„Bestimmung der Elektronenladung. Zusammenfassungen: Methoden zur Bestimmung der elementaren elektrischen Ladung Laborarbeiten Bestimmung der elementaren Ladung nach der Elektrolysemethode.

Methodischer Hinweis... Studierende des Chemiestudiums und des entsprechenden Abschnitts des 7. Jahrgangs kennen das Elektron bereits. Jetzt gilt es, das Verständnis des ersten Elementarteilchens der Materie zu vertiefen, das Gelernte in Erinnerung zu rufen, es mit dem ersten Thema des Abschnitts "Elektrostatik" zu verbinden und zu einer höheren Interpretationsebene der Elementarladung überzugehen. Dabei ist die Komplexität des Konzepts zu berücksichtigen elektrische Ladung... Die vorgeschlagene Exkursion kann helfen, dieses Konzept aufzudecken und auf den Punkt zu bringen.

Elektron hat eine komplexe Geschichte. Um auf dem kürzesten Weg zum Ziel zu gelangen, empfiehlt es sich, die Geschichte wie folgt zu führen.

Die Entdeckung des Elektrons war das Ergebnis zahlreicher Experimente. Zu Beginn des XX Jahrhunderts. die Existenz des Elektrons wurde in einer Reihe unabhängiger Experimente nachgewiesen. Aber trotz des kolossalen experimentellen Materials, das das Ganze angesammelt hat nationale Schulen, blieb das Elektron ein hypothetisches Teilchen, weil das Experiment eine Reihe grundlegender Fragen noch nicht beantwortet hatte.

Zunächst einmal gab es kein einziges Experiment, an dem einzelne Elektronen teilnehmen würden. Die Elementarladung wurde auf der Grundlage von Messungen der mikroskopischen Ladung berechnet, wobei die Gültigkeit einer Reihe von Hypothesen angenommen wurde.

Es gab Skeptiker, die die Entdeckung des Elektrons im Allgemeinen ignorierten. Akademiker AF Ioffe, in seinen Memoiren über die Bedürfnisse seines Lehrers V.K.

Die Frage nach der Masse des Elektrons ist nicht geklärt, es ist nicht nachgewiesen, dass sowohl auf Leitern als auch auf Dielektrika Ladungen aus Elektronen bestehen. Der Begriff "Elektron" hatte keine eindeutige Interpretation, denn das Experiment hatte die Struktur des Atoms noch nicht enthüllt (Rutherfords Planetenmodell erschien 1911 und Bohrs Theorie 1913).

In theoretische Konstruktionen ist das Elektron noch nicht eingegangen. V elektronische Theorie Lorentz wies eine kontinuierlich verteilte Ladungsdichte auf. In der von Drude entwickelten Theorie der metallischen Leitfähigkeit ging es um diskrete Ladungen, aber das waren willkürliche Ladungen, deren Wert keine Beschränkungen auferlegte.

Das Elektron hat den Rahmen der "reinen" Wissenschaft noch nicht überschritten. Denken Sie daran, dass die erste elektronische Röhre erst 1907 auftauchte.

Für den Übergang vom Glauben zur Überzeugung war es zunächst notwendig, das Elektron zu isolieren, eine Methode zur direkten und genauen Messung der Elementarladung zu erfinden.

Dieses Problem löste der amerikanische Physiker Robert Millikan (1868-1953) in einer Reihe subtiler Experimente, die 1906 begannen.

Robert Millikan wurde 1868 in Illinois als Sohn einer armen Priesterfamilie geboren. Seine Kindheit verbrachte er in der Provinzstadt Macvocket, wo dem Sport viel Aufmerksamkeit geschenkt und schlecht unterrichtet wurde. Der Rektor eines Gymnasiums, der Physik unterrichtete, sagte zum Beispiel zu seinen jungen Zuhörern: "Wie kann man aus Wellen Geräusche machen? Unsinn, Jungs, das ist alles Unsinn!"

Oberdeen College war nicht besser, aber Millikan, der keine hatte materielle Unterstützung, ich musste selbst Physik unterrichten in weiterführende Schule... In Amerika gab es zu dieser Zeit nur zwei aus dem Französischen übersetzte Lehrbücher der Physik, und der talentierte junge Mann hatte keine Schwierigkeiten, sie zu studieren und erfolgreich den Unterricht zu leiten. 1893 trat er in die Columbia University ein und ging dann zum Studium nach Deutschland.

Millikan war 28 Jahre alt, als er von A. Michelson das Angebot erhielt, eine Assistentenstelle an der University of Chicago zu übernehmen. Anfangs war er hier fast ausschließlich pädagogisch tätig und begann erst im Alter von vierzig Jahren Wissenschaftliche Forschung das brachte ihm weltweite Berühmtheit.

Das Verhältnis der Kraft, die auf einen Tropfen in einer Wolke einwirkt, zu der Geschwindigkeit, die er erreicht, ist im ersten und zweiten Fall gleich. Im ersten Fall ist die Kraft mg, im zweiten mg + qE, wobei q die Ladung des Tropfens ist, E die elektrische Feldstärke. Wenn die Geschwindigkeit im ersten Fall gleich v 1 im zweiten v 2 ist, dann

Wenn wir die Abhängigkeit der Fallgeschwindigkeit der Wolke v von der Viskosität der Luft kennen, können wir die erforderliche Ladung q berechnen. Diese Methode lieferte jedoch nicht die gewünschte Genauigkeit, da sie hypothetische Annahmen enthielt, die sich der Kontrolle des Experimentators entzogen.

Um die Genauigkeit der Messungen zu erhöhen, musste zunächst eine Möglichkeit gefunden werden, die bei der Messung zwangsläufig auftretende Verdunstung der Wolke zu berücksichtigen.

Ausgehend von diesem Problem entwickelte Millikan die klassische Tropfenmethode, die eine Reihe unerwarteter Möglichkeiten eröffnete. Die Geschichte der Erfindung überlassen wir dem Autor selbst:

"Als mir klar wurde, dass die Verdampfungsrate der Tröpfchen unbekannt blieb, versuchte ich, eine Methode zu entwickeln, die diesen unbestimmten Wert vollständig eliminiert. Mein Plan war wie folgt. In früheren Experimenten konnte das elektrische Feld die Geschwindigkeit nur geringfügig erhöhen oder verringern." des Fallens der Wolkenspitze unter dem Einfluss der Schwerkraft. Jetzt wollte ich dieses Feld verstärken, damit obere Oberfläche die Wolken blieben auf konstanter Höhe. In diesem Fall wurde es möglich, die Verdunstungsrate der Wolke genau zu bestimmen und bei den Berechnungen zu berücksichtigen.“ Um diese Idee umzusetzen, entwarf Millikan einen kleinen Akku, der eine Spannung von bis zu 104 V . lieferte (für die damalige Zeit eine herausragende Leistung des Experimentators) bestand darin, ein Feld zu schaffen, das stark genug war, um die Wolke, wie den "Sarg Mohammeds", in der Schwebe zu halten.

