محتويات
لقياس نسبة شحنة الألكترون إلى كتلته استخدم تومسون
أنبوب الأشعة المهبطية / أشعة الكاثود .
لجاء تومسون لأشعة الكاثود المعروفة بأنبوب الأشعة المهبطيّة، لقياس نسبة شحنة الألكترون إلى كتلته وذلك لاختبار خصائص الجسيمات، إذ قام بالتجربة على قسمين مختلفين للتأكد من نظريته “مجال كهربائي – مجال مغناطيسي” وتمت التجربة بنفس الخطوات التالية:
- استخدام لوحين كهربائيين مشحونين بشحنةٍ مُعاكسة لبعضهما البعض، وذلك حول شعاع الكاثود.
- رأى تومسون انحرف الكاثود بعيداً عن اللوحة الكهربائية ذات الشحنة السالبة، منحرفة باتجاه اللوح الكهربائي ذو الشّحنةِ الموجبة.
- استنتج تومسون هنا احتواء أشعة الكاثود على جسيمات سالبة الشحنة.
- بعد ذلك قام تومسون باختبار أشعة الكاثود المكوّنة من جسيمات ذات شحنة سالبة، مغناطيسيًا.
- قام طومسون بوضع مغناطيس على جانبي الأنبوب، فوجد أنَّ أشعة الكاثود تنحرف عن المجال المغناطيسي.
- وللتأكد كرر تومسون التجربة مع مجموعة من المعادن الأخرى، ليظهر لديه أنَّ أشعة الكاثود ثابتة، متجاهلاً المادة المصنوع منها الكاثود.
وتم اعتبار ذلك الأمر من أهم الاكتشافات التي لاحظها العالم طومسون خلال التجربة، حيث ساعدته في اكتشاف نسبة شحنة الألكترون إلى كتلته، وبعد قبول التجربة ونتائجها بشكل تدريجي من قِبل العلماء الآخرين، أصبحت النظرية العلميَّة لطومسون جزءًا من نظرية دالتون الذريَّة التي افترضت أنَّ الذرات غير قابلة للتجزئة.
ملخص تجربة طومسون
النسبة بين شحنة الألكترون إلى كتلته = 1.7×10-11C/Kg.
تتلخّص تجربة طومسون في اكتشاف النسبة بين شحنة الألكترون إلى كتلته، بواسطة أشعة الكاثود، إذ استنتج عن تجربة كلاً من المجال المغناطيسي والكهربائي مع الأشعة المهبطية أنَّ جميع الذرات تضم مجموعة من الإلكترونات، أو الجزيئات سالبة الشحنة الكهربائيّة والتي توجد أيضاً مع الإلكترونات موجبة الشحنة.
ما هي نتائج تجربة طومسون
- عند وجود أيّ من المجالين الكهربائي، أو المغناطيسي مُحيطان بأنبوب الأشعة المهبطية تنحرف أشعة الكاثود عن مسارها.
- النسبة بين الشحنة الخاصة بأنبوب الكاثود إلى كتلته، ثابتة لا تتغيّر حتى وإن اختلفت المادة المصنوع منها الكاثود.
- تتكوّن أشعة الكاثود من جسيمات سالبة الشحنة، ودقيقة للغاية، عُرفت باسم الإلكترونات.
- تتكوّن الإلكترونات من الذرات المسؤولة عن تكوّن الغاز في أنبوب الكاثود.
- ثبات النسبة بين شحنة الإلكترون إلى كتلته في عدّة مواد، دليلاً على أن الإلكترونات مكونًا
أساسيًا لذرات أي مادة. - حجم الإلكترونات دقيق وصغير للغاية، نتيجة لكبر النسبة بين شحنة الإلكترون إلى كتلته.
من هو العالم الذي قام بإيجاد النسبه بين شحنة الإلكترون إلى كتلته
العالم تومسون .
نجح العالم تومسون بقياس نسبة شحنة الألكترون إلى كتلته، بعدما أسقط حزمة صغيرة من الجسيمات المشحونة بسرعة ثابتة، من خلال المجال المغناطيسي في اتجاه عمودي على المجال، إذ تعرّضت حزمة الجسيمات لقوة جعلتها تنحرف عن مسارها.
والمعروف عن العالم تومسون / طومسون أنّه أحد العلماء النُّخبة في علم الكيمياء، إذ تفرّغ للعمل الكيميائي، والفيزيائي بجامعة كامبردج، ولعب دورًا كبيرًا في كشف الكثير من حقائق الذرة ومكوناتها، في زمنٍ لم يكن يُعرف فيه شيء عن الذرة سوى القليل من المعلومات.
فرغ تومسون أنبوب الأشعة المهبطية من الهواء بسبب
لتقليل نسبة التصادم بين الإلكترونات وجزيئات الهواء .
استخدم تومسون / طومسون أنبوب أشعة الكاثود مُفرّغًا للهواء من الأنبوب لعدم التصادم مع جزيئات الهواء، للحصول على نتيجة سليمة في التجربة، والمعروف عن أنبوب الأشعة المهبطية أنّه مكوّن من جهاز يعمل على إنتاج كمية هائلة من الإلكترونات على صورة شعاع
كما يُستخدم هذا الجهاز في أجهزة التّتبع، إضافةً إلى أجهزة الرادار كونه يتحكّم في الأقطاب الموجبة والسالبة للشحنات الكهربائية، ويمكن وصف الجهاز وأشعة الكاثود في تجربة طومسون بما يلي:
- تنطلق الأشعة المهبطيَّة من الأنبوب الخاص بالتفريغات الكهربائية، وتتأثر بدرجات الحرارة، والمغناطيسية.
- تظهر أنبوبة أشعة الكاثود في شكل زجاجي مُفرّغة من الهواء، مع تزويدها بأنود موجب، وكاثود سالب، ومولد للإلكترونات.
- يدخل في تكوين أنبوب الكاثود لفائف توّلد مجالات مغناطيسية ذات بترددات منخفضة.
- وأخيرًا تم تزويدها بشاشات مصنوعة من مواد فسفورية، لهذا السبب ينتُج عنها بعض الضوء مُعبّرًا عن تصادم الإلكترونات.
أشعة المهبط هي جسيمات تحمل شحنة سالبة
استنتج طومسون أنَّ أشعة الكاثود سالبة الشحنة، مما جعله يتوصّل إلى اكتشاف نسبة الألكترون إلى كتلته، كما ساعدت أشعة المهبط العلماء فيما بعد، لتطوير الأجهزة التكنولوجية، فضلاً عن اختراع الحديث منها، والأكثر تطوّراً.
نُذكرك كما ذكرنا في تجربة طومسون، أنّه اكتشف سلبية جسيمات أشعة الكاثود من الأساس باستخدام لوحين كهربائيين عند الطرفين موجب وسالب من أنبوب الكاثود، فاكتشف انحراف أشعة الكاثود باتجاه اللوح الموجب، ما أثبت له أنَّ شحنات الكاثود سالبة الشحنة وأطلق عليها الإلكترونات، لهذا السبب أُطلق على العالم طومسون «أبو الإلكترون».[1][2]
