Elektron. Sejarah dan intipati penemuan saintifik

PENEMUAN SAINTIFIK PALING PENTING
Perpustakaan percuma / Buku Panduan / Penemuan saintifik yang paling penting

Elektron. Sejarah dan intipati penemuan saintifik

Penemuan saintifik yang paling penting

Buku Panduan / Penemuan saintifik yang paling penting

Idea yang jelas dan tepat tentang struktur atom elektrik muncul dalam W. Weber, yang dibangunkannya dalam beberapa karya, bermula pada tahun 1862: "Dengan pengagihan umum elektrik, boleh diandaikan bahawa atom elektrik dikaitkan dengan setiap atom berat." Sehubungan dengan ini, dia mengembangkan pandangan tentang kekonduksian arus dalam logam, yang berbeza daripada yang elektronik hanya kerana dia menganggap atom elektrik positif sebagai mudah alih. Dia juga menyatakan idea tafsiran molekul haba Joule-Lenz:

"Daya hidup semua arus molekul yang terkandung dalam konduktor meningkat dengan laluan arus berkadar dengan rintangan dan berkadar dengan kuasa dua kekuatan semasa."

Kenyataan ini dan yang serupa oleh Weber menimbulkan A.I. Bachinsky untuk memanggil Weber sebagai salah seorang pencipta teori elektronik, dan O.D. Khvol'son meletakkan namanya dalam perenggan pembukaan bab teori elektronik pengaliran logam. Tetapi harus diperhatikan bahawa Weber belum lagi menyambungkan "atom elektrik"nya dengan fakta khusus elektrolisis. Sambungan ini mula-mula diwujudkan Maxwell dalam jilid pertama Risalahnya. Tetapi Maxwell tidak mengembangkan idea penting ini. Sebaliknya, beliau berpendapat bahawa idea cas molekul tidak akan bertahan dalam sains.

Pada tahun 1874, ahli fizik Ireland Stoney, pada mesyuarat Persatuan British, menarik perhatian kepada kewujudan tiga "unit semula jadi": kelajuan cahaya, pemalar graviti dan cas "atom elektrik". Mengenai unit terakhir ini, beliau berkata:

"Akhirnya, alam semula jadi memberi kita dalam fenomena elektrolisis dengan jumlah elektrik yang agak pasti, bebas daripada badan yang disambungkan." Stoney menganggarkan caj ini dengan membahagikan jumlah elektrik yang dikeluarkan semasa penguraian satu sentimeter padu hidrogen dengan bilangan atomnya mengikut data ketika itu, dan menerima nilai tertib 10 hingga tolak kuasa kedua puluh unit elektromagnet. Stoney mencadangkan untuk memanggil atom elektrik ini "elektron".

April 5 1881 tahun Helmholtz Dalam ucapannya yang terkenal, beliau mengisytiharkan: "Jika kita mengakui kewujudan atom kimia, maka kita terpaksa membuat kesimpulan dari sini lagi bahawa elektrik, baik positif dan negatif, juga dibahagikan kepada kuantiti unsur tertentu, yang memainkan peranan atom elektrik."

Pada tahun 1869, Gittorf, setelah memperoleh vakum dengan tahap rarefaction di bawah satu milimeter dalam tiub pelepasan, menyedari bahawa ruang katod gelap dengan cepat merebak ke seluruh tiub, akibatnya dinding tiub mula berpendar dengan kuat. Dia perasan bahawa cahaya tiub itu dialihkan di bawah pengaruh magnet.

Sepuluh tahun selepas pemerhatian Giettorf, karya W. Crooks muncul. Menurut Crookes, zarah bahan sinaran dikeluarkan dari elektrod dengan kelajuan yang tinggi. Ruang katod gelap ialah ruang di mana molekul gas negatif bergerak bebas, terbang dari katod dan dipegang di sempadannya oleh molekul balas positif. Walau bagaimanapun, ahli fizik Jerman tidak menerima pandangan Crookes. E. Goldstein pada tahun 1880 menunjukkan bahawa pengecaman dimensi ruang katod gelap dengan laluan bebas min adalah tidak betul. Dia menunjukkan bahawa sinaran katod tidak berakhir sama sekali di sempadan lapisan gelap; pada rarefaction tinggi mereka juga menembusi ruang bercahaya anod.

