Откриването на електрона: Джоузеф Джон Томсън

През 1897 г. британският физик Джоузеф Джон Томсън (1856-1940) открива откритието на електрона след серия от експерименти, насочени към изучаване естеството на електрическото изхвърляне във вакуум. Известният учен интерпретира отклоненията на лъчите на електрически заредени плочи и магнити като доказателство, че електроните са много по-малки от атомите.

Велик физик и ученият трябваше да стане инженер

Томсън Джоузеф Джон, велик учен, физик и ментор, трябваше да стане инженер, помисли си баща му, но по това време семейството нямаше средства да плаща за обучение. Вместо това младият Томсън посещава колежа в Макхестър, а след това в Кеймбридж. През 1884 г. той е назначен на престижната позиция на професор по експериментална физика в Кеймбридж, въпреки че той лично е провел много малко експериментални произведения. Той откри таланта за разработване на оборудване и диагностициране на свързаните с това проблеми. Томсън Джоузеф Джон бил добър учител, вдъхновил учениците си и обръщал сериозно внимание на широкия проблем на развитието на науката за преподаване в университета и гимназията.

Лауреат на Нобелова награда

Томсън получава много различни награди, включително Нобеловата награда за физика през 1906 г. Той също имаше голямо удоволствие да види как някои от сътрудниците му получават Нобеловите награди, включително Ръдърфорд в химия през 1908 г. Редица учени, като Уилям Проут и Норман Локър, предполагат, че атомите не са най-малките частици във Вселената и че те са изградени от по-фундаментални единици.

Откриването на електрона (за кратко)

През 1897 г. Томпсън предложил, че една от основните единици е 1000 пъти по-малка от атома, тази субатомна частица стана известен като електронен. Учените открили това, благодарение на изследванията си върху свойствата на катодните лъчи. Той оцени масата на катодните лъчи чрез измерване на излъчената топлина, когато удари лъчите на термичния преход, и я сравни с магнитната деформация на лъча. Неговите експерименти казват не само, че катодните лъчи са 1000 пъти по-леки от водородния атом, но и че тяхната маса е еднаква, независимо от вида на атома. Учените стигат до извода, че лъчите се състоят от много леки, отрицателно заредени частици, които са универсален строителен материал за атоми. Той нарече тези частици "кръвни телца", но по-късно учените предпочитат името "електрони", предложено от Джордж Джонстън Стотни през 1891 г.

Експериментите на Томпсън

Сравнявайки отклонението на катодните лъчи с електрически и магнитни полета, физикът получи по-надеждни измервания на заряда и масата на електрона. Опитът на Томсън се осъществяваше в специални катод-лъчи. През 1904 г. той изтъква хипотезата, че моделът на атома е сфера на положителна материя, в която положението на частиците се определя от електростатичните сили. За да обясни атома като цяло неутрален, Томпсън предложи, че кръвните телца са разпределени в хомогенно поле на положителен заряд. Откриването на електрона направи възможно да се приеме, че атомът може да бъде разделен на още по-малки части и беше първата стъпка към създаването на подробен модел на атома.

История на откритието

Джоузеф Джон Томсън е широко известен като пионер на електрона. По-голямата част от кариерата си, професорът е работил по различни аспекти на проводимостта на електроенергия чрез газове. През 1897 г. (годината на откриването на електрона) той експериментално доказва, че така наречените катодни лъчи са в действителност отрицателно заредени частици в движение.

Много интересни въпроси са пряко свързани с процеса на откриване. Очевидно е, че характеристиките на катодните лъчи са направени още преди Томсън, а няколко учени вече са направили своя важен принос. Тогава ли е възможно да се каже с прецизност, че Томсън е първият, който открива електрона? В края на краищата той не е измислил вакуумна тръба или наличието на катодни лъчи. Откриването на електрона е чисто кумулативен процес. Потвърденият откривател допринася за най-важния принос, обобщавайки и систематизирайки целия натрупан преди него опит.

Тръба Thomson Electron Beams

Голямото откритие на електрона е направено с помощта на специално оборудване и при определени условия. Томсън провежда серия от експерименти, използвайки измислена електроннолъчева тръба, която включва две плочи, между които трябваше да се движат лъчите. Дългогодишните спорове относно естеството на катодните лъчи, възникващи, когато електрическият ток преминава през плавателен съд, са поставени на пауза, от които е евакуирана по-голямата част от въздуха. Този съд беше катодна тръба. Използвайки подобрен метод на вакуум, Thomson успя да представи убедително аргумент, че тези лъчи се състоят от частици, независимо от типа на газа и от вида метал, който е бил използван като проводник. Точно Томсън може да се нарече човек, който раздели атома.

Научно отхвърляне? Не става въпрос за Томсън

Изключителният физик на своето време в никакъв случай не е бил научен поклонник, тъй като те често мислят за блестящи учени. Той е бил административен ръководител на много успешна лаборатория "Кавендиш". Там ученият се запознава с Рос Елизабет Пагът, на която се оженил през 1890 г.

Томсън не само управлява редица научноизследователски проекти, но и финансира реконструкцията на лабораторни съоръжения с малка подкрепа от университетите и колежите. Той беше талантлив учител. Хората, които събра около него от 1895 до 1914 г., дойдоха във всички части на света. Някои от тях под командването му получиха седем Нобелови награди. Това беше по време на работата с Thomson в лабораторията "Кавендиш" през 1910 г. Ърнест Ръдърфорд проведено изследване, което доведе до съвременно разбиране на вътрешната структура на атома.

Томсън е много сериозен в преподавателската си дейност: редовно изнася лекции в началните класове сутринта и преподава наука, за да завърши студентите следобед. Ученият смята, че учението е полезно за изследователя, тъй като изисква периодично преразглеждане на основните идеи и в същото време оставя място за възможността да открие нещо ново, нещо, за което никой преди не е обръщал внимание. Историята на откриването на електрона е ясно потвърдена. Томпсън посвещава по-голямата част от научната си работа на изучаването на пасажа електрически заредени частици текущо през редки газове и вакуумно пространство. Той учи катод и рентгенови лъчи и направи голям принос за изучаването на атомната физика. В допълнение, Thomson развива и теория за движението на електроните в магнитни и електрически полета.