенциалов) и ионной концентрацией Уравнение Нернста позволяет предсказать максимальный рабочий потенциал, который может быть получен в результате электрохимического взаимодействия (например, максимальную разность потенциалов химической батареи), когда известны только простейшие физические показатели: давление и температура. Таким образом, этот закон связывает термодинамику с электрохимической теорией в области решения проблем, касающихся сильно разбавленных растворов. Благодаря этой работе 25-летний Нернст завоевал всемирное признание.

В 1890-1891 гг. Нернст занимался изучением веществ, которые при растворении в жидкостях не смешиваются друг с другом. Он развил свой закон распределения и охарактеризовал поведение этих веществ как функцию концентрации.

Закон Генри, который описывает растворимость газа в жидкости, превратился в частный случай более общего закона Нернста.

Закон распределения Нернста имеет важное значение для медицины и биологии, поскольку позволяет исследовать распределение веществ в различных частях живого организма.

В 1891 г. Нернст был назначен адъюнкт-профессором физики в Гёттингенском университете. Два года спустя был опубликован написанный им учебник физической химии «Теоретическая химия с точки зрения закона Авогадро и термодинамики», который выдержал 15 переизданий и служил более трех десятилетий.

Считая себя физиком, занимающимся химией, Нернст определил новый предмет физической химии как «пересечение двух наук, до сих пор в определенной степени независимых друг от друга».

В основу физической химии Нернст положил гипотезу итальянского химика Амедео Авогадро, считавшего, что в равных объемах любых газов всегда содержится одинаковое число молекул. Нернст назвал ее «рогом изобилия» молекулярной теории.

Не меньшее значение имел термодинамический закон сохранения энергии, который лежит в основе всех естественных процессов. Нернст подчеркивал, что основы физической химии заключаются в применении этих двух главных принципов к решению научных проблем.

В 1894 г. Нернст стал профессором физической химии в Гёттингенском университете и создал Институт физической химии и электрохимии кайзера Вильгельма. Вместе с присоединившейся к нему группой ученых из разных стран он занимался там изучением таких проблем, как поляризация, диэлектрические константы и химическое равновесие.

В 1905 г. Нернст покинул Гёттинген, чтобы стать профессором химии в Берлинском университете. В том же году он сформулировал свою «тепловую теорему», известную теперь как третье начало термодинамики.

Эта теорема позволяет воспользоваться тепловыми данными для расчета химического равновесия – иными словами, предсказать, как далеко пойдет данная реакция, прежде чем будет достигнуто равновесие.

В течение последующего десятилетия Нернст отстаивал, постоянно проверяя, правильность своей теоремы, которая позднее была использована в таких совершенно различных целях, как проверка квантовой теории и промышленный синтез аммиака.

В 1912 г. Нернст, исходя из выведенного им теплового закона, обосновал недостижимость абсолютного нуля. «Невозможно, сказал он, создать тепловую машину, в которой температура вещества снижалась бы до абсолютного нуля».

Исходя из этого заключения, Нернст предположил, что по мере того, как температура приближается к абсолютному нулю, возникает тенденция к исчезновению физической активности веществ. Третье начало термодинамики имеет важнейшее значение для физики низких температур и физики твердого тела.

Нернст еще в молодости был автомобилистом-любителем и в годы первой мировой войны служил водителем в добровольном автомобильном дивизионе.

Он также работал над созданием химического оружия, которое считал наиболее гуманным, поскольку оно, по его мнению, могло бы покончить со смертельным противостоянием на Западном фронте. После войны Нернст вернулся в свою берлинскую лабораторию.

В 1921 г. ученому была вручена Нобелевская премия по химии, присужденная в 1920 г. «в признание его работ по термодинамике». В своей Нобелевской лекции Нернст сообщил, что «более 100 проведенных им экспериментальных исследований позволили собрать вполне достаточно данных, подтверждавших новую теорему с той безошибочностью, какую допускает точность временами очень сложных экспериментов».

С 1922 по 1924 г. Нернст был президентом Имперского института прикладной физики в Йене, однако, когда послевоенная инфляция лишила его возможности осуществить в институте те изменения, которые ему хотелось провести, он вернулся в Берлинский университет в качестве профессора физики.

Вплоть до конца своей профессиональной деятельности Нернст занимался изучением космологических проблем, возникших в результате открытия им третьего начала термодинамики (особенно так называемой тепловой смертью Вселенной, против которой он выступал), а также фотохимией и химической кинетикой.

В 1892 г. Нернст женился на Эмме Лохмейер, дочери известного в Гёттингене хирурга. У них было два сына (оба погибли во время первой мировой войны) и дочь. Человек с ярко выраженной индивидуальностью, Нернст страстно любил жизнь, умел остроумно шутить.

Через всю свою жизнь пронес ученый увлеченность литературой и театром, особенно он преклонялся перед творениями Шекспира.

Прекрасный организатор научных институтов, Нернст помог созвать первую Сольвеевскую конференцию, основать Германское электрохимическое общество и Институт кайзера Вильгельма.

В 1934 г. Нернст вышел в отставку и поселился в своем доме в Лузатии, где в 1941 г. внезапно скончался от сердечного приступа. Нернст был членом Берлинской академии наук и Лондонского королевского общества.

 
        Источник:

Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия. Пер. с англ.– М.: Прогресс, 1992.
Электронная версия: N-T.org — электронная библиотека. Нобелевские лауреаты.

  Хронология событий и открытий в химии:

До XIX века  •  1801–1850  •  1851–1900  •  1901–1950  • 1951–2000

 

Источник: http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/History/Persones/Nernst.html

Booksm
Добавить комментарий