In 1897 het die Britse fisikus Joseph John Thomson (1856-1940) die elektron ontdek ná 'n reeks eksperimente wat daarop gemik was om die aard van 'n elektriese ontlading in 'n vakuum te bestudeer. Die beroemde wetenskaplike het die straalafbuigings van elektries gelaaide plate en magnete geïnterpreteer as bewys dat elektrone baie kleiner as atome is.
Die groot fisikus en wetenskaplike moes 'n ingenieur geword het
Thomson Joseph John, 'n groot wetenskaplike, fisikus en mentor, sou 'n ingenieur word, soos sy pa gedink het, maar op daardie tydstip het die gesin nie die middele gehad om vir onderwys te betaal nie. In plaas daarvan het die jong Thomson kollege by Macester en later by Cambridge bygewoon. In 1884 is hy aangestel in die gesogte pos van professor in eksperimentele fisika by Cambridge, hoewel hy persoonlik baie min eksperimentele werk gedoen het. Hy het sy talent ontdek om hardeware te ontwikkel en verwante probleme te diagnoseer. Thomson Joseph John was 'n goeie onderwyser wat sy studente geïnspireer het en gegee hetaansienlike aandag aan die breë probleem van die ontwikkeling van die wetenskap van onderrig aan die universiteit en hoërskool.
Nobelpryswenner
Thomson het baie verskillende toekennings ontvang, insluitend die Nobelprys in Fisika in 1906. Hy het ook baie plesier gehad om te sien hoe sommige van sy medewerkers hul Nobelpryse ontvang het, insluitend Rutherford in chemie in 1908. 'n Aantal wetenskaplikes soos William Prout en Norman Lockyer het voorgestel dat atome nie die kleinste deeltjies in die heelal is nie en dat hulle uit meer fundamentele eenhede gebou is.
Ontdekking van die elektron (kortliks)
In 1897 het Thompson voorgestel dat een van die basiese eenhede 1 000 keer kleiner as 'n atoom is, hierdie subatomiese deeltjie het bekend geword as die elektron. Die wetenskaplike het dit ontdek deur sy navorsing oor die eienskappe van katodestrale. Hy het die massa van die katodestrale geskat deur die hitte te meet wat gegenereer word wanneer die termiese oorgangsstrale tref en dit vergelyk met die magnetiese afbuiging van die straal. Sy eksperimente wys nie net dat katodestrale 1000 keer ligter as 'n waterstofatoom is nie, maar ook dat hul massa dieselfde was ongeag die tipe atoom. Die wetenskaplike het tot die gevolgtrekking gekom dat die strale uit baie ligte, negatief gelaaide deeltjies bestaan, wat die universele boumateriaal vir atome is. Hy het hierdie deeltjies "liggaampies" genoem, maar later het wetenskaplikes die naam "elektrone" verkies, voorgestel deur George Johnston Stoney in 1891.
Thompson se eksperimente
Deur die afbuiging van katodestrale met elektriese en magnetiese velde te vergelyk, het die fisikus meer betroubare metings van die elektron se lading en massa verkry. Thomson se eksperiment is binne spesiale katodestraalbuise uitgevoer. In 1904 het hy veronderstel dat die model van die atoom 'n sfeer van positiewe materie is waarin die posisie van deeltjies deur elektrostatiese kragte bepaal word. Om die algemeen neutrale lading van die atoom te verduidelik, het Thompson voorgestel dat die liggaamsdele in 'n eenvormige veld van positiewe lading versprei is. Die ontdekking van die elektron het dit moontlik gemaak om te glo dat die atoom in selfs kleiner dele verdeel kon word, en was die eerste stap in die rigting van die skep van 'n gedetailleerde model van die atoom.
