Д.Д. Томсон: Кн. для учащихся - Кудрявцев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Затем Томсон приступает к определению скородгй и удельного заряда этих частиц. Он обобщает опыты Шустера, определявшего —— по отклонению катодных частиц в магнитном тп
поле, используя для определения этого отношения как магнитное, так и электрическое поля. Его установка помещалась в однородное магнитное поле так, что линии магнитной индукции составляли с направлением скорости частиц прямой угол.
Тогда отношение — будет равно — Для определения
171 171 ИГ
скорости V Томсон предлагает следующий метод.
В разрядную трубку он помещает две пластины, между которыми создается электрическое поле, силовые линии которого перпендикулярны линиям магнитной индукции и направлению движения ионов. Сила, действующая на ион со стороны электростатического поля,— F я— Ее, а со стороны магнитного — F м= Bev. Подбирая такое значение разности потенциалов, при котором F3=Fm или Ee=Bev, можно определить
E \
скорость ионов и = -=-.
38 Данные экспериментов Томсона показали, что значение
— для различных газов, в пределах экспериментальных тп
ошибок, одинаково. Томсон писал, что «постоянство значения
— для ионов, составляющих катодные лучи, есть поразитель-m
ный контраст изменчивости соответствующих величин для ионов, которые несут ток в электролитах... Если мы сравним
значение -=7,7-106 для ионов в катодных лучах с соответ-
тп
ствующими величинами для ионов, которые несут ток в электролитах, мы придем к очень интересному значению: наибольшее значение — в случае электролиза будет при водородном тп
ионе, в этом случае — ~104. Когда мы рассматриваем элек-
m
трический заряд, несомый ионом в катодных лучах, мы, принимая, что он равен по модулю заряду, несомому водородным ионом при электролизе, заключаем, что масса водородного иона должна быть в 770 раз больше массы иона в катодных лучах; следовательно, носитель отрицательного электричества в этих лучах должен быть очень малым по сравнению с массой водородного атома».
Этот результат ошеломил Томсона, и он предпринимает его тщательное изучение, улучшает методику эксперимента с
целью получения более точных значений —, определяет это
171
значение для отрицательных частиц, испускаемых металлами под действием ультрафиолетового света, для частиц, испускаемых нагретыми металлами, и находит его таким же, как и для катодных частиц.
После долгих размышлений Т°мсон приходит к следующим заключениям:
1) «... атомы не неделимы, отрицательно заряженные частицы могут вылетать из них под действием электрических сил, удара быстро движущихся атомов, ультрафиолетового света или тепла»;
2) «... все эти частицы одинаковой массы и несут одинаковый заряд отрицательного электричества от любого рода атомов, и они являются составной частью всех атомов»;
3) «... масса этих частиц меньше однотысячной массы атома водорода».
Томсон назвал эти частицы корпускулами. Однако это название не удержалось в науке. По предложению ирландского физика Дж. Стонея, частицу, несущую элементарное количество электричества, стали называть электрон.
Первое сообщение об открытии электрона Томсон сделал 29 апреля 1897 г. на заседании Королевского института, затем
59 последовала публикация выдержки из этой лекции в журнале «Электричество» 21 мая 1897 г., а более полно она была опубликована в „Philosophical Magazine" в октябре этого же года.
В этом же году появилась публикация немецкого физика Эмиля Вихерта (1861 —1928), в которой приводилось значение удельного заряда катодных частиц, согласующееся с томсо-новским. Следует сказать, что результаты исследований Вихерта были опубликованы несколькими месяцами раньше Томсона, и это дало основание для утверждений, что электрон открыл не Томсон, а Вихерт. Но это не совсем правильно. Безусловно, что открытие электрона, как и вообще многке открытия в физике,— это дело, не одного человека, а коллектива ученых. Томсон знал об исследованиях Вихерта и считал, что они, как и исследования Шустера, имели существенный недостаток: они определяли удельный заряд только по отклонению катодных лучей в магнитном поле и не делали прямых измерений скорости или энергии частиц в том месте, где измерялось отклонение.
Кроме того, Томсон не ограничивался изучением только катодных лучей и доказал, что электроны испускаются и при фотоэффекте, и при термоэлектрических явлениях, т. е. доказал универсальность электрона. Открытие электрона с недоверием было встречено многими физиками. Последующие исследования Томсона сыграли основную роль в превращении гипотезы об электроне в истину.
Большую роль в утверждении электрона сыграла также замечательная школа физики, организованная Томсоном в Кавендишской лаборатории.
ШКОЛА ТОМСОНА
В Кавендишской лаборатории Дж. Дж. Томсон создал физическую школу, которая внесла большой вклад в развитие физики.
В большой степени успех коллектива Кавендишской лаборатории был обусловлен влиянием личности Томсона, его умением заразить учеников своей исследовательской программой, творческой обстановкой, царившей в коллективе, демократизмом порядков. В этой деятельности организатора коллективных исследований Томсон является достойным продолжателем дела Максвелла, заложившего фундамент лаборатории.
