Кто открыл электрон
Электрон — это элементарная частица, являющаяся материальным носителем наименьшей массы и наименьшего электрического заряда в природе. Открыл электрон английский физик Джозеф Томсон 29 апреля 1897 года.
Томсон объявил о существовании элементарной частицы на заседании Лондонского королевского общества. Открытие было сделано в результате изучения газового разряда. Занимаясь исследованием прохождения электрического тока через разреженные газы, учёный обнаружил электрон и определил его заряд.
Томсону удалось измерить отношение заряда электрона к массе, а впоследствии он разработал теорию движения частицы в магнитном и электрическом полях. За своё открытие Джозеф Томсон в 1906 году был удостоен Нобелевской премии по физике.
При помощи катодно-лучевой трубки, внутри которой создавались два поля — магнитное и электрическое, Томсон доказал что:
- катодные лучи отклоняются в магнитном поле при отсутствии электрического поля;
- катодные лучи отклоняются и в электрическом поле, если отсутствует магнитное поле;
- если магнитное и электрические поля ориентированы в разных направлениях, то лучи будут распространяться прямолинейно, то есть действие полей будет уравновешиваться.
Томсону удалось измерить и скорость движения катодных лучей. Они двигались медленнее скорости света. А так как свет и электромагнитное излучение распространяются со скоростью света, то это означало, что катодные лучи могли быть только частицами.
Позже физик также предложил и новую модель атома. Теория атома, разработанная Томсоном, сыграла важную роль в формировании представлений о строении материи, хотя опыты, проведенные его преемником Эрнестом Резерфордом, заставили отказаться от данной модели устройства атома.
Интересные факты. То, что электричество представляет собой материальную субстанцию предположил еще Бенджамин Франклин, который известен своей политической деятельностью, хотя на самом деле он много занимался наукой и изобретениями.
А термин «электрон» подарил миру ирландский математик и физик Джордж Стони. А Джозеф Томсон назвал открытые им частицы «корпускулами».
Этот день в истории: 1897 — Джозеф Томсон объявил об открытии электрона
29 апреля 1897 года на заседании Лондонского королевского общества профессор Кембриджского университета английский физик Джозеф Томсон объявил о своем открытии электрона.
Электрон — это первая открытая элементарная частица, являющаяся материальным носителем наименьшей массы и наименьшего электрического заряда, известных в природе. Открытие было сделано в результате изучения газового разряда.
После объяснения механизма газового разряда в условиях рентгеновского облучения Томсон обратился к более пристальному исследованию природы катодных лучей.
Стоит сказать, что до этого момента он был абсолютно уверен, что заряженные частицы были молекулами или атомами. Однако количественно измеряя магнитное отклонение, он начал в этом сомневаться. Дело в том, что отклонение было существенно больше, нежели утверждала главенствующая на тот момент гипотеза.
Совмещая данные по электростатическому и магнитному отклонению, он смог получить скорость частиц в лучах и отношение их заряда к массе. Оно существенно отличалось от значения, найденного для атомов водорода при электролизе. Из чего следовало, что масса частиц катодных лучей была очень мала по сравнению с массой атома водорода.
К этому моменту не было поставлено ни одного эксперимента, в котором бы можно было одновременно определить и заряд, и отношение массы к заряду частицы катодного луча. Томсон увидел возможность одновременного определения этих величин для частиц, уносящих отрицательный заряд при попадании ультрафиолетового излучения на цинк. Он разработал метод определения отношения массы к заряду для них и заряда одной частицы методом капельной конденсации.
Таким образом, ученый не только открыл электрон, но и определил его заряд, а также впервые измерил отношение заряда электрона к массе, разработал теорию движения электрона в магнитном и электрическом полях.
Томсон предложил модель атома, который состоит из положительно заряженной сферы, в которой электроны находятся в стабильном статическом равновесии с их взаимным отталкиванием и притяжением к положительно заряженной сфере. Он смог показать, что такая модель будет иметь периодические свойства, если электроны собираются в последовательные кольца по мере увеличения их числа.
В итоге эти работы породили новую концепцию металлической проводимости, которая стала рассматриваться с точки зрения движения свободных электронов в металле. А сам Томсон в 1906 году был удостоен Нобелевской премии по физике.
И хотя опыты, проведенные впоследствии Эрнестом Резерфордом, заставили отказаться от предложенной Томсоном модели атома, она сыграла очень важную роль в формировании представлений о строении материи.