„Als ich alles fertig hatte“, sagt Millikan, „und als sich die Wolke bildete, drehte ich den Schalter um und die Wolke war im elektrischen Feld Wie es mir zunächst schien, führte das spurlose Verschwinden der Wolke im elektrischen Feld zwischen der oberen und unteren Platte dazu, dass das Experiment vergeblich endete ... "

Doch wie so oft in der Wissenschaftsgeschichte hat das Scheitern eine neue Idee hervorgebracht. Sie führte zu der berühmten Tropfenmethode. "Wiederholte Experimente", schreibt Millikan, "zeigten, dass, nachdem die Wolke in einem starken elektrischen Feld gestreut wurde, an ihrer Stelle mehrere separate Wassertröpfchen erkannt werden konnten" (von mir betont - V.D.).

Das "erfolglose" Experiment führte zur Entdeckung der Möglichkeit, das Gleichgewicht zu halten und einzelne Tröpfchen ausreichend lange zu beobachten.

Doch während des Beobachtungszeitraums änderte sich die Masse des Wassertröpfchens durch Verdunstung deutlich, und Millikan wechselte nach vielen Tagen der Suche zu Experimenten mit Öltröpfchen.

Die Versuchsdurchführung erwies sich als einfach. Zwischen den Kondensatorplatten bildet sich durch adiabatische Expansion eine Wolke. Es besteht aus Tröpfchen mit Ladungen unterschiedlicher Größe und Vorzeichen. Wenn das elektrische Feld eingeschaltet wird, fallen Tropfen mit der gleichen Ladung wie die Ladung auf der oberen Platte des Kondensators schnell ab, und Tropfen mit der entgegengesetzten Ladung werden von der oberen Platte angezogen. Aber eine bestimmte Anzahl von Tropfen hat eine solche Ladung, dass die Schwerkraft durch die elektrische Kraft ausgeglichen wird.

Nach 7 oder 8 Minuten löst sich die Wolke auf, und es verbleiben eine kleine Anzahl von Tropfen im Sichtfeld, deren Ladung dem genannten Kräftegleichgewicht entspricht.

Millikan beobachtete diese Tropfen als deutliche helle Punkte. „Die Geschichte dieser Tropfen verläuft normalerweise so“, schreibt er: „Bei einem leichten Überwiegen der Schwerkraft über die Feldkraft beginnen sie langsam zu fallen, aber da sie allmählich verdunsten, hört ihre Abwärtsbewegung bald auf, und sie werden ziemlich lange bewegungslos. Dann beginnt das Feld zu herrschen, und die Tropfen beginnen langsam zu steigen. Gegen Ende ihres Lebens im Raum zwischen den Platten wird diese Aufwärtsbewegung sehr stark beschleunigt und sie werden angezogen mit hoher Geschwindigkeit zur oberen Platte."

Das Schema des Millikan-Apparats, mit dessen Hilfe 1909 entscheidende Ergebnisse erzielt wurden, ist in Abbildung 17 dargestellt.

Kammer C enthielt einen flachen Kondensator aus runden Messingplatten M und N mit einem Durchmesser von 22 cm (der Abstand zwischen ihnen betrug 1,6 cm). In der Mitte der oberen Platte wurde ein kleines Loch p angebracht, durch das die Öltröpfchen liefen. Letztere wurden durch Einblasen eines Ölstrahls mit einem Spray gebildet. In diesem Fall wurde die Luft vorab von Staub gereinigt, indem sie durch ein Rohr mit Glaswolle geleitet wurde. Die Öltröpfchen hatten einen Durchmesser von etwa 10-4 cm.

Die Kondensatorplatten wurden vom Akku B mit einer Spannung von 104 V versorgt.Mit einem Schalter war es möglich, die Platten kurzzuschließen und dadurch daselektrische Feld zu zerstören.

Öltropfen, die zwischen die Platten M und N fielen, wurden von einer starken Quelle beleuchtet. Das Verhalten der Tropfen wurde senkrecht zur Richtung der Strahlen durch das Teleskop beobachtet.

Die zur Kondensation der Tröpfchen notwendigen Ionen wurden durch die Bestrahlung eines Radiumstücks mit einer Masse von 200 mg erzeugt, das sich in einem Abstand von 3 bis 10 cm von der Seite der Platten befand.

Mit Hilfe einer speziellen Vorrichtung wurde das Gas durch Absenken des Kolbens entspannt. 1-2 s nach der Expansion wurde das Radium entfernt oder durch einen Bleischild verdeckt. Dann wurde das elektrische Feld eingeschaltet und die Beobachtung von Tropfen in das Teleskop begann.

Das Rohr hatte eine Skala, auf der man die vom Tropfen zurückgelegte Strecke für eine bestimmte Zeit abzählen konnte. Die Zeit wurde von einer genauen Uhr mit Schloss aufgezeichnet.

Bei Beobachtungen entdeckte Millikan ein Phänomen, das als Schlüssel für die ganze Reihe nachfolgender genauer Messungen einzelner Elementarladungen diente.

„Bei der Arbeit an schwebenden Tröpfchen“, schreibt Millikan, „vergaß ich mehrmals, sie vor den Radiumstrahlen zu schützen, im ersten Fall war es ein positives und im zweiten Fall ein negatives Ion.

Tatsächlich konnte ich durch zweimaliges Messen der Geschwindigkeit desselben Tropfens, einmal vor und das zweite Mal nach dem Einfangen des Ions, die Eigenschaften des Tropfens und die Eigenschaften des Mediums offensichtlich vollständig ausschließen und mit einer Größe arbeiten, die nur der Ladung proportional ist des eingefangenen Ions."

Fällt ein Tropfen nur unter Einwirkung der Schwerkraft mit einer Geschwindigkeit v 1 zwischen die Platten des Kondensators, dann

Beim Einschalten des Feldes, gegen die Schwerkraft gerichtet, beträgt die wirkende Kraft die Differenz qE = mg, wobei q die Ladung des Tropfens, E der Modul der Feldstärke ist.

Die Droprate ist gleich:

v 2 = k (qE - mg) (2)

Wenn wir die Gleichheit (1) durch (2) teilen, erhalten wir

Lassen Sie den Tropfen ein Ion einfangen und seine Ladung wird gleich q 'und die Bewegungsgeschwindigkeit v 2'. Die Ladung dieses eingefangenen Ions wird mit e bezeichnet, dann gilt e = q ′ - q.

Mit (3) erhalten wir

Der Wert ist für einen gegebenen Tropfen konstant.

Folglich ist jede vom Tropfen eingefangene Ladung proportional zur Geschwindigkeitsdifferenz (v ′ 2 - v 2), mit anderen Worten, proportional zur Änderung der Tropfengeschwindigkeit aufgrund des Einfangens eines Ions!

Die Messung der Elementarladung wurde also auf die Messung der vom Tropfen zurückgelegten Strecke und der Zeit, in der diese Strecke zurückgelegt wurde, reduziert.

Zahlreiche Beobachtungen haben die Gültigkeit der Formel (4) gezeigt. Es stellte sich heraus, dass sich der Wert von e nur in Sprüngen ändern kann! Die Gebühren e, 2e, 3e, 4e usw. werden immer beachtet.

"In vielen Fällen", schreibt Millikan, "wurde der Abfall fünf oder sechs Stunden lang beobachtet, und während dieser Zeit fing er nicht acht oder zehn Ionen ein, sondern Hunderte. Insgesamt beobachtete ich den Einfang von vielen Tausend Ionen in Auf diese Weise und in allen Fällen war die eingefangene Ladung ... entweder genau gleich der kleinsten aller eingefangenen Ladungen oder gleich einem kleinen ganzzahligen Vielfachen dieses Wertes. Dies ist ein direkter und unwiderlegbarer Beweis dafür, dass das Elektron ist kein "statistischer Durchschnitt", sondern dass alle elektrischen Ladungen auf Ionen entweder genau der Ladung eines Elektrons entsprechen oder kleine ganzzahlige Vielfache dieser Ladung darstellen.

Also, Atomismus, Diskretion oder, gesprochen moderne Sprache, ist die Quantisierung der elektrischen Ladung zu einer experimentellen Tatsache geworden. Nun galt es zu zeigen, dass das Elektron sozusagen allgegenwärtig ist. Jede elektrische Ladung in einem Körper beliebiger Natur ist die Summe derselben Elementarladungen.

Millikans Methode ermöglichte es, diese Frage eindeutig zu beantworten.

In den ersten Experimenten wurden Ladungen erzeugt, indem neutrale Gasmoleküle mit einem Strom radioaktiver Strahlung ionisiert wurden. Die Ladung der von den Tröpfchen eingefangenen Ionen wurde gemessen.

Millikan "wiegt" die Tröpfchen nach dem Sprühen und misst die Ladungen auf die oben beschriebene Weise. Die Erfahrung zeigt dieselbe Diskretion der elektrischen Ladung.

Millikan fasst 1913 die Ergebnisse zahlreicher Experimente zusammen und gibt folgenden Wert für eine Elementarladung an: e = 4,774 · 10 -10 Einheiten. CGSE-Gebühr.

So entstand eine der wichtigsten Konstanten der modernen Physik. Die Bestimmung der elektrischen Ladung ist zu einer einfachen Rechenaufgabe geworden.

Elektronenvisualisierung... Eine wichtige Rolle bei der Stärkung der Vorstellung von der Realität des Elektrons spielte die Entdeckung von GA Wilson über die Wirkung der Kondensation von Wasserdampf auf Ionen, die zur Möglichkeit führte, Partikelspuren zu fotografieren.

Dann zeigte Compton das Foto mit einer Alpha-Teilchen-Spur, daneben war ein Fingerabdruck. "Weißt du was das ist?" fragte Compton. „Finger“, antwortete der Zuhörer. "In diesem Fall", erklärte Compton feierlich, "ist dieser Lichtstreifen das Teilchen."

Die Fotografien der Elektronenspuren zeugten nicht nur von der Realität der Elektronen. Sie bestätigten die Annahme über die geringe Größe der Elektronen und ermöglichten es, die Ergebnisse theoretischer Berechnungen, in denen der Elektronenradius auftrat, mit Experimenten zu vergleichen. Die von Lenard initiierten Experimente zur Untersuchung des Durchdringungsvermögens von Kathodenstrahlen zeigten, dass sehr schnelle Elektronen, die von radioaktiven Stoffen emittiert werden, in Form von geraden Linien im Gas Spuren hinterlassen. Die Länge der Spur ist proportional zur Energie des Elektrons. Die Fotografien der Spuren der hochenergetischen Alphateilchen zeigen, dass die Spuren aus einer großen Anzahl von Punkten bestehen. Jeder Punkt ist ein Wassertropfen, der auf einem Ion erscheint und durch den Zusammenstoß eines Elektrons mit einem Atom entsteht. Wenn wir die Größe der Atome und ihre Konzentration kennen, können wir die Anzahl der Atome berechnen, die das α-Teilchen in einer bestimmten Entfernung passieren muss. Eine einfache Rechnung zeigt, dass ein α-Teilchen etwa 300 Atome passieren muss, bevor es auf seinem Weg auf eines der Elektronen der Atomhülle trifft und ionisiert.

Diese Tatsache zeigt überzeugend, dass das Volumen der Elektronen ein vernachlässigbarer Bruchteil des Volumens eines Atoms ist. Die Bahn eines niederenergetischen Elektrons ist gekrümmt, daher wird ein langsames Elektron durch das intraatomare Feld abgelenkt. Es produziert mehr Ionisationsakte auf seinem Weg.

Aus der Streutheorie können Daten gewonnen werden, um die Ablenkwinkel als Funktion der Elektronenenergie abzuschätzen. Diese Daten werden durch die Analyse realer Spuren gut bestätigt. Das Zusammentreffen von Theorie und Experiment hat die Idee des Elektrons als kleinstes Teilchen der Materie gestärkt.

Die Messung der elementaren elektrischen Ladung eröffnete die Möglichkeit der präzisen Bestimmung einer Reihe der wichtigsten physikalischen Konstanten.

Die Kenntnis des Wertes von e ermöglicht es automatisch, den Wert der Grundkonstanten - der Avogadro-Konstante - zu bestimmen. Vor Millikans Experimenten gab es nur grobe Schätzungen der Avogadro-Konstante, die durch die kinetische Gastheorie gegeben wurden. Diese Schätzungen basierten auf Berechnungen des mittleren Radius eines Luftmoleküls und variierten in einem ziemlich weiten Bereich von 2 · 10 23 bis 20 · 10 23 1 / mol.

Nehmen wir an, wir kennen die Ladung Q, die durch die Elektrolytlösung geflossen ist, und die Stoffmenge M, die sich auf der Elektrode ablagert. Wenn dann die Ladung des Ions Ze 0 ist und seine Masse m 0 ist, ist die Gleichheit

Wenn die Masse der abgeschiedenen Substanz gleich einem Mol ist, dann ist Q = F die Faraday-Konstante und F = N 0 e, woraus N 0 = F / e. Offensichtlich ist die Genauigkeit der Bestimmung der Avogadro-Konstante durch die Genauigkeit gegeben, mit der die Elektronenladung gemessen wird.

Die Praxis forderte eine Erhöhung der Genauigkeit der Bestimmung der Fundamentalkonstanten, und dies war einer der Anreize, die Methode zur Messung des elektrischen Ladungsquantums weiter zu verbessern. Diese Arbeit, die bereits rein messtechnischer Natur ist, wird bis heute fortgesetzt.

Die genauesten Werte sind derzeit:

e = (4,8029 ± 0,0005) 10 –10 Einheiten. CGSE-Gebühr;

N 0 = (6,0230 ± 0,0005) 10 23 1 / mol.

Bei Kenntnis von N 0 ist es möglich, die Anzahl der Gasmoleküle in 1 cm 3 zu bestimmen, da das von 1 Mol Gas eingenommene Volumen eine bereits bekannte Konstante ist.

Die Kenntnis der Anzahl der Gasmoleküle in 1 cm 3 wiederum ermöglichte es, die durchschnittliche kinetische Energie der thermischen Bewegung eines Moleküls zu bestimmen.

Schließlich kann die Elektronenladung verwendet werden, um zu bestimmen Plancksche Konstante und die Stefan-Boltzmann-Konstante im Gesetz der Wärmestrahlung.

Bildungsministerium der Russischen Föderation

Staatliche Pädagogische Universität Amur

Methoden zur Bestimmung der elementaren elektrischen Ladung

Abgeschlossen von Schüler 151g.

Venzelew A.A.

Geprüft von: Cheraneva T.G

Einführung.

1. Vorgeschichte der Entdeckung des Elektrons

2. Geschichte der Entdeckung des Elektrons

3. Experimente und Methoden der Elektronenentdeckung

3.1 Thomsons Erfahrung

3.2 Rutherfords Erfahrung

3.3. Millikans Methode

3.3.1. Kurze Biographie

3.3.2. Installationsbeschreibung

3.3.3. Berechnung der Elementarladung

3.3.4. Schlussfolgerungen aus der Methode

3.4. Compton-Bildgebungsverfahren

Abschluss.

Einführung:

ELEKTRON - das erste Elementarteilchen zum Zeitpunkt der Entdeckung; stofflicher Träger kleinster Masse und kleinster elektrischer Ladung in der Natur; Bestandteil des Atoms.

Die Elektronenladung beträgt 1.6021892. 10 -19 Cl

4.803242. 10 -10 Einheiten SGSE

Die Masse eines Elektrons beträgt 9,109534. 10 -31 kg

Spezifische Gebühr e / m e 1.7588047. 10 11 cl. kg -1

Der Elektronenspin beträgt 1/2 (in Einheiten von h) und hat zwei Projektionen ± 1/2; Elektronen gehorchen der Fermi-Dirac-Statistik, Fermionen. Sie unterliegen dem Pauli-Ausschlussprinzip.

Das magnetische Moment des Elektrons beträgt - 1,00116 m b, wobei m b das Bohrsche Magneton ist.

Elektron stabiles Teilchen... Nach experimentellen Daten beträgt die Lebensdauer t e > 2. 10 22 Jahre alt.

Beteiligt sich nicht an starken Wechselwirkungen, Lepton. Die moderne Physik betrachtet das Elektron als echtes Elementarteilchen ohne Struktur und Größe. Wenn letztere von Null verschieden sind, dann ist der Elektronenradius r e< 10 -18 м

1.Hintergrund der Entdeckung

Die Entdeckung des Elektrons war das Ergebnis zahlreicher Experimente. Zu Beginn des XX Jahrhunderts. die Existenz des Elektrons wurde in einer Reihe unabhängiger Experimente nachgewiesen. Aber trotz des kolossalen experimentellen Materials, das von ganzen nationalen Schulen angehäuft wurde, blieb das Elektron ein hypothetisches Teilchen, weil die Erfahrung eine Reihe grundlegender Fragen noch nicht beantwortet hatte. Tatsächlich dauerte die "Entdeckung" des Elektrons mehr als ein halbes Jahrhundert und wurde 1897 nicht abgeschlossen; viele Wissenschaftler und Erfinder nahmen daran teil.

Die Unsicherheit war an einem entscheidenden Punkt. Zuerst erschien das Elektron als Ergebnis der atomistischen Auslegung der Elektrolysegesetze, dann wurde es in einer Gasentladung entdeckt. Es war nicht klar, ob sich die Physik tatsächlich mit demselben Objekt beschäftigte. Eine große Gruppe skeptischer Naturwissenschaftler glaubte, dass die Elementarladung der statistische Durchschnitt von Ladungen unterschiedlichster Größenordnung ist. Darüber hinaus ergab keines der Experimente zur Messung der Elektronenladung streng wiederholte Werte.
Es gab Skeptiker, die die Entdeckung des Elektrons im Allgemeinen ignorierten. Akademiker A. F. Ioffe in seinen Memoiren über seinen Lehrer V.K. Röntgen schrieb: „Vor 1906 - 1907. das Wort Elektron hätte am Physikalischen Institut der Universität München nicht ausgesprochen werden dürfen. Röntgen hielt es für eine unbewiesene Hypothese, die oft ohne ausreichende Begründung und unnötig verwendet wurde.

Die Frage nach der Masse des Elektrons ist nicht geklärt, es ist nicht nachgewiesen, dass sowohl auf Leitern als auch auf Dielektrika Ladungen aus Elektronen bestehen. Der Begriff "Elektron" hatte keine eindeutige Interpretation, da das Experiment die Struktur des Atoms noch nicht enthüllt hatte (Rutherfords Planetenmodell erschien 1911 und Bohrs Theorie 1913).

In theoretische Konstruktionen ist das Elektron noch nicht eingegangen. Die Elektronentheorie von Lorentz weist eine kontinuierlich verteilte Ladungsdichte auf. In der von Drude entwickelten Theorie der metallischen Leitfähigkeit ging es um diskrete Ladungen, aber das waren willkürliche Ladungen, deren Wert keine Beschränkungen auferlegte.

Das Elektron hat den Rahmen der "reinen" Wissenschaft noch nicht überschritten. Erinnern wir uns, dass die erste elektronische Lampe erst 1907 auftauchte. Um vom Glauben zur Überzeugung zu gelangen, war es zunächst notwendig, das Elektron zu isolieren, eine Methode zur direkten und genauen Messung der Elementarladung zu erfinden.

Die Lösung dieses Problems ließ nicht lange auf sich warten. 1752 wurde die Idee der Diskretion der elektrischen Ladung erstmals von B. Franklin ausgedrückt. Die Diskretheit von Ladungen wurde experimentell durch die 1834 von M. Faraday entdeckten Elektrolysegesetze belegt. Der Zahlenwert einer Elementarladung (der kleinsten in der Natur vorkommenden elektrischen Ladung) wurde theoretisch auf der Grundlage der Elektrolysegesetze mit der Avogadro-Zahl berechnet . R. Milliken führte in den Jahren 1908 - 1916 in klassischen Experimenten eine direkte experimentelle Messung der Elementarladung durch. Diese Experimente lieferten auch den unwiderlegbaren Beweis für den Atomismus der Elektrizität. Nach den Grundkonzepten der Elektronentheorie entsteht die Ladung eines Körpers durch eine Änderung der Anzahl der darin enthaltenen Elektronen (oder positiver Ionen, deren Ladungswert ein Vielfaches der Elektronenladung ist). Daher muss sich die Ladung eines jeden Körpers abrupt und in Abschnitten ändern, die eine ganze Zahl von Elektronenladungen enthalten. Nachdem R. Millikan experimentell die diskrete Natur der Änderung der elektrischen Ladung festgestellt hatte, konnte er die Existenz von Elektronen bestätigen und die Größe der Ladung eines Elektrons (Elementarladung) mit der Methode der Öltropfen bestimmen. Die Methode basiert auf der Untersuchung der Bewegung geladener Öltröpfchen in einem gleichförmigen elektrischen Feld bekannter Stärke E.

2.Entdeckung des Elektrons:

Wenn wir ignorieren, was der Entdeckung des ersten Elementarteilchens - dem Elektron - vorausging und was dieses herausragende Ereignis begleitete, können wir kurz sagen: 1897 maß der berühmte englische Physiker THOMSON Joseph John (1856-1940) die spezifische Ladung q / m Kathodenstrahlteilchen - "Korpuskel", wie er sie nannte, nach der Ablenkung von Kathodenstrahlen *) im elektrischen und Magnetfelder.

Durch den Vergleich der erhaltenen Zahl mit der damals bekannten spezifischen Ladung eines einwertigen Wasserstoffions kam er durch indirekte Schlussfolgerungen zu dem Schluss, dass die Masse dieser Teilchen, die später "Elektronen" genannt wurden, viel geringer ist (mehr als tausendmal ) die Masse des leichtesten Wasserstoffions.

Im selben Jahr, 1897, stellte er die Hypothese auf, dass Elektronen ein integraler Bestandteil von Atomen sind und Kathodenstrahlen keine Atome sind oder nicht elektromagnetische Strahlung, wie einige Forscher von den Eigenschaften von Strahlen glaubten. Thomson schrieb: "Die Kathodenstrahlen stellen also einen neuen Zustand der Materie dar, der sich wesentlich vom üblichen gasförmigen Zustand unterscheidet ...; in diesem neuen Zustand ist die Materie die Substanz, aus der alle Elemente aufgebaut sind."

Seit 1897 begann sich das Korpuskularmodell der Kathodenstrahlen durchzusetzen, obwohl es eine Vielzahl von Urteilen über die Natur der Elektrizität gab. So glaubte der deutsche Physiker E. Wichert, dass "Elektrizität etwas Imaginäres ist, das nur in Gedanken existiert", und der berühmte englische Physiker Lord Kelvin schrieb im selben Jahr, 1897, über Elektrizität als eine Art "kontinuierliche Flüssigkeit".

Thomsons Idee von Kathodenstrahl-Korpuskeln als Hauptbestandteilen des Atoms stieß nicht auf große Begeisterung. Einige seiner Kollegen dachten, er rätselhaft, als er vorschlug, die Teilchen der Kathodenstrahlen als mögliche Bestandteile des Atoms zu betrachten. Die wahre Rolle der Thomson-Körperchen in der Struktur des Atoms konnte in Kombination mit den Ergebnissen anderer Studien, insbesondere mit den Ergebnissen der Spektrenanalyse und der Untersuchung der Radioaktivität, verstanden werden.

Am 29. April 1897 überbrachte Thomson seine berühmte Botschaft bei einem Treffen der Royal Society of London. Genaue Uhrzeit die Entdeckung des Elektrons - Tag und Stunde - kann wegen seiner Originalität nicht benannt werden. Diese Veranstaltung war das Ergebnis langjähriger Arbeit von Thomson und seinen Mitarbeitern. Weder Thomson noch sonst jemand haben je ein Elektron im wahrsten Sinne des Wortes beobachtet, niemand war in der Lage, ein einzelnes Teilchen aus einem Strahl von Kathodenstrahlen zu isolieren und seine spezifische Ladung zu messen. Der Autor der Entdeckung ist J.J. Thomson, weil seine Ideen über das Elektron den modernen sehr nahe kamen. 1903 schlug er eines der ersten Atommodelle vor - "Rosinenpudding", und 1904 schlug er vor, dass Elektronen in einem Atom in Gruppen unterteilt werden und verschiedene Konfigurationen bilden, die die Periodizität bestimmen chemische Elemente.

Der Fundort ist genau bekannt - das Cavendish Laboratory (Cambridge, UK). 1870 von J.C. Maxwell gegründet, wurde es in den nächsten hundert Jahren zur "Wiege" einer ganzen Kette brillanter Entdeckungen auf verschiedenen Gebieten der Physik, insbesondere in der Atom- und Kernphysik. Ihre Direktoren waren: Maxwell J.K. - von 1871 bis 1879 Lord Rayleigh - von 1879 bis 1884 Thomson J.J. - von 1884 bis 1919 Rutherford E. - von 1919 bis 1937 Bragg L. - von 1938 bis 1953; Stellvertretender Direktor 1923-1935 - Chadwick J.

Wissenschaftlich experimentelle Forschung wurde von einem Wissenschaftler oder einer kleinen Gruppe in einer Atmosphäre kreativer Suche durchgeführt. Laurence Bragg erinnerte sich später an seine Arbeit im Jahr 1913 mit seinem Vater Henry Bragg: „Es war eine wunderbare Zeit, in der fast jede Woche neue aufregende Ergebnisse erzielt wurden, wie die Entdeckung neuer goldhaltiger Gebiete, in denen Nuggets direkt vom Boden aufgenommen werden können.“ . der Beginn des Krieges *), der unsere gemeinsame Arbeit beendete.“

3.Methoden zum Öffnen eines Elektrons:

3.1 Thomsons Erfahrung

Joseph John Thomson Joseph John Thomson, 1856-1940

Englischer Physiker, besser bekannt als J.J. Thomson. Geboren in Cheetham Hill, einem Vorort von Manchester, als Sohn eines Antiquariats und Antiquars. 1876 erhielt er ein Stipendium für ein Studium in Cambridge. Von 1884 bis 1919 war er Professor am Department of Experimental Physics der University of Cambridge und gleichzeitig Leiter des Cavendish Laboratory, das durch Thomsons Bemühungen zu einem der berühmtesten Forschungszentren der Welt wurde. Gleichzeitig war er 1905-1918 Professor am Royal Institute in London. Nobelpreisträger für Physik 1906 mit der Formulierung "für das Studium des Stromdurchgangs durch Gase", die natürlich die Entdeckung des Elektrons einschließt. Thomsons Sohn George Paget Thomson (1892-1975) wurde schließlich auch Nobelpreisträger in Physik - 1937 für die experimentelle Entdeckung der Elektronenbeugung an Kristallen.

1897 wurde der junge englische Physiker J.J. Thomson für Jahrhunderte als Entdecker des Elektrons berühmt. In seinem Experiment verwendete Thomson eine verbesserte Kathodenstrahlröhre, deren Design durch elektrische Spulen ergänzt wurde, die (gemäß dem Ampere-Gesetz) ein Magnetfeld in der Röhre erzeugten, und einen Satz paralleler elektrischer Kondensatorplatten, die ein elektrisches Feld erzeugten innerhalb der Röhre. Dadurch war es möglich, das Verhalten von Kathodenstrahlen unter dem Einfluss von magnetischen und elektrischen Feldern zu studieren.

Unter Verwendung eines neuen Röhrendesigns hat Thomson durchweg gezeigt, dass: (1) Kathodenstrahlen in einem magnetischen Feld in Abwesenheit eines elektrischen abgelenkt werden; (2) Kathodenstrahlen werden in einem elektrischen Feld in Abwesenheit eines magnetischen Feldes abgelenkt; und (3) unter gleichzeitiger Einwirkung von elektrischen und magnetischen Feldern ausgeglichener Intensität, die in Richtungen ausgerichtet sind, die getrennt Abweichungen in entgegengesetzte Richtungen verursachen, breiten sich die Kathodenstrahlen in einer geraden Linie aus, d. h. die Wirkung der beiden Felder ist gegenseitig ausgeglichen.

Thomson fand heraus, dass die Beziehung zwischen elektrischen und magnetischen Feldern, bei der ihre Wirkung ausgeglichen ist, von der Geschwindigkeit abhängt, mit der sich die Teilchen bewegen. Durch eine Reihe von Messungen konnte Thomson die Bewegungsgeschwindigkeit der Kathodenstrahlen bestimmen. Es stellte sich heraus, dass sie sich viel langsamer als die Lichtgeschwindigkeit bewegen, woraus folgte, dass Kathodenstrahlen nur Teilchen sein können, da sich jede elektromagnetische Strahlung, einschließlich des Lichts selbst, mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet (siehe Spektrum elektromagnetischer Strahlung). Dies sind unbekannte Teilchen. Thomson nannte "Korpuskeln", aber bald wurden sie "Elektronen" genannt.

Es wurde sofort klar, dass Elektronen in der Zusammensetzung von Atomen vorhanden sein müssen – woher würden sie sonst kommen? Der 30. April 1897 - das Datum, an dem Thomson seine Ergebnisse auf einer Sitzung der Royal Society of London veröffentlichte - gilt als der Geburtstag des Elektrons. Und an diesem Tag gehörte die Idee der "Unteilbarkeit" von Atomen der Vergangenheit an (siehe Atomtheorie des Aufbaus der Materie). Zusammen mit der etwas mehr als zehn Jahre später folgenden Entdeckung des Atomkerns (siehe Rutherfords Experiment) legte die Entdeckung des Elektrons den Grundstein für das moderne Atommodell.

Die oben beschriebene "Kathode" bzw. Kathodenstrahlröhre wurde zu den einfachsten Vorläufern moderner Fernsehbildröhren und Computermonitore, bei denen streng kontrolliert Elektronenmengen unter dem Einfluss von Variablen aus der Oberfläche einer heißen Kathode herausgeschlagen werden Magnetfelder lenken in genau festgelegten Winkeln ab und bombardieren die phosphoreszierenden Zellen von Bildschirmen, die sich auf ihnen bilden scharfes Bild durch den photoelektrischen Effekt entstehen, dessen Entdeckung auch ohne unsere Kenntnis der wahren Natur der Kathodenstrahlen unmöglich wäre.

3.2 Rutherfords Erfahrung

Ernest Rutherford, Erster Baron Rutherford von Nelson, 1871-1937

neuseeländischer Physiker. Geboren in Nelson als Sohn eines Handwerkers. Gewann ein Stipendium für ein Studium an der University of Cambridge in England. Nach seinem Abschluss wurde er an die kanadische McGill University berufen, wo er zusammen mit Frederick Soddy (1877-1966) die Grundgesetze des Phänomens Radioaktivität aufstellte, wofür ihm 1908 der Nobelpreis für Chemie verliehen wurde. Bald wechselte der Wissenschaftler an die University of Manchester, wo Hans Geiger (1882-1945) unter seiner Leitung seinen berühmten Geigerzähler erfand, mit der Erforschung der Struktur des Atoms begann und 1911 die Existenz des Atomkerns entdeckte. Während des Ersten Weltkriegs beschäftigte er sich mit der Entwicklung von Sonaren (akustischen Radaren) zur Erkennung feindlicher U-Boote. 1919 wurde er zum Professor für Physik und zum Direktor des Cavendish Laboratory an der Universität Cambridge ernannt und entdeckte im selben Jahr den Kernzerfall durch Beschuss mit hochenergetischen schweren Teilchen. In diesem Amt blieb Rutherford bis zu seinem Lebensende, während er viele Jahre als Präsident der Royal Scientific Society tätig war. Begraben in der Westminster Abbey neben Newton, Darwin und Faraday.

Ernest Rutherford ist insofern ein einzigartiger Wissenschaftler, als er seine wichtigsten Entdeckungen nach der Verleihung des Nobelpreises machte. 1911 gelang ihm ein Experiment, das es Wissenschaftlern nicht nur erlaubte, tief in das Atom zu blicken und sich ein Bild von seiner Struktur zu machen, sondern auch zu einem Vorbild für Anmut und Designtiefe wurde.

Verwenden von natürliche Quelle Strahlung baute Rutherford eine Kanone, die einen gerichteten und fokussierten Teilchenstrom abgab. Die Waffe war eine Bleibox mit einem schmalen Schlitz, in die radioaktives Material gelegt wurde. Dadurch wurden die von der radioaktiven Substanz in alle Richtungen bis auf eine emittierten Teilchen (in diesem Fall Alphateilchen, bestehend aus zwei Protonen und zwei Neutronen) vom Bleischild absorbiert und es flog nur ein gerichteter Strahl von Alphateilchen durch den Schlitz heraus.

Erfahrungsschema

Im weiteren Verlauf des Strahls befanden sich mehrere weitere Bleischirme mit schmalen Schlitzen, die von strikt abweichende Partikel abschirmten

Richtung gegeben. Als Ergebnis flog ein perfekt fokussierter Strahl von Alphateilchen auf das Ziel zu, und das Ziel selbst war eine dünne Goldfolie. Der Alphastrahl traf sie. Nach der Kollision mit den Folienatomen setzten die Alphateilchen ihren Weg fort und trafen auf einen hinter dem Target installierten Leuchtschirm, auf dem beim Auftreffen von Alphateilchen Blitze aufgezeichnet wurden. Aus ihnen konnte der Experimentator abschätzen, in welcher Menge und in welchem Ausmaß Alphateilchen durch Kollisionen mit Folienatomen von der geradlinigen Bewegungsrichtung abweichen.

Rutherford bemerkte jedoch, dass keiner seiner Vorgänger auch nur versucht hatte, experimentell zu testen, ob einige Alphateilchen unter sehr großen Winkeln abgelenkt wurden. Das Rosinengittermodell erlaubte einfach nicht die Existenz von so dichten und schweren Strukturelementen im Atom, dass sie schnelle Alphateilchen in signifikanten Winkeln ablenken konnten, also machte sich niemand die Mühe, diese Möglichkeit zu testen. Rutherford bat einen seiner Studenten, die Anlage so umzurüsten, dass man die Streuung von Alphateilchen bei großen Ablenkwinkeln beobachten konnte - nur um sein Gewissen zu bereinigen, um diese Möglichkeit komplett auszuschließen. Der Detektor war ein mit Natriumsulfid beschichteter Bildschirm, ein Material, das einen fluoreszierenden Blitz abgibt, wenn ein Alphateilchen darauf trifft. Stellen Sie sich die Überraschung nicht nur des Studenten, der das Experiment direkt durchführte, sondern auch von Rutherford selbst vor, als sich herausstellte, dass einige Teilchen in Winkeln bis zu 180 ° abgelenkt werden!