Saintis Austria V.F. Gintl pada tahun yang sama membuat hipotesis bahawa sinar katod ialah aliran zarah logam yang ditarik keluar dari katod oleh arus elektrik, yang bergerak dalam garis lurus. Pandangan ini disokong dan dikembangkan lagi oleh Pulua. Pada tahun 1880 yang sama, E. Wiedemann mengenal pasti sinar katod dengan getaran halus dengan panjang gelombang yang begitu pendek. Pada pendapatnya, mereka tidak menghasilkan kesan bercahaya; bagaimanapun, jatuh pada bahan berat, mereka perlahan dan bertukar menjadi cahaya yang boleh dilihat.

Eksperimen Lenard memainkan peranan penting dalam mengukuhkan teori gelombang halus sinar katod. Dia dengan meyakinkan membuktikan bahawa sinar katod boleh melarikan diri sambil mengekalkan vakum dalam tiub, iaitu, sinar ini tidak boleh menjadi zarah gas, seperti yang dicadangkan oleh Crookes. Tetapi ini tidak mencukupi. Sinar katod dalam udara menghasilkan kesan bercahaya dan fotografi. Lenard berjaya masuk ke dalam aliran dia mengeluarkan gambar objek yang dimeterai dalam kotak aluminium yang tertutup rapat dengan dinding nipis. Memerhatikan pesongan rasuk yang dipancarkan oleh magnet, beliau mendapati bahawa pesongan ini tidak bergantung pada jenis gas, dan yang paling penting, masih terdapat sebahagian daripada sinar yang tidak dipesongkan oleh magnet.

Lenard adalah ahli fizik pertama yang memerhatikan tindakan x-ray dan juga menerima x-ray pertama. Tetapi dia gagal memahami sepenuhnya penemuannya dan mencirikannya sebagai bukti sifat gelombang sinar katod. Eksperimennya penuh dengan peluang besar yang tidak digunakan oleh saintis.

Teori Wiedemann-Hertz-Lenard sangat digoncang pada tahun 1895 oleh pengalaman Perrin (1870–1942), yang cuba mengesan cas sinar katod. Untuk tujuan ini, dia meletakkan silinder Faraday dalam tiub nyahcas terhadap katod, disambungkan kepada elektrometer. Semasa laluan pelepasan, silinder dicas secara negatif. Daripada ini, Perrin membuat kesimpulan bahawa "pemindahan cas negatif tidak dapat dipisahkan daripada sinar katod."

Perrin menubuhkan dengan pasti pemindahan cas oleh sinar katod dan percaya bahawa fakta ini sukar untuk diselaraskan dengan teori getaran, manakala ia sangat bersetuju dengan teori tamat tempoh. Oleh itu, beliau percaya bahawa "jika teori tamat tempoh boleh menyangkal semua bantahan yang dibangkitkannya, ia mesti diiktiraf sebagai benar-benar sesuai."

Walau bagaimanapun, untuk menyangkal semua bantahan, adalah perlu untuk mengubah pandangan secara radikal mengenai struktur jirim dan membenarkan kewujudan zarah atom yang lebih kecil dalam alam semula jadi.

Ahli fizik Inggeris Joseph Thomson (1856–1940) memasuki sejarah sains sebagai orang yang menemui elektron. Pernah dia berkata: "Penemuan itu disebabkan oleh ketajaman dan kuasa pemerhatian, gerak hati, semangat yang tidak tergoyahkan sehingga penyelesaian akhir semua percanggahan yang mengiringi kerja perintis."

Joseph John Thomson dilahirkan di Manchester. Di sini, di Manchester, dia lulus dari Kolej Owens, dan pada 1876-1880 dia belajar di Universiti Cambridge di Kolej Trinity (Trinity College) yang terkenal. Pada Januari 1880, Thomson berjaya lulus peperiksaan akhir dan mula bekerja di Makmal Cavendish.

Artikel pertamanya, diterbitkan pada tahun 1880, ditumpukan kepada teori cahaya elektromagnet. Pada tahun berikutnya, dua makalah muncul, salah satunya meletakkan asas bagi teori jisim elektromagnet.

Thomson taksub dengan fizik eksperimen. Taksub dalam erti kata yang terbaik. Pencapaian saintifik Thomson sangat dihargai oleh Rayleigh, pengarah Makmal Cavendish. Meninggalkan pada tahun 1884 sebagai pengarah, dia tidak teragak-agak untuk mengesyorkan Thomson sebagai penggantinya.

