يصف نموذج طمسون للذرة ان الالكترونات السالبة تتحرك في الفراغ ملتصقة مع الذرة عبر قوة التجاذب مع نواتها الموجبه .

جوزيف جون طومسون »… اسم سيبقى في الأذهان لفترة طويلة في تاريخ العلم … معترف به بمدى واسع من الحدس العلمي .. لقد أنجز أعظم عمل في حياته في عمله على أشعة الكاثود أو أشعة” الكاثود “، مما أدى لـ اكتشاف الإلكترون. استاذ الفيزياء والرياضيات والباحث. علم الكهرباء والمغناطيسية .. عمل أستاذاً وباحثاً في معمل كافنديش بجامعة كامبريدج ، وكان يبلغ من العمر 28 عاماً ، وتابع بحثه في المعهد الملكي بلندن. حصل على جائزة نوبل ، وحصل على الكثير من الأوسمة والجوائز ؛ بسبب فهمه الجديد لطبيعة التيار الكهربائي والتركيب الذري للمادة .. يُعرف بأنه أحد أهم علماء الذرة في التاريخ ، لـ جوار ماكس بلانك وجيمس تشادويك وجون دالتون وإرنست رذرفورد.

ولد جوزيف جون طومسون في 18 ديسمبر 1856 في شيثام هيل ، إحدى ضواحي مانشستر. التحق بكلية أوينز في مانشستر عام 1870 وكان يبلغ من العمر أربعة عشر عامًا ، وفي عام 1876 التحق بكلية ترينيتي بكامبريدج ؛ نتيجة المنحة المستلمة ؛ لدراسة الرياضيات كباحث ثانوي. أصبح عضوًا في كلية ترينيتي في عام 1880 وظل عضوًا في الكلية لبقية حياته.

في سن ال 28 ، كان أستاذا للفيزياء التجريبية في مختبر كافنديش في جامعة كامبريدج. من عام 1884 لـ عام 1918 ، خلف اللورد رايلي وأصبح أستاذًا للفيزياء في كامبريدج وفي المعهد الملكي في لندن.

انعكس اهتمام طومسون الأولي بتكوين الذرة في مقالتها حول حركة حلقات الدوامة ، التي فازت بجائزة أدامز عام 1884. اهتم بالتطبيقات الديناميكية للفيزياء والكيمياء في عام 1886 ، وفي عام 1892 استفاد من النتائج التي قدمها جيمس كلير ماكسويل ، وسجل ملاحظاته في بحثه الأخير حول الكهرباء والمغناطيسية. يشار إليه باسم المجلد الثالث لماكسويل.

طومسون ، الأستاذ ج. كعلامة ، نشروا أربعة مجلدات عن الفيزياء ، وخصائص المادة ، ونشروا الرياضيات ونظرية العناصر المغناطيسية في عام 1895 ، وتم وضح الطبعة الخامسة في عام 1921.

في عام 1896 ، زار طومسون أمريكا وألقى دورة من 4 محاضرات تلخص بحثه الجديد في برينستون. نُشرت هذه المحاضرات لاحقًا باسم “تفريغ الكهرباء عبر الغازات” (1897). بعد عودته من أمريكا ، نجح في أعظم عمل في حياته في دراسته لأشعة الكاثود ، وبلغت ذروتها باكتشاف الإلكترون ، وأعلن هذا الاكتشاف في المعهد الملكي بلندن عام 1897 – صرح اللورد رايلي كتابه “التوصيل الكهربائي بالغازات” ، الذي وضح عام 1903. “نتاج أيام طومسون الرائعة في مختبر كافنديش”.

عاد طومسون لـ أمريكا عام 1904 ؛ تدريس ست دورات عن الكهرباء والمواد في جامعة ييل. احتوت على بعض الاقتراحات المهمة فيما يتعلق بتكوين الذرة. اكتشف طريقة لفصل الذرات والجزيئات المختلفة باستخدام الأشعة الموجبة ، وهي فكرة طورها أستون وديمبستر وآخرين لاكتشاف الكثير من النظائر ، كما وضح طومسون “بنية الضوء” (1907) و “نظرية الجسيمات للمادة” (1907). صرح الأشعة الكهربائية الإيجابية (1913) والإلكترون في الكيمياء (1923) ، بالإضافة لـ سيرته الذاتية ، والمذكرات والأفكار (1936) ، من بين الكثير من المنشورات المختلفة.

اكتشاف الإلكترون

كان لدى طومسون حدس علمي واسع دفعه لـ اكتشاف الإلكترون بعد إجراء تجربة في أحد طرفي المولد والمستقبل الكهربائي في أنبوب اختبار ، وتحديداً الكاثود المسمى الكاثود أو الكاثود. أشعة الكاثود أو أشعة الكاثود هي تدفق الأشعة المنبعثة من الكاثود لأنبوب التفريغ الكهربائي ، وضغط الغاز الداخلي منخفض جدًا وغير مرئي للعين.

كان هذا في عام 1897 ؛ كما يشرح طومسون ، تتكون حزم الأقطاب السالبة من جسيمات مشحونة بشحنة كهربائية سالبة ، وهي “إلكترونات”. تمكن طومسون من قياس سرعتها وشحنتها ، كما كان قادرًا على تحديد بعض خصائص الإلكترون ؛ وتوقع أن يكون أصغر بألفي مرة من أيون الهيدروجين ، أخف جزء ذري تم اكتشافه ، مما يتيح للعلماء فهم طبيعة التيار الكهربائي والتركيب الذري للمادة.

في التفاصيل ، توضيح طومسون غازًا بجهد كهربائي يبلغ حوالي 10000 فولت تحت ضغط منخفض لتيار كهربائي ولاحظ أن الأشعة غير المرئية تنبعث من الكاثود (الكاثود) لـ الأنود (الأنود) ، مما يخلق توهجًا على جدار أنبوب التفريغ. بدلا من ذلك ، هو تيار متجدد من الجسيمات سالبة الشحنة التي تتأثر بالمجالات الكهربائية والمغناطيسية وتنحرف بالنسبة لشحنتها. كان قادرًا أيضًا على حساب كتلة وسرعة هذه الجسيمات ، لذلك أطلق عليها اسم “أبو الإلكترون”.

اختراعات

جعلت الاكتشافات التي تم إجراؤها خلال عصر طومسون من الممكن تحقيق وتطوير الاختراعات المختلفة ، مثل تحديث تكنولوجيا التلغراف اللاسلكي والرادار التي تربط الراديو والتلفزيون.

عائلته

في عام 1890 تزوج روز إليزابيث ، ابنة السير جورج إي. كان لديهما ابنة ، وكذلك السير جورج باجيت طومسون ، أستاذ الفيزياء الفخري بجامعة لندن ، الذي حصل على جائزة نوبل كأب لباجيت عام 1937.

الجوائز

حصل طومسون على وسام جوقة الاستحقاق في عام 1908 وحصل على وسام فارس. انتخب زميلاً في الجمعية الملكية عام 1884 وترأس الجمعية من 1916-1920 ؛ حصل على الميدالية الملكية وهيوز في 1894 و 1902 ، وميدالية كوبلي في عام 1914. في عام 1923 ، حصل على وسام فيلادلفيا فرانكلين وسكوت.

وسام Muscarte من باريس عام 1927 ، وسام دالتون في مانشستر عام 1932 ، وميدالية Ferraday لمعهد الهندسة الهندسية عام 1938 ورئيس الجمعية البريطانية في عام 1909 ، من جامعات أكسفورد ودبلن ولندن وفيكتوريا وكولومبيا وكامبريدج وبرمنغهام ومانشستر حصل على الدكتوراه الفخرية. ، جوتنجن ، ليدز ، أوسلو ، السوربون ، إدنبرة ، ريدينغ ، برينستون ، غلاسكو ، جونز هوبكنز ، أبردين ، أثينا ، كراكوف وفيلادلفيا.

(مقتطف من عناصر النظرية الرياضية للكهرباء والمغناطيسية.) في هذا الكتاب ، يؤكد طومسون جهوده لشرح المبادئ الأساسية وأهم تطبيقات النظرية الرياضية للكهرباء والمغناطيسية باستخدام الرياضيات البسيطة فقط. باستثناء بضع حلقات ، فإنه يؤكد على أن القارئ ليس مطلوبًا أن يكون على دراية بالعلوم الرياضية المتقدمة ، وأن يكون على دراية بهذه المبادئ ، فقط لمعرفة بعض المبادئ الأساسية مثل الرياضيات.

في نفس السياق ، يعتقد أنه ليس من الضروري على الإطلاق الاستفادة من التحليل المتقدم في الرياضيات. إثبات وجود بعض أهم الظواهر الكهرومغناطيسية. هناك بعض الحالات التي ستخضع دائمًا لعملية حسابية بسيطة للغاية ، توضح الظواهر الفيزيائية وتسمح بتحليل أكثر فعالية وتفصيلاً للحالات الأكثر شيوعًا.

كان طومسون حريصًا على الحاجة لـ حل المشكلات البسيطة التي تفيد الأجيال الحديثة التي ترغب في متابعة الرياضيات وبالتالي تمكينها من فهم المشكلات العمومية ، وكان مقتنعًا بأن الحلول السهلة تركز بسهولة أكبر على النواحي المادية للمشكلة ، مما يمنح الطالب رؤية توضيح وفهمًا أكبر لحل المشكلات. لأن الرياضيات تزيد من احتمالية فهم الظواهر الرياضية بشكل عام ، بدلاً من استيعاب سحابة الرموز التحليلية.

في انتهاء الكتاب ، طومسون ، و. هيلس من مختبر كافنديش ، الذي ساعد برسوم توضيحية للكتاب.

أطروحة حول حركة حلقات الدوامة هي أطروحة طورها طومسون على كلفن ، تم تبنيها من دراسة هيلمهولتز ، والمعروفة باسم نظرية الدوامة غير القابلة للضغط غير الاحتكاكية ، حيث تجري الذرات في حلقات من سائل متجانس (أو كتل من أشكال أخرى ذات حركة داخلية مماثلة). . إنها النظرية التي عفا عليها الزمن واستبدلت بنظرية ميكانيكا الكم.

بين عامي 1870 و 1890 ، ادعت نظرية كلفن أن الذرة تتحرك في حركة دائرية مثل دوامة في الأثير ، وكانت هذه النظرية شائعة لدى علماء الفيزياء والرياضيات البريطانيين. كان طومسون رائدًا في النظرية ، وفي هذا المقال ، الذي فاز بجائزة آدامز في جامعة كامبريدج عام 1882 ، يفحص طومسون هذه الدوامة ويناقش بعض النقاط المرتبطة بها ارتباطًا وثيقًا ويحاول تطبيق بعض النتائج على النظرية.

“الذكريات والأفكار”

عندما قررت على عجل أن أكتب هذا الكتاب ، لم أكن أقدر مدى صعوبة ذلك والوقت الذي سيستغرقه. لم أحتفظ أبدًا بمذكرات ، وكانت ذاكرتي دائمًا تفتقر ، فقط جيدة للأشياء التي يمكن أن تكون ممتعة ومفيدة ؛ لذلك قضيت الكثير من الوقت في التؤكد من التواريخ دون أن آمل أن أتفادى الأخطاء. في وقت أن بعض الأعمال مزعجة ، كان معظمها ممتعًا. شعرت أحيانًا أنني كنت أعيش حياتي ، وأن الصداقات القديمة التي كانت تعني لي الكثير تولد من جديد في حياتي ، وكما في الذكريات ، عندما تتذكر واحدة ، يتكاثر الآخرون ويتوسعون دون فجوة .. أدركت. بشكل توضيح مما كنت أعرفه من قبل ، كم كنت محظوظًا في حياتي. كان لدي آباء ومعلمون جيدون وزملاء وطلاب جيدون وأصدقاء جيدون بالإضافة لـ فرص رائعة ونتمنى لك التوفيق وصحة جيدة.

بعد فترة وجيزة من ذهابي لـ كلية أوينز ، توفي والدي ، وأتذكر تضحيات والدتي ، فبدونها لم أستطع إكمال الدورة أو القدوم لـ كامبريدج. ما أدين به لأساتذتي وزملائي وطلابي للتسجيل في هذا الكتاب. الأحداث التي حددت حقًا مسيرتي المهنية – الذهاب لـ كلية أوينز وترينتني بكل ما يعنيه بالنسبة لي – كانت مجرد مصادفات – ذهبت لـ أوينز ؛ لأن والدي جاء للقاء صديق سمع عن كلية أوينز.

النظرية الذرية الحديثة

في عام 1897 اكتشف طومسون الإلكترون. عبر تجربة أنبوب كروكس أو أشعة الكاثود. أظهر أن أشعة الكاثود مشحونة سلبًا ودرس أيضًا الجسيمات المشحونة إيجابياً في غاز النيون. أدرك طومسون أن النموذج الذري المعتمد لا يفسر الجسيمات المشحونة سالبة أو موجبة. لذلك ، اقترح نموذج الذرة الذي شبهه بالسكر البرقوق. تشكل الإلكترونات السالبة “الزبيب” بينما تشكل الإلكترونات الموجبة “كعكة” أو عجين. شرح نموذج طومسون للذرة بعض الخصائص الكهربائية التي تسببها الإلكترونات. ومع ذلك ، لم يستطع التعرف على الشحنات الموجبة في الذرة كجسيمات.

أظهر إرنست رذرفورد ، وهو طالب سابق في مدرسة طومسون في عام 1911 ، أن نموذج السكر البرقوق كان خاطئًا. أجرى رذرفورد سلسلة من التجارب باستخدام جسيمات ألفا بمساعدة إرنست مارسدن وهانس جيجر. أجرى رذرفورد تجارب على جسيمات ألفا على مواد صلبة مثل رقائق الذهب وسجل الوضع “المذهل” لجزيئات ألفا على شاشة فلورية خلال مرورها عبر الرقائق. بالرغم من أن معظم جسيمات ألفا مرت عبر رقائق الذهب كما هو متوقع ، فإن كلا العالمين كانا في حالة مذهلة ، مع وجود مجموعة صغير من الجسيمات ينحرف بزاوية وحفنة فقط من الجسيمات ترتد لـ الخلف بشكل مستقيم. استنتج رذرفورد أن الذرة تتكون من نواة صغيرة كثيفة موجبة الشحنة مع إلكترونات سالبة الشحنة في مركزها. يعتبر اكتشاف النواة أعظم أعمال رذرفورد العلمية.