История и методология естествознания. Кудрявцев С.П. - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

трубку, внутри которой были укреплены две металлические пластинки, соединенные с полюсами батарей. Пу-
чок лучей пропускался между этими пластинками и наблюдался на экране трубки. Вначале Томсон не мог по-
лучить отклонение лучей в электрическом поле. Он наблюдал только слабое колебание луча в момент подачи
разности потенциалов между пластинками. Томсон объяснил это явление действием катодных лучей на оста-
точный газ. Если в разрядной трубке оставался газ, то катодные лучи ионизировали его, и положительно заря-
женная пластинка притягивала отрицательные ионы, а отрицательно заряженная – положительные. Таким обра-
зом, заряд пластинки нейтрализовался ионизацией остаточного газа. Значит, для получения знаменитого эф-
фекта отклонения лучей в электрическом поле необходимо было позаботиться о лучшем вакууме. Получение
хорошего вакуума было трудным делом, насосы были несовершенны. Установка Томсона работала, не выклю-
чаясь, несколько дней. Был получен достаточно хороший вакуум, и отклонение катодных лучей стало хорошо
заметным. Направление их отклонения подтвердило, что катодные лучи представляют собой отрицательно за-
ряженные частицы.
Затем Томсон приступает к определению скорости и удельного заряда этих частиц. Он обобщает опыты
Шустера, определявшего
e/m по отклонению катодных частиц в магнитном поле, используя для определения
этого отношения как магнитное, так и электрическое поля.
Данные экспериментов Томсона показали, что значения
e/m для различных газов, в пределах эксперимен-
тальных ошибок, одинаково. Томсон писал, что "постоянство значения e/m для ионов, составляющих катодные
лучи, есть поразительный контраст изменчивости соответствующих величин для ионов, которые несут ток в
электролитах… Если мы сравним значение
e/m = 7,7 10
6
для ионов в катодных лучах с соответствующими ве-
личинами для ионов, которые несут ток в электролитах, мы придем к очень интересному значению: наибольшее
значение
e/m в случае электролиза будет при водородном ионе, в этом случае e/m = 10
4
.
Когда мы рассматриваем электрический 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
e/m, определяет это значение для отрицательных час-
тиц, испускаемых металлами под действием ультрафиолетового света, для частиц, испускаемых нагретыми метал-
лами, и находит его таким же, как и для катодных частиц. После долгих размышлений Томсон приходит к следую-
щим заключениям:
1. "…атомы неделимы, отрицательно заряженные частицы могут вылетать из них под действием электри-
ческих сил, удара быстро движущихся атомов, ультрафиолетового света или тепла";
2. "…все эти частицы одинаковой массы несут одинаковый заряд отрицательного электричества от любо-
го рода атомов, и они являются составной частью всех атомов";
3. "…масса этих частиц меньше одной тысячной 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
электроном.
9. АТОМ
Со времен Демокрита атом понимался большинством ученых как неделимая частица – первооснова всего
существующего в мире. Однако, по мере развития науки, взгляд на атом постепенно менялся. Так, английский
ученый Вильям Праут (1785 – 1850) в 1815 г. высказал гипотезу, что атомы всех элементов построены из ато-
мов водорода. Француз Жан Батист Андре Дюма (1800 – 1884) считал, что все элементы состоят не из водород-
ного атома, а атома, в четыре раза меньшего. Открытие периодического закона выдающимся русским химиком
Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834 – 1907) подтверждало мысль о сложном строении атома, указывало
на общие свойства различных элементов.
Некоторые ученые пытались раскрыть физическое содержание периодического закона, исходя из гипотез о
структуре атома. Русский ученый, профессор Московского университета Борис Николаевич Чичерин (1828 –
1904), анализируя свойства химических элементов, также пришел к идее о сложном строении атома.
Ирландский ученый Джордж Джонстон Стоней (1826 – 1911), исходя из электромагнитной теории Мак-
свелла и идеи дискретности заряда, в 1898 г. объяснял причину спектров орбитальным движением электронов в
атоме.
Однако, идеи этих ученых о сложном строении атома были всего лишь гипотезами, смутными догадками,
не опирающимися на экспериментальные доказательства. Открытие радиоактивности и электрона были как раз
теми фактами, которые прямо говорили, что атом имеет сложное строение. Эти открытия дали новый толчок в
разработке моделей атома.
9.1. Модель атома Д.Д. Томсона
Первой научной гипотезой о строении атома, опирающейся на новые открытия, была модель, предложен-
ная Томсоном. Обращение к построению атома было вызвано открытием электрона, являющегося составной
частью всех атомов. Кроме того, явление радиоактивности говорило о том, что оно зависит от "изменений, про-
исходящих в атомах радиоактивных веществ". В своей модели Томсон развивает теорию строения атома, пред-
ложенную в 1902 г. Уильямом Томсоном в статье "Эпинус атомизированный". У Томсона атом представляет со-

Страницы