Das von Rutherford nach den Ergebnissen des Experiments gezeichnete Bild des Atoms ist uns heute gut bekannt. Ein Atom besteht aus einem superdichten, kompakten Kern, der eine positive Ladung trägt, und aus negativ geladenen leichten Elektronen um ihn herum. Später lieferten Wissenschaftler eine zuverlässige theoretische Grundlage für dieses Bild (siehe Bora Atom), aber alles begann mit einem einfachen Experiment mit einer kleinen Probe radioaktiven Materials und einem Stück Goldfolie.

3.2 Methode Milliken

3.2.1. Kurze Biographie:

Robert Millikan wurde 1868 in Illinois als Sohn einer armen Priesterfamilie geboren. Seine Kindheit verbrachte er in der Provinzstadt Macvocket, wo dem Sport viel Aufmerksamkeit geschenkt und schlecht unterrichtet wurde. Ein Gymnasialdirektor, der Physik unterrichtete, sagte zum Beispiel zu seinen jungen Schülern: „Wie kann man aus Wellen Geräusche machen? Quatsch, Jungs, das ist alles Quatsch!"

Das Oberdeen College war nicht besser, aber Millikan, der keine finanzielle Unterstützung hatte, musste in der High School selbst Physik unterrichten. In Amerika gab es zu dieser Zeit nur zwei aus dem Französischen übersetzte Lehrbücher der Physik, und der talentierte junge Mann hatte keine Schwierigkeiten, sie zu studieren und erfolgreich den Unterricht zu leiten. 1893 trat er in die Columbia University ein und ging dann zum Studium nach Deutschland.

Millikan war 28 Jahre alt, als er von A. Michelson das Angebot erhielt, eine Assistentenstelle an der University of Chicago zu übernehmen. Anfangs war er hier fast ausschließlich pädagogisch tätig und begann erst im Alter von vierzig Jahren mit wissenschaftlichen Forschungen, die ihm weltweiten Ruhm einbrachten.

3.2.2. Erste Erfahrungen und Problemlösungen:

Die ersten Experimente liefen auf folgendes hinaus. Zwischen den Platten des Flachkondensators, an die eine Spannung von 4000 V angelegt wurde, entstand eine Wolke, bestehend aus auf den Ionen abgelagerten Wassertröpfchen. Es wurde zuerst beobachtet, dass die Spitze der Wolke in Abwesenheit eines elektrischen Feldes fällt. Dann wurde bei eingeschalteter Spannung eine Wolke erzeugt. Der Fall der Wolke geschah unter dem Einfluss von Schwerkraft und elektrischer Kraft.
Das Verhältnis der Kraft, die auf einen Tropfen in einer Wolke einwirkt, zu der Geschwindigkeit, die er erreicht, ist im ersten und zweiten Fall gleich. Im ersten Fall ist die Kraft mg, im zweiten mg + qE, wobei q die Ladung des Tropfens ist, E die elektrische Feldstärke. Ist die Geschwindigkeit im ersten Fall gleich υ 1 im zweiten υ 2, dann

Da wir die Abhängigkeit der Wolkenfallgeschwindigkeit υ von der Luftviskosität kennen, können wir die erforderliche Ladung q berechnen. Diese Methode lieferte jedoch nicht die gewünschte Genauigkeit, da sie hypothetische Annahmen enthielt, die sich der Kontrolle des Experimentators entzogen.

Um die Genauigkeit der Messungen zu erhöhen, musste zunächst eine Möglichkeit gefunden werden, die bei der Messung zwangsläufig auftretende Verdunstung der Wolke zu berücksichtigen.

Ausgehend von diesem Problem entwickelte Millikan die klassische Tropfenmethode, die eine Reihe unerwarteter Möglichkeiten eröffnete. Die Geschichte der Erfindung überlassen wir dem Autor selbst:
„Als ich erkannte, dass die Verdampfungsrate der Tröpfchen unbekannt blieb, versuchte ich, eine Methode zu entwickeln, die diesen unbestimmten Wert vollständig ausschließt. Mein Plan war wie folgt. In früheren Experimenten konnte das elektrische Feld die Fallgeschwindigkeit der Wolkenspitze unter dem Einfluss der Schwerkraft nur geringfügig erhöhen oder verringern. Nun wollte ich dieses Feld so verstärken, dass die Wolkenoberseite auf konstanter Höhe bleibt. In diesem Fall wurde es möglich, die Verdunstungsrate der Wolke genau zu bestimmen und in den Berechnungen zu berücksichtigen.“

Um diese Idee umzusetzen, konstruierte Millikan einen kleinen Akku, der eine Spannung von bis zu 10 4 V lieferte (für die damalige Zeit eine herausragende Leistung des Experimentators). Sie musste ein Feld schaffen, das stark genug war, damit die Wolke, wie der "Sarg von Mohammed", in der Schwebe gehalten werden konnte. „Als ich alles fertig hatte“, sagt Millikan, und als sich die Wolke bildete, drehte ich den Schalter und die Wolke war im elektrischen Feld. Und in diesem Moment schmolz es vor meinen Augen, das heißt, von der ganzen Wolke war nicht einmal ein kleines Stück übrig geblieben, das mit Hilfe eines optischen Kontrollgeräts beobachtet werden konnte, wie Wilson und ich es tun wollten. Zuerst schien es mir, als ob das spurlose Verschwinden der Wolke im elektrischen Feld zwischen der oberen und unteren Platte das Experiment vergeblich endete ... neue Idee. Sie führte zu der berühmten Tropfenmethode. „Wiederholte Experimente“, schreibt Millikan, „haben gezeigt, dass die Wolke, nachdem sie sich in einem starken elektrischen Feld auflöst, an ihrer Stelle mehrere separate Wassertröpfchen waren zu erkennen"(von mir betont. - V. D.). Das "erfolglose" Experiment führte zur Entdeckung der Möglichkeit, das Gleichgewicht zu halten und einzelne Tröpfchen ausreichend lange zu beobachten.

Doch während des Beobachtungszeitraums änderte sich die Masse des Wassertröpfchens durch Verdunstung deutlich, und Millikan wechselte nach vielen Tagen der Suche zu Experimenten mit Öltröpfchen.

Nach 7 oder 8 Minuten. die Wolke verflüchtigt sich, und im Sichtfeld verbleiben einige Tropfen, deren Ladung dem angezeigten Kräftegleichgewicht entspricht.

Millikan beobachtete diese Tropfen als deutliche helle Punkte. „Die Geschichte dieser Tropfen verläuft normalerweise so“, schreibt er: „Bei einem leichten Überwiegen der Schwerkraft über die Feldkraft beginnen sie langsam zu fallen, aber da sie allmählich verdunsten, hört ihre Abwärtsbewegung bald auf, und sie werden ziemlich lange bewegungslos. ... Dann beginnt sich das Feld durchzusetzen und die Tropfen beginnen langsam zu steigen. Am Ende ihrer Lebensdauer im Raum zwischen den Platten wird diese Aufwärtsbewegung sehr stark beschleunigt, und sie werden mit hoher Geschwindigkeit von der oberen Platte angezogen."

3.2.3. Installationsbeschreibung:

Das Schema des Millikan-Apparats, mit dessen Hilfe 1909 entscheidende Ergebnisse erzielt wurden, ist in Abbildung 17 dargestellt.

Die Kondensatorplatten wurden vom Akku B mit einer Spannung von 10 4 V versorgt, mit einem Schalter konnten die Platten kurzgeschlossen und damit das elektrische Feld zerstört werden.

Öltropfen, die zwischen die Platten M und N fielen, wurden von einer starken Quelle beleuchtet. Das Verhalten der Tropfen wurde senkrecht zur Richtung der Strahlen durch das Teleskop beobachtet.

Mit Hilfe einer speziellen Vorrichtung wurde das Gas durch Absenken des Kolbens entspannt. In 1 - 2 s nach der Expansion wurde das Radium entfernt oder durch einen Bleischirm verdeckt. Dann wurde das elektrische Feld eingeschaltet und die Beobachtung der Tropfen im Teleskop begann. Das Rohr hatte eine Skala, auf der man die vom Tropfen zurückgelegte Strecke für eine bestimmte Zeit abzählen konnte. Die Zeit wurde von einer genauen Uhr mit Schloss aufgezeichnet.

Bei Beobachtungen entdeckte Millikan ein Phänomen, das als Schlüssel für die ganze Reihe nachfolgender genauer Messungen einzelner Elementarladungen diente.

„Bei der Arbeit an schwebenden Tröpfchen“, schreibt Millikan, „vergaß ich mehrmals, sie vor den Strahlen des Radiums zu schützen. Dann bemerkte ich zufällig, dass von Zeit zu Zeit einer der Tropfen plötzlich seine Ladung änderte und sich entlang des Feldes oder dagegen zu bewegen begann, wobei er offensichtlich im ersten Fall ein positives und im zweiten Fall ein negatives Ion einfing. Dies eröffnete die Möglichkeit, nicht nur die Ladungen einzelner Tropfen, wie ich es bis dahin getan hatte, sondern auch die Ladung eines einzelnen atmosphärischen Ions mit Sicherheit zu messen.

Durch zweimaliges Messen der Geschwindigkeit desselben Tropfens, einmal vor und das zweite Mal nach dem Einfangen des Ions, konnte ich natürlich die Eigenschaften des Tropfens und des Mediums vollständig ausschließen und nur mit einer proportionalen Größe arbeiten zur Ladung des eingefangenen Ions ”.

3.2.4. Berechnung der Grundgebühr:

Die Elementarladung wurde von Millikan basierend auf den folgenden Überlegungen berechnet. Die Geschwindigkeit des Tropfens ist proportional zur auf ihn einwirkenden Kraft und hängt nicht von der Ladung des Tropfens ab.
Fällt ein Tropfen nur unter Einwirkung der Schwerkraft mit einer Geschwindigkeit υ zwischen die Platten des Kondensators, dann

Wenn das Feld gegen die Schwerkraft gerichtet ist, ist die wirkende Kraft die Differenz qE - mg, wobei q die Ladung des Tropfens ist, E der Modul der Feldstärke.

Die Droprate ist gleich:

υ 2 = k (qE-mg) (2)

Wenn wir die Gleichheit (1) durch (2) teilen, erhalten wir

Von hier

Der Tropfen habe ein Ion eingefangen und seine Ladung sei gleich q ", und die Bewegungsgeschwindigkeit 2. Die Ladung dieses eingefangenen Ions wird mit e bezeichnet.

Dann ist e = q" – q.

Mit (3) erhalten wir

Der Wert ist für einen gegebenen Tropfen konstant.

3.2.5. Schlussfolgerungen aus der Millikan-Methode

Folglich ist jede vom Tropfen eingefangene Ladung proportional zur Geschwindigkeitsdifferenz (υ "2 - υ 2), mit anderen Worten, proportional zur Änderung der Tropfengeschwindigkeit aufgrund des Einfangens eines Ions! Zahlreiche Beobachtungen haben gezeigt, dass Gültigkeit von Formel (4) Es stellte sich heraus, dass sich der Wert von e nur sprunghaft ändern kann!Ladungen e, 2e, 3e, 4e usw. werden immer beobachtet.

„In vielen Fällen“, schreibt Millikan, „wurde der Abfall fünf oder sechs Stunden lang beobachtet, und während dieser Zeit fing er nicht acht oder zehn Ionen ein, sondern Hunderte davon. Insgesamt habe ich auf diese Weise den Einfang von vielen Tausend Ionen beobachtet, und in allen Fällen war die eingefangene Ladung ... entweder genau gleich der kleinsten aller eingefangenen Ladungen oder gleich einem kleinen ganzzahligen Vielfachen dieses Wertes . Dies ist ein direkter und unwiderlegbarer Beweis dafür, dass das Elektron kein „statistischer Durchschnitt“ ist, sondern dass alle elektrischen Ladungen der Ionen entweder genau gleich der Elektronenladung sind oder kleine ganzzahlige Vielfache dieser Ladung darstellen.“

Atomismus, Diskretion oder, modern ausgedrückt, die Quantisierung einer elektrischen Ladung ist also eine experimentelle Tatsache geworden. Nun galt es zu zeigen, dass das Elektron sozusagen allgegenwärtig ist. Jede elektrische Ladung in einem Körper beliebiger Natur ist die Summe derselben Elementarladungen.

Millikans Methode ermöglichte es, diese Frage eindeutig zu beantworten. In den ersten Experimenten wurden Ladungen erzeugt, indem neutrale Gasmoleküle mit einem Strom radioaktiver Strahlung ionisiert wurden. Die Ladung der von den Tröpfchen eingefangenen Ionen wurde gemessen.

Beim Versprühen von Flüssigkeit mit einer Spritzpistole werden die Tröpfchen durch Reibung elektrisiert. Dies war bereits im 19. Jahrhundert bekannt. Sind diese Ladungen genauso quantisiert wie die Ladungen der Ionen? Millikan "wiegt" die Tröpfchen nach dem Sprühen und misst die Ladungen auf die oben beschriebene Weise. Die Erfahrung zeigt dieselbe Diskretion der elektrischen Ladung.

Durch Versprühen von Öltropfen (Dielektrikum), Glycerin (Halbleiter), Quecksilber (Leiter) beweist Millikan, dass Ladungen auf Körpern jeglicher Natur ausnahmslos aus einzelnen Elementaranteilen von streng konstantem Wert bestehen. Millikan fasst 1913 die Ergebnisse zahlreicher Experimente zusammen und gibt folgenden Wert für die Elementarladung an: e = 4,774. 10 -10 Einheiten CGSE-Gebühr. So entstand eine der wichtigsten Konstanten der modernen Physik. Die Bestimmung der elektrischen Ladung ist zu einer einfachen Rechenaufgabe geworden.

3.4 Compton-Bildgebungsverfahren