Опыты с катодными лучами. Открытие электрона

Конспект по физике для 9 класса «Опыты с катодными лучами. Открытие электрона». Что такое катодные лучи. Как был открыт электрон. Что такое рентгеновское излучение.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Опыты с катодными лучами.
Открытие электрона

К концу XIX в. в физике сложилась уникальная ситуация: многие учёные были убеждены в том, что развитие физической теории в основном завершилось. Законы механики и теория всемирного тяготения были известны уже более двухсот лет. Были установлены фундаментальные законы: сохранения энергии, импульса, электрического заряда и ряд других. Считалось также, что все вещества состоят из неделимых мельчайших образований — атомов. Однако вскоре стали появляться экспериментальные данные, которые поставили целый ряд принципиальных вопросов.

ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРОНА

Можно с уверенностью утверждать, что началом эры современной физики явилось открытие электрона.

Английский исследователь Уильям Крукс, проводя опыты с катодными лучами, помещал в трубку, из которой был откачан воздух, металлический мальтийский крест. Увидев на флуоресцирующем стекле тень, он пришёл к выводу, что катодные лучи распространяются внутри трубки прямолинейно. Приблизив магнит к тонкому пучку катодных лучей, он обнаружил, что флуоресцирующее пятно при этом сместилось, откуда заключил, что магнитное поле искривляет катодные лучи.

В конце 80-х гг. XIX в. многие физики наблюдали свечение, которое возникало в частично откачанной трубке, снабжённой электродами, соединёнными с высоковольтным источником. Природу частиц, вызывающих свечение газа в трубке, установил в 1897 г. английский физик Дж. Томсон.

В своих опытах Томсон использовал разрядные трубки, из которых откачивался воздух. При наложении высокого напряжения между положительным электродом А (анодом) и отрицательным электродом К (катодом) в разрядной трубке возникал электрический ток, регистрируемый амперметром.

Томсон установил, что этот ток создаётся зарядами, движущимися от катода К к аноду А. Если в электроде А сделать узкое отверстие, то сформированный пучок заряженных частиц можно направить в правую часть трубки, обладающую большими геометрическими размерами. При попадании на экран, покрытый специальным флуоресцирующим составом, заряженные частицы создавали на нём яркое светящееся пятно.

Опыты с катодными лучами

Пропуская указанные пучки, названные катодными лучами, через области электрического и магнитного полей, по характеру их отклонения Томсон пришёл к заключению, что они состоят из отрицательно заряженных частиц вещества. При этом он сумел оценить отношение заряда частицы к её массе.

Кроме того, Томсон установил, что отношение заряда частицы к её массе не зависит от состава газа в разрядной трубке и от рода металла, из которого изготовлен катод. На основе этих результатов Томсон пришёл к выводу, что в состав атомов различных элементов входят одинаковые частицы.

Таким образом, по результатам многочисленных опытов был сделан важный вывод о дискретной структуре атомов: из атома любого химического элемента могут быть высвобождены отрицательно заряженные частицы, имеющие одинаковую массу и одинаковый заряд. Эти мельчайшие частицы, являющиеся носителями электричества, были названы электронами.

ИСТОРИЧЕСКИЙ АСПЕКТ В РАЗВИТИИ УЧЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОНЕ

Законы электролиза, установленные Фарадеем задолго до опытов Томсона, послужили отправной точкой в обосновании идеи о дискретности электричества. Экспериментируя с различными электролитами, Фарадей показал, что масса вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна величине совокупного заряда, прошедшего через раствор. Тщательно выполненные опыты позволили Фарадею установить, что для выделения одинакового числа частиц любого вещества необходимо одно и то же количество электричества. Отсюда напрашивался логический вывод о том, что каждая частица вещества, участвующая в процессе электролиза, переносит в среднем один и тот же заряд. До выдвижения идеи о существовании элементарного электрического заряда оставался всего один шаг.

Вместе с тем для ответа на вопрос, действительно ли существует элементарный заряд, необходимо было измерить заряды отдельных ионов, а не суммарный заряд, переносимый огромным числом ионов. Для этого потребовались новые представления о строении вещества и другие экспериментальные методы.

Впервые термин «электрон» был введён в 1891 г. ирландским физиком и математиком Дж. Стонеем, который на основе опытов Фарадея по электролизу высказал идею о дискретности электрического заряда.

РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

В 1895 г., за два года до открытия электрона, немецким физиком В. Рентгеном, изучавшим газовые разряды, было сделано выдающееся открытие.

Будучи очень наблюдательным человеком, он обратил внимание на то, что после подачи высокого напряжения между электродами трубки стекло вокруг анода начинало светиться зеленоватым светом. Далее Рентген установил, что разрядная трубка, обёрнутая чёрной бумагой, не пропускающей обычный свет, испускала неизвестное излучение, которое засвечивало фотопластинку, а также вызывало свечение экрана, покрытого солями бария. Это излучение Рентген назвал Х-лучами.

Учёный помещал на пути Х-лучей свою руку, и на экране появлялось теневое изображение скелета кисти руки. Последнее говорило о том, что Х-лучи обладают большой проникающей способностью.

Более поздние исследования показали, что Х-лучи представляют собой электромагнитные волны, которые излучают электроны при торможении в результате столкновения с анодом. В дальнейшем это излучение получило название рентгеновских лучей.

 

Вильгельм Конрад Рентген (1845—1923) – немецкий физик, первый лауреат Нобелевской премии по физике за открытие лучей, названных его именем.


Вы смотрели Конспект по физике для 9 класса «Опыты с катодными лучами. Открытие электрона». Что такое катодные лучи. Как был открыт электрон. Что такое рентгеновское излучение. ВСПОМНИТЕ: Что такое электролиз? Что такое ионы? Что такое электромагнитные волны?

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *