كيف حدد العلماء كتلة وشحنة الإلكترون؟ باحثون مصريون
المحتويات
يمكن القول أن تحديد كتلة وشحنة الإلكترون من أكثر الدراسات تأثيرًا في تاريخ العلم ، وبناءً على ذلك ، حصل العالم الأمريكي (روبرت أ. ميليكان) على جائزة نوبل عام 1932.
ونبدأ بقضيتنا الخاصة حول طريقة تحديد كتلة وشحنة الإلكترون.
تم ذلك في خطوتين أساسيتين بدأهما العالم طومسون باكتشاف وتحديد الشحنة المخصصة للإلكترون واستكملها روبرت ميليكان.
الخطوة الأولى:
تحديد الشحنة المخصصة للإلكترون
الشحنة النوعية هي شحنة الإلكترون بالنسبة لكتلته.
- في عام 1897 درس (JJ Thomson) الجسيمات السلبية التي تتكون منها أشعة الكاثود وأطلق عليها اسم إلكترونات وفاز بجائزة نوبل عام 1906 لجهوده في اكتشاف الإلكترون.
- استخدم طومسون (أنبوب أشعة الكاثود) ، وهو أنبوب زجاجي مفرغ بالكامل لاستيعاب مرور الإلكترونات في تجاربه.
- يتم إنتاج الإلكترونات من الكاثود وتمر عبر لوحين من الألمنيوم تعملان كمسرعات ، وعندما يتم تطبيق مجال مغناطيسي ، يتسبب هذا في انحراف الحزمة الإلكترونية في قوس دائري.
- بعد ذلك ، عندما تغادر الإلكترونات المجال المتأثر بالمجال المغناطيسي ، فإنها تتحرك في خط مستقيم حتى تصطدم بالسطح.
-
من هذا يمكن استنتاج أن قوة المجال المغناطيسي المؤثر على الإلكترونات تساوي HeV ، حيث:
- H: قوة المجال المغناطيسي
- ه: شحنة الإلكترون
- الخامس: سرعة الإلكترون
عندما تمر الإلكترونات عبر طور القوس الدائري المتطور ، فإنها تتأثر بقوة طرد مركزي مقدارها mv ^ 2 / r وقوة المجال المغناطيسي تساوي HeV.
م ^ 2 / ص = HeV ∴ e / m = V / Hr
في العمليات الحسابية ، من الهين حساب V / Hr تجريبياً. من الخطوات السابقة يمكن تعديل مقدار e / m ووجد أنها تساوي 1.75882 * 10 ^ 8 كولوم لكل جرام وهذه القيمة ثابتة في كافة الظروف.
الخطوة الثانية:
تجربة ميليكان
في سنة 1909 تمكن عالمان (روبرت أ. ميليكان) و (هارفي فليتشر) معًا من تحديد كتلة وشحنة الإلكترون عبر التجربة الشهيرة (تجربة قطرة الزيت). اختبار قطرة الزيت).
- رش ميليكان قطرات الزيت بالبخاخ وسقطت القطرات عبر ثقب في اللوحة العلوية.
- يمكن حساب كتلة السقوط عبر حضور السرعة التي يتحرك بها.
- ثم انسكبت الأشعة السينية X أدت عملية التأين التي أدت لـ تأين الغازات في حقل الاختبار لـ إنتاج المزيد من الإلكترونات الحرة في محور التجربة.
- تكتسب القطرات المتساقطة شحنة سالبة نتيجة للإلكترونات الحرة الموجودة في الإطار التجريبي ، وعندما يحدث جهد مناسب في الصفائح ، يتسبب هذا في سحب القطرات من اللوحة العلوية موجبة الشحنة ، وسقوطها تدريجيًا.