История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
быстрее". В 1898 году этот вывод подтвердил Джон Зелени11, который
показал, что из ионов, созданных в воздухе под воздействием рентгеновых
лучей, положительные ионы решительно менее подвижны, чем отрицательные.
Величина электрического заряда на ионах газов была неизвестна хоть с
какой-то степенью определенности до 1897-8 гг., когда план ее определения
успешно претворили в жизнь Дж. Дж. Томсон и его ученик Дж. С. Э. Таунсенд
(род. в 1868 г.р. Это знаменитое исследование основывалось на очень
простых принципах. Измеряя ток в газе, подвергнутом действию рентгеновых
лучей и известной электродвижущей силы, можно определить значение
произведения nev, где п обозначает количество ионов в единичном объеме
газа, е - заряд иона, а и - среднюю скорость движения положительных и
отрицательных ионов под действием электродвижущей силы.
'Ргос. R. S. XLVII (1890), с. 526.
2Таунсенд Proc. Camb. Phil. Soc. IX (февр. 1897 г.), с. 244; Phil. Mag.
XLV (февр. 1898 г.), с. 125; Дж. Дж. Томсон Phil. Mag. XLVI (1898), с.
120.
гРЫ1. Mag. XLVI (1898), с. 528.
430
Глава 11
Поскольку v уже была определена1, опыт привел к определению пе, так что
если можно было бы найти п, то можно было бы вывести значение е.
В основе метода, который Томсон применил для определения п, лежало
открытие, на которое мы уже ссылались, а именно: при прохождении
рентгеновых лучей через обеспыленный воздух, насыщенный водяным паром,
ионы ведут себя как ядра, вокруг которых конденсируется вода, так что
облако создается такой степенью насыщения, которая в обычных условиях не
смогла бы создать конденсацию. Размер капель вычислили, измеряя скорость,
с которой опускалось облако, и, сравнивая этот расчет с измерением массы
осажденной воды, определили количество капель, а из него количество п
ионов. Оказалось, что выведенное значение е не зависит от природы газа, в
котором образовались ионы: оно примерно одинаково в воздухе и
в водороде, и в обоих случаях равно значению заряда, переносимого
2
ионом водорода при электролизе .
Даже во второй половине 1899 года большинство физиков не до конца верили
в идеи Томсона. На заседании Британской ассоциации в Дувре в сентябре
того же года он зачитал глубоко заинтересованным, но не слишком
убежденным слушателям работу, которая называлась О существовании масс,
меньших атомов (On the existence of masses smaller than the atoms)^. Он
впервые обратился к определенному им еще в 1897 году отношению m/е для
корпускул, составляющих катодные лучи; теперь он дополнил это измеренными
т/е и е для от-
" о 4
рицательнои электризации, разряженной ультрафиолетовым светом , и
значение т/е для отрицательной электризации, созданной раскаленной
угольной нитью накала в водородной атмосфере^. Оказалось, что значение
т/е в случае с ультрафиолетовым светом6 и в случае с угольной нитью
накала совпадает со значением этого отношения для катодных лучей; и что в
случае с ультрафиолетовым светом е имеет ту же величину, что и заряд,
переносимый атомом водорода
гЭ. Резерфордом, Phil, Mag, XLIV (1897), с. 422.
2Таунсенд Phil. Trans. CXCIII (май 1899 г.), с. 129.
^Напечатано под другим заголовком в Phil, Mag. (5), XLVIII (1899), с.
547.
4См. стр. 421.
5См. стр. 501.
6Об этом он сообщил в письме Резерфорду, от 23 июля 1899 г. Значения т/е
и V для электронов, которые испустил проводник под воздействием
ультрафиолетового света, также определил Ф. Ленард, Wien Sitzungsb.
CVIII, abth. 2a (окт. 1899), с. 1649; Ann. d. Phys. II (1900), c. 359.
Проводимость в растворах и газах
431
при электролизе растворов. Он заключил, что отрицательная электризация,
хотя ее можно создать очень разными средствами, состоит из единиц, каждая
из которых имеет электрический заряд примерно 6 X 1(Г10
электростатических единиц, равный положительному заряду, который
переносит атом водорода при электролизе. В газах при низком давлении эти
единицы отрицательного электричества всегда связаны с носителями или
корпускулами определенной, чрезвычайно малой, массы, равной примерно 1,4
X 10_3 массы иона водорода. Определенное количество этих корпускул обычно
присутствует в каждом атоме, а ионизация газа заключается в отделении
одной корпускулы от атома газа.
Со времени публикации работ Томсона эти общие выводы подтвердились
множество раз. Сейчас совершенно точно известно, что электрический заряд
существует в дискретных единицах, стеклянных и смоляных, причем каждая
имеет величину 4,80 X 10~4° электростатических единиц или 1,6 X 10-19
кулон. Корпускулы с отрицательным зарядом скоро стали называть
электронами (это название несколькими годами ранее придумал Дж. Джонстон
Стоней1). Каждый ион, находится ли он в электролите или в газе, переносит
один из этих зарядов (или целое их число). Ион электролита или
положительный ион газа также содержит один или более материальных атомов;
но среди отрицательных ионов в газе, некоторые не связаны с атомами, а
являются, фактически, свободными электронами.