Ontdekkinggeskiedenis
Joseph John Thomson is wyd bekend as die ontdekker van die elektron. Vir die grootste deel van sy loopbaan het die professor aan verskeie aspekte van die geleiding van elektrisiteit deur gasse gewerk. In 1897 (die jaar van die ontdekking van die elektron) het hy eksperimenteel bewys dat die sogenaamde katodestrale eintlik negatief gelaaide deeltjies in beweging is.
Baie interessante vrae hou direk verband met die openingsproses. Dit is duidelik dat karakterisering van katodestrale Thomson voorafgaan, en verskeie wetenskaplikes het reeds belangrike bydraes gelewer. Kan ons dan met sekerheid sê dat dit Thomson was wat die eerste was wat die elektron ontdek het? Hy het immers nie die vakuumbuis of die teenwoordigheid van katodestrale uitgevind nie. Die ontdekking van die elektron is 'n suiwer kumulatiewe proses. Gekrediteerde pionier dra die belangrikste bybydrae, opsomming en sistematisering van al die ervaring wat voor hom opgedoen is.
Thomson katodestraalbuise
Die groot ontdekking van die elektron is gemaak met spesiale toerusting en onder sekere omstandighede. Thomson het 'n reeks eksperimente uitgevoer met behulp van 'n uitgebreide katodestraalbuis, wat twee plate insluit, waarvan strale veronderstel was om tussen hulle te beweeg. Die langdurige kontroversie oor die aard van katodestrale, wat ontstaan wanneer 'n elektriese stroom deur 'n vaartuig gaan waaruit die meeste van die lug ontruim is, is opgeskort.
Hierdie vaartuig was 'n katodestraalbuis. Deur 'n verbeterde vakuummetode te gebruik, kon Thomson 'n oortuigende argument maak dat hierdie balke uit deeltjies saamgestel is, ongeag die tipe gas en die tipe metaal wat as geleier gebruik is. Thomson kan met reg die man genoem word wat die atoom gesplit het.
Wetenskaplike kluisenaar? Dit gaan nie oor Thomson nie
Die uitstaande fisikus van sy tyd was geensins 'n wetenskaplike kluisenaar nie, aangesien 'n mens dikwels aan briljante wetenskaplikes dink. Hy was die administratiewe hoof van die baie suksesvolle Cavendish Laboratory. Dit was daar dat die wetenskaplike vir Rose Elizabeth Paget ontmoet het, met wie hy in 1890 getrou het.
Thomson het nie net 'n aantal navorsingsprojekte bestuur nie, hy het ook die opknapping van laboratoriumfasiliteite befonds met min ondersteuning van die universiteit en kolleges. Dit was talentvolonderwyser. Die mense wat hy van 1895 tot 1914 om hom versamel het, het van regoor die wêreld gekom. Sommige van hulle het onder hom sewe Nobelpryse gewen.
Dit was terwyl Ernest Rutherford in 1910 saam met Thomson by die Cavendish Laboratory gewerk het dat Ernest Rutherford navorsing gedoen het wat gelei het tot moderne begrip van die interne struktuur van die atoom.
Thomson het sy onderrig baie ernstig opgeneem: hy het gereeld in die oggend lesings in elementêre grade gegee en in die middag wetenskap aan graduerende studente geleer. Die wetenskaplike het die leerstelling as nuttig vir die navorser beskou, aangesien dit die basiese idees periodiek moet hersien en terselfdertyd ruimte laat vir die moontlikheid om iets nuuts te ontdek waaraan niemand voorheen aandag gegee het nie. Die geskiedenis van die ontdekking van die elektron bevestig dit duidelik. Thompson het die meeste van sy wetenskaplike aktiwiteit gewy aan die studie van die deurgang van elektries gelaaide stroomdeeltjies deur verdroogde gasse en vakuumruimte. Hy was besig met die studie van katode en X-strale en het 'n groot bydrae tot die studie van atoomfisika gelewer. Boonop het Thomson ook 'n teorie van elektronbeweging in magnetiese en elektriese velde ontwikkel.
