Lenard a katódové lúče

Na začiatok by sme chceli zdôrazniť, že v posledných dvoch desaťročiach minulého storočia bol ústrednou témou experimentálneho bádania vo fyzike výskum katódových lúčov. Nie vždy si uvedomujeme, že práve ono tvorilo základ, z ktorého vyrástli všetky tri najvýznamnejšie objavy z konca 19. storočia - objav Röntgenových lúčov, rádioaktivity a elektrónu. Rovnako si nie vždy uvedomujeme, že práve Philipp Lenard sa podstatnou mierou zaslúžil o preskúmanie katódových lúčov, a teda nepriamo prispel aj k všetkým trom objavom. Preto aj dostal v roku 1905 Nobelovu cenu práve za "práce o katódových lúčoch". Za čo teda svetová fyzika môže vďačiť slávnemu bratislavskému rodákovi v súvislosti s touto problematikou?

Spravidla sa uvádzajú dve hlavné zásluhy.

Po prvé, že zaviedol do experimentálnej praxe tzv. Lenardove okienko. V stene výbojovej trubice umiestnil veľmi tenké hliníkové okienko, cez ktoré sa katódové lúče vyviedli do voľného priestoru. Vďaka tomu sa pre výskum týchto lúčov dali vytvoriť oveľa jednoduchšie a vhodnejšie podmienky a okrem toho sa dalo odlíšiť pozorovanie podmienok potrebných pre vybudenie lúčov v trubici od skúmania otázok týkajúcich sa ich šírenia a iných vlastností.

Po druhé, Philipp Lenard zistil, že lúče vychádzajúce z hliníkového okienka si zachovávajú všetky vlastnosti, ktoré sa pozorovali u katódových lúčov vnútri trubice, teda že vyvolávajú fluorescenciu, môžu sa vychyľovať pôsobením magnetického poľa a pod. Okrem toho získal celkom nové poznatky. Dokázal, že katódové lúče:

- majú chemické účinky, napríklad že zanechávajú stopu na fotografickej doske, ozonizujú vzduch a ionizujú plyny, vďaka čomu tie potom vedú elektrický prúd;

- bez prekážky prechádzajú voľným priestorom, teda vo vzduchu sa šíria asi do vzdialenosti 10 cm, zatiaľ čo vo vákuu môžu preletieť niekoľko metrov bez toho, aby oslabli,

- naopak, v plynoch sa rozptyľujú, pričom rozptyl rastie s hustotou plynu;

- aj vo voľnom priestore nesú záporný náboj a môžu sa vychýliť pod účinkom elektrického i magnetického poľa;

- sú rôzneho druhu a navzájom líšia okrem iného tým, že účinok magnetického poľa je pre rôzne typy lúčov iný, pričom vznik toho alebo onoho typu je daný stupňom zriedenia plynu v trubici.

Týmito bohatými a významnými experimentálnymi poznatkami sa zásluhy Philippa Lenarda o výskum katódových lúčov nekončia. Treba zdôrazniť, že mal vlastný názor aj na povahu katódových lúčov. V zásade, hlavne spočiatku výskumu, existovali dva protikladné pohľady: takpovediac kontinentálny, ktorý propagovali hlavne nemeckí fyzici a podľa ktorého v prípade katódových lúčov ide evidentne o žiarenie. Na druhej strane anglickí fyzici, hlavne W. Crookes, zastávali názor, že ide o prúd častíc, ktoré vyletujú z katódy a nesú záporný náboj.

Lenardove práce a práce iných fyzikov viedli napokon k presvedčeniu, že obe teórie sa musia podstatne modifikovať, pretože:

- častice, z ktorých sa skladajú katódové lúče, musia mať podstatne menšiu hmotnosť i rozmery než molekuly alebo dokonca aj atómy,

- rýchlosť častíc dosahuje približne tretinu rýchlosti svetla a okrem toho existujú podstatne pomalšie katódové lúče.

Z uvedených dôvodov sa Lenard prikláňal k názoru, že nejde ani o elektromagnetické žiarenie, ani o klasické častice, ale o niečo medzi tým, čo nazval. kvantá éteru.

Vplyv Philippa Lenarda na vývoj fyziky a názorov na elektrón pokračoval aj po Thomsonovom objave. V tejto súvislosti treba spomenúť v prvom rade skutočnosť, že v roku 1899, v rámci výskumu fotoefektu, zistil, že častice, ktoré vyrazí svetlo z katódy, sú totožné s "klasickými" katódovými lúčmi. Aj táto skutočnosť prispela k tomu, že v roku 1902 lord Kelvin vyslovil názor, že Thomsonove "corpuscle" menšie než atóm sú totožné s elektrónom ako jednotkou elektrického náboja, ktorý r. 1891 zaviedol Stoney.