Dari 1884 hingga 1919 Thomson mengarahkan makmal Cavendish. Pada masa ini, ia telah menjadi pusat utama fizik dunia, sebuah sekolah fizik antarabangsa. Di sini mereka memulakan perjalanan saintifik mereka Rutherford, Bohr, Langevin dan ramai lagi, termasuk saintis Rusia.

Program penyelidikan Thomson adalah luas: persoalan tentang laluan arus elektrik melalui gas, teori elektronik logam, kajian sifat pelbagai jenis sinar ...

Mengambil kajian sinar katod, Thomson pertama sekali memutuskan untuk memeriksa sama ada pendahulunya, yang telah mencapai pesongan sinar oleh medan elektrik, telah menjalankan eksperimen dengan penjagaan yang mencukupi. Dia membayangkan percubaan berulang, mereka bentuk peralatan khas untuknya, memantau ketepatan pelaksanaan perintah itu sendiri, dan hasil yang diharapkan adalah jelas.

Dalam tiub yang direka oleh Thomson, sinar katod dengan patuh tertarik pada plat bercas positif dan ditolak dengan jelas daripada plat negatif. Iaitu, mereka berkelakuan seperti yang sepatutnya untuk aliran sel-sel kecil yang bergerak pantas yang dicas dengan elektrik negatif. Keputusan yang sangat baik! Dia pastinya boleh menamatkan semua pertikaian tentang sifat sinar katod. Tetapi Thomson tidak menganggap penyelidikannya selesai. Setelah menentukan sifat sinar secara kualitatif, dia ingin memberikan definisi kuantitatif yang tepat tentang korpuskel yang membentuknya.

Diilhamkan oleh kejayaan pertama, dia mereka bentuk tiub baharu: katod, elektrod pecutan dalam bentuk cincin dan plat, yang mana voltan pesongan boleh digunakan. Di dinding bertentangan katod, dia meletakkan lapisan nipis bahan yang mampu bercahaya di bawah kesan zarah kejadian. Ia ternyata menjadi nenek moyang tiub sinar katod, begitu biasa kepada kita pada zaman televisyen dan radar.

Tujuan eksperimen Thomson adalah untuk memesongkan sekumpulan corpuscle dengan medan elektrik dan mengimbangi pesongan ini dengan medan magnet. Kesimpulan yang dia dapat hasil daripada eksperimen itu sangat mengagumkan.

Pertama, ternyata zarah-zarah itu terbang dalam tiub dengan halaju yang sangat besar dekat dengan kelajuan cahaya. Dan kedua, cas elektrik per unit jisim corpuscles adalah sangat besar. Apakah jenis zarah ini: atom tidak diketahui yang membawa cas elektrik yang besar, atau zarah kecil dengan jisim yang boleh diabaikan, tetapi dengan cas yang lebih kecil?

Selanjutnya, beliau mendapati bahawa nisbah cas tertentu kepada jisim unit adalah nilai malar, bebas daripada halaju zarah, atau bahan katod, atau sifat gas di mana nyahcas berlaku. Kemerdekaan seperti itu membimbangkan. Nampaknya corpuscles adalah sejenis zarah jirim sejagat, bahagian penyusun atom.

"Selepas perbincangan panjang tentang eksperimen," tulis Thompson dalam memoirnya, "ternyata saya tidak dapat mengelakkan kesimpulan berikut:

1. Bahawa atom tidak boleh dibahagikan, kerana zarah bercas negatif boleh ditarik keluar daripadanya di bawah pengaruh daya elektrik, kesan zarah yang bergerak pantas, cahaya ultraviolet atau haba.

2. Bahawa zarah-zarah ini semuanya mempunyai jisim yang sama, membawa cas elektrik negatif yang sama, dari apa jua jenis atom yang berasal, dan merupakan komponen semua atom.

3. Jisim zarah ini kurang daripada seperseribu jisim atom hidrogen. Saya mula-mula memanggil zarah ini corpuscles, tetapi ia kini dipanggil dengan nama yang lebih sesuai "elektron".

Thomson mula bekerja. Pertama sekali, adalah perlu untuk menentukan parameter corpuscle misterius, dan kemudian, mungkin, adalah mungkin untuk memutuskan apa itu. Keputusan pengiraan menunjukkan: tidak ada keraguan, zarah yang tidak diketahui hanyalah cas elektrik terkecil - atom elektrik yang tidak boleh dibahagikan, atau elektron.

Pada 29 April 1897, di dalam bilik di mana mesyuarat Royal Society of London telah diadakan selama lebih daripada dua ratus tahun, laporannya telah diadakan. Pendengar gembira. Kegembiraan mereka yang hadir sama sekali bukan disebabkan oleh fakta bahawa rakan sekerja J. J. Thomson telah mendedahkan sifat sebenar sinar katod dengan begitu meyakinkan. Perkara itu lebih serius. Atom, blok binaan pertama jirim, tidak lagi menjadi butiran bulat asas, tidak dapat ditembusi dan tidak boleh dibahagikan, zarah tanpa sebarang struktur dalaman... daripada sesuatu yang bercas dengan elektrik positif dan daripada sel bercas negatif - elektron.

Kini, arah yang lebih jauh dan paling diperlukan untuk carian masa hadapan telah dapat dilihat. Pertama sekali, sudah tentu, adalah perlu untuk menentukan dengan tepat caj dan jisim satu elektron. Ini akan memungkinkan untuk menjelaskan jisim atom semua unsur, mengira jisim molekul, dan memberi cadangan untuk penyediaan tindak balas yang betul.

Pada tahun 1903, di makmal Cavendish yang sama di Thomson's, G. Wilson membuat perubahan penting kepada kaedah Thomson. Dalam sebuah kapal di mana pengembangan adiabatik cepat udara terion dijalankan, plat kapasitor diletakkan, di antaranya adalah mungkin untuk mencipta medan elektrik dan memerhatikan kejatuhan awan, baik di hadapan medan dan di dalamnya. ketiadaan. Pengukuran Wilson memberikan nilai untuk cas elektron sebagai 3,1 darab 10 hingga tolak kuasa kesepuluh abs. emel unit

Kaedah Wilson telah digunakan oleh ramai penyelidik, termasuk pelajar Universiti St. Petersburg Malikov dan Alekseev, yang mendapati caj itu sama dengan 4,5 kali 10 kepada kuasa tolak kesepuluh abs. emel unit

Ini adalah hasil yang paling hampir dengan nilai sebenar yang diperoleh sebelum Millikan mula mengukur dengan titisan individu pada tahun 1909.

Jadi elektron ditemui dan diukur - zarah universal atom, yang pertama daripada apa yang dipanggil "zarah asas" ditemui oleh ahli fizik.

Penemuan ini membolehkan ahli fizik, pertama sekali, membangkitkan persoalan mengkaji sifat elektrik, magnet dan optik jirim dengan cara yang baharu.

Pengarang: Samin D.K.

Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian Penemuan saintifik yang paling penting:

▪ sinaran x-ray

▪ Teori kebarangkalian

▪ teori populasi

Lihat artikel lain bahagian Penemuan saintifik yang paling penting.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Lembu di alam maya 19.01.2022

Di Turki, seorang petani yang bijak telah meningkatkan hasil susu lembunya dengan pendekatan yang inovatif. Cermin mata realiti maya membantu haiwan dengan ini.

Cermin mata VR, yang membolehkan anda melihat apa yang tidak tersedia untuk orang lain, menunjukkan lembu musim panas, dan di sekeliling mereka mereka melihat padang rumput hijau. Akibatnya, pendekatan ini meningkatkan hasil susu sebanyak 22%.

Seperti yang anda ketahui, apabila lembu makan makanan semasa tekanan, hasil susu mungkin menurun, dan padang rumput dan ladang maya telah mengurangkan tekanan dan kebimbangan haiwan.

Cermin mata VR mampu mensimulasikan pelbagai ruang XNUMXD audiovisual. Mereka mempunyai badan plastik dan kanta di belakang yang mempunyai skrin terbahagi kepada dua imej. Gambar yang berbeza ditunjukkan untuk setiap mata, jadi imej itu kelihatan tiga dimensi.

Berita menarik lain:

▪ Coklat super

▪ Arnab Gergasi Fosil

▪ Pemacu Keadaan Pepejal Kingston SSDNow E50

▪ Perayaan bir metana

▪ Sel stem menyembuhkan otak

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Pemindahan data. Pemilihan artikel

▪ Artikel Heisenberg Werner. Biografi seorang saintis

▪ artikel Apakah nikotin? Jawapan terperinci

▪ artikel Penamat produk kayu, terlibat dalam penggunaan cat dan varnis pada mesin salutan. Arahan standard mengenai perlindungan buruh

▪ artikel Pemain CD muzik. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Dua lagi eksperimen dengan garpu. eksperimen fizikal

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web