125 лет назад родился электрон
Как почти каждое великое открытие, электрон рождался в острых спорах и изощренных экспериментах. Центром внимания физиков тогда был феномен катодных лучей. Они наблюдались в стеклянной вакуумной трубке в виде свечения от подключенного к отрицательному полюсу электрической батареи катода к положительному аноду. Было ясно одно: катодные лучи имеют отрицательный заряд, но на этом единодушие физиков закачивалось. Вопросы сыпались один за другим, например, а все ли катодные лучи одинаковы, все ли имеют отрицательный заряд, они являются частицами или это волновые возмущения невидимого эфира, все ли входят в состав веществ и так далее.
Чтобы найти ответы на все эти вопросы, Томпсон провел серию уникальных для того того времени экспериментов. Во-первых, он показал, что катодные лучи отклоняются в магнитном поле в отсутствие электрического. Во-вторых, что катодные лучи отклоняются в электрическом поле в отсутствие магнитного. В-третьих, что при одновременном действии электрического и магнитного полей равной интенсивности катодные лучи распространяются прямолинейно. Затем ученый измерил скорость движения катодных лучей, которая оказалась значительно меньше скорости света. Отсюда следовало, что они могут быть только частицами. Наконец, Томпсон сумел получить соотношение заряда и массы частицы.
А так как масса электронов была незначительной, то стало ясно, что основная масса атома не может быть сосредоточена в них. На основании всех этих данных Томсон построил модель атома, которая бы объясняла его свойства. Ее сразу окрестили «пудинг с изюмом «, так как в массивную положительно заряженную сферу были вкраплены электроны. Положительные и отрицательные заряды компенсируют друг друга, поэтому атом нейтрален. Позже эту модель атома развил другой выдающийся ученый Эрнест Резерфорд.
За свое открытие Джозеф Томпсон в 1906 году был удостоен Нобелевской премии.
В каком году и кем открыт электрон? Физик, открывший электрон: имя, история открытия и интересные факты
Дебаты о том, кем открыт электрон, не утихают до сих пор. В роли первооткрывателя элементарной частицы, кроме Джозефа Томсона, одни историки науки видят Гендрика Лоренца и Питера Зеемана, другие — Эмиля Вихерта, третьи — Филиппа Ленарда. Так кто он — ученый, открывший электрон?
Атом — значит неделимый
Понятие «атом» в обиход было введено философами. Древнегреческий мыслитель Левкипп еще в V веке до н. э. предположил, что все в мире состоит из мельчайших частиц. Его ученик — Демокрит, назвал их атомами. По мнению философа, атомы — «кирпичики» мироздания, неделимые и вечные. От их формы и внешней структуры зависят свойства веществ: атомы текучей воды — гладкие, металла — с профильными зубчиками, придающими твердость телу.
Выдающийся русский ученый М. В. Ломоносов, основатель атомно-молекулярной теории считал, что в составе простых веществ корпускулы (молекулы) образованы одним видов атомов, сложных — различными.
Химик-самоучка Джон Дальтон (Манчестер) в 1803 г., опираясь на экспериментальные данные и, приняв за условную единицу массу атомов водорода, установил относительные атомные массы некоторых элементов. Атомистическая теория англичанина имела огромное значение для дальнейшего развития химии и физики.
Кем открыт электрон?
К началу XX века был накоплен целый ряд экспериментальных данных, доказывающих сложность строения атома. Сюда можно отнести явление фотоэффекта (Г. Герц, А. Столетов 1887 г.), открытие катодных (Ю. Плюккер, В. Крукс, 1870 г.) и рентгеновских (В. Рентген, 1895 г.) лучей, радиоактивности (А. Беккерель, 1896 г.).
Ученые, работавшие с катодными лучами, разделились на два лагеря: одни предполагали волновую природу явления, другие — корпускулярную. Ощутимых результатов добился профессор Высшей нормальной школы (Лиль, Франция) Жан Батист Перен. В 1895 г. он показал в ходе экспериментов, что катодные лучи представляют собой поток отрицательно заряженных частиц. Может Перен — физик, открывший электрон?
На пороге великих свершений
Физик и математик Джордж Стони (Королевский Ирландский университет, Дублин) в 1874 году озвучил предположение о дискретности электричества. В каком году и кем был открыт электрон? В ходе экспериментальных работ по электролизу именно Д. Стони определил значение минимального электрического заряда (правда, полученный результат (10 -20 Кл) был в 16 раз меньше действительного). Единицу элементарного электрического заряда в 1891 году ирландский ученый назвал «электрон» (от древнегреческого «янтарь»).
Через год Гендрик Лоренс (Лейденский университет, Нидерланды) сформулировал главные положения своей электронной теории, согласно которой в основе строения любого вещества лежат дискретные электрические заряды. Этих ученых не считают первооткрывателем частицы, но их теоретические и практические изыскания стали надежным фундаментом для будущего открытия Томсона.
