История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
отрицательных корпускул, которые его составляют. Мы увидим, что
впоследствии от этой концепции отказались.
Во время своей лекции в Королевском институте Томсон использовал
положение, позаимствованное у Фитцджеральда^ о том, что "в этих катодных
лучах мы имеем дело со свободными электронами" - замечание, смысл
которого станет более очевидным, когда мы начнем рассматривать
направление, в котором в это время развивалась теория Максвелла.
Вскоре после этого Томсон опубликовал отчет^ об опытах, в котором
устранялись значительные недостатки теории заряженных частиц. Главным из
них была неудача, которую потерпел Герц, пытаясь отклонить катодные лучи,
воздействуя на них электростатическим полем. Герц провел лучи между
параллельными металлическими пластинами, на которых поддерживались разные
потенциалы. Сейчас же Томсон показал, что при таких условиях лучи создают
в разреженном газе ионы, которые осаждаются на пластинах и уничтожают
электрическую силу в промежуточном пространстве. Доведя разрежение до еще
более высокой степени, он устранил источник неудачи и получил ожидаемое
отклонение лучей.
что прСатг] vXr] древних реализуется в водороде". О дальнейшей судьбе
гипотезы Праута см. Дж. Кендалл Proc. R. S. Edin. LXIII (1950), с. 1.
1Electrician, XXXIX (21 мая 1897 г.), с.ЮЗ.
2Phil. Mag. XLIV (1897), с. 298.
428
Глава 11
Если взять электростатическое и магнитное отклонение вместе, то их будет
достаточно, чтобы определить отношение массы катодной частицы к заряду,
который она переносит. Уравнением движения частицы является
т^-f =еЕ+ f[v-H], dt2 с
где г обозначает вектор из начала координат к положению частицы; Е и Н
обозначают электрическую и магнитные силы, измеренные соответственно в
электростатических и электромагнитных единицах; е - заряд в
электростатических единицах, т - массу, а V - скорость частицы. Наблюдая
условия, в которых сила еЕ, созданная электрическим полем, в точности
уравновешивает силу е [v • Н] /с, созданную магнитным полем, можно
определить скорость V; было найдено, что V равна 15 000 км./сек.; а из
выше приведенного уравнения несложно увидеть, что измерение отклонения в
магнитном поле дает отношение между v и т/е, так что можно определить как
V, так и т/е. Томсон нашел, что значение т/е не зависит от природы
разреженного газа и равно 10~7 (граммов/электромагнитные единицы заряда),
которое примерно равно всего одной тысячной доле значения т/е для атома
водорода при электролизе1. Если предположить, что заряд имеет величину
того же порядка, что и ион электролита, то неизбежен вывод о том, что
частица, масса которой измерена таким образом, гораздо меньше атома, и,
как мы видели, была принята гипотеза о том, что все атомы, в конечном
итоге, состоят из первичных 2
единиц, или корпускул .
Таким образом, когда была определена природа заряженных смоляным
электричеством корпускул, которые образуют катодные лучи, возник вопрос о
том, существуют ли соответствующие тела, которые переносят заряды
стеклянного электричества. В этом же году предварительный ответ на этот
вопрос дал В. Вин (1864-1928)15 из Ахена. Более десяти лет назад Э.
Гольдштейн4 показал, что при
^Позднее было найдено более точное значение т/е, равное 0,568 X 10 7
(граммов/электромагнитные единицы заряда), составляющее примерно 1
соответству-
1о42
ющего отношения для атома водорода.
2В этом же году В. Кауфман определил величину т/е для катодных лучей:
Ann.
d. Phys. LXI, с. 544.
3Verhandl. der physik. Gesdls. zu Berlin, XVI (1897), c. 165; Ann. d.
Phys. LXV (1898), c. 440. См. также П. Эверс Ann. d. Phys. LXIX (1899),
c. 167.
4Berlin Sitzungsber. (1886), c. 691.
Проводимость в растворах и газах
429
использовании в разрядной трубке перфорированного катода излучение
определенного типа выходит наружу через отверстия в ту часть трубки,
которая находится за катодом. Это излучение он назвал ка-наловыми лучами.
Теперь Вин показал, что каналовые лучи создаются положительно заряженными
частицами, приобретающими значение m/е гораздо большее, чем получил
Томсон для катодных лучей, а фактически, того же порядка величины, что и
соответствующее отношение в электролизе. Более того, обнаружилось, что
тогда как отрицательно заряженные частицы всегда одинаковы, независимо от
их источника, положительно заряженные частицы отличаются друг от друга.
Таким образом, раскрытое несоответствие корпускул катодных лучей и
положительных ионов лучей Гольдштейна вызвало повышенный интерес;
казалось, что оно дает перспективу объяснения любопытных различий между
отношением стеклянного и смоляного электричества к весомой материи. Эти
явления изучали многие предыдущие исследователи; в частности, Шустер1 на
Бейкерианской лекции 1890 года заметил, что "если закон удара различен
для молекул газа и положительных и отрицательных ионов соответственно,
значит, скорость диффузии двух групп ионов в общем случае будет различна"
и из своей теории разряда заключил, что "отрицательные ионы диффундируют