Непоколебимый энтузиаст
На вопрос о том, кто и когда открыл электрон, энциклопедии дают четкий и однозначный ответ — Джозеф Джон Томсон в 1897 году. Так в чем же заслуга английского физика?
Отец будущего президента Лондонского Королевского общества был продавцом книг и с детских лет привил сыну любовь к печатному слову и тягу к новым знаниям. После окончания Оуэнс-колледжа (с 1903 г. — Манчестерский университет) и Кембриджского университета в 1880 году молодой математик Джозеф Томсон поступил на работу в Кавендишскую лабораторию. Экспериментальные исследования целиком увлекли молодого ученого. Коллеги отмечали его неутомимость, целеустремленность и необычайную увлеченность практической работой.
В 1884 году, в возрасте 28 лет, Томсон был назначен директором лаборатории, сменив на этом посту лорда К. Рэлея. Под руководством Томсона, лаборатория в последующие 35 лет превратилась в один из крупнейших центров мировой физики. Отсюда начали свой путь Э. Резерфорд, Н. Бор, П. Ланжевен.
Внимание к деталям
Работы по исследованию катодных лучей Томсон начал с проверки опытов его предшественников. Для многих экспериментов была изготовлена специальная аппаратура по личным чертежам директора лаборатории. Получив качественное подтверждение опытов, Томсон и не думал останавливаться на достигнутом. Основную свою задачу он видел в точном количественном определение природы лучей и составляющих их частиц.
Новая трубка, сконструированная для следующих опытов, имела в своем составе не только привычные катод и ускоряющие электроды (в виде пластин и колец) с отклоняющим напряжением. Поток корпускул направлялся на экран, покрытый тонким слоем вещества, светящегося при ударах частиц. Потоком предполагалось управлять совместным воздействием электрических и магнитных полей.
Составные части атома
Первооткрывателем быть трудно. Еще труднее отстоять свои убеждения, которые идут вразрез с устоявшимися тысячелетиями понятиями. Вера в себя, в свою команду и сделала Томсона тем человеком, кем открыт электрон.
Опыт дал ошеломляющие результаты. Масса частиц оказалась в 2 тыс. раз меньше, чем у ионов водорода. Отношение заряда корпускулы к ее массе не зависит от скорости потока, свойств материала катода, природы газовой среды, в которой происходит разряд. Напрашивался вывод, противоречащий всем устоям: корпускулы — универсальные частицы вещества в составе атома. Раз за разом, Томсон усердно и внимательно проверял результаты экспериментов и расчетов. Когда сомнений не осталось, состоялся доклад о природе катодных лучей Лондонскому королевскому обществу. Весной 1897 года атом перестал быть неделимым. В 1906 году Джозеф Томсон был удостоен Нобелевской премии по физике.
Неизвестный Иоганн Вихерт
Имя преподавателя геофизики Кёнингсбёрского, а затем Гёттингенского университета, исследователя сейсмографии нашей планеты Иоганна Эмиля Вихерта, больше известно в профессиональных кругах геологов и географов. Но знаком он и ученым-физикам. Это единственный человек, кого официальная наука, наряду с Томсоном, признает первооткрывателем электрона. И если уж быть абсолютно точным, работа с описанием опытов и расчетов Вихерта была опубликована в январе 1897 года — на четыре месяца раньше доклада англичанина. Кем открыт электрон — уже исторически решено, но факт остается фактом.
Для справки: ни в одной из своих работ Томсон не употребил термин «электрон». Он использовал название «корпускулы».
Кто открыл протон, нейтрон и электрон?
После обнаружения первой элементарной частицы стали выдвигаться предположения о возможном строении атома. Одна из первых моделей была предложена самим Томсоном. Атом, по его словам, напоминает кусочек пудинга с изюмом: в положительно заряженное тело вкраплены отрицательные частицы.
В 1911 году Эрнест Резерфорд (Новая Зеландия, Великобритания) предположил, что модель атома имеет планетарную структуру. Спустя два года он выдвинул гипотезу о существовании в ядре атома положительно заряженной частицы и, получив ее экспериментально, назвал протоном. Он же предсказал наличие в ядре нейтральной частицы с массой протона (нейтрон был открыт в 1932 г. английским ученым Дж. Чедвиком). В 1918 году Джозеф Томсон передал управление лабораторией Эрнесту Резерфорду.
Надо ли говорить, что открытие электрона позволило по-новому взглянуть на электрические, магнитные и оптические свойства вещества. Трудно переоценить роль Томсона и его последователей в развитии атомной и ядерной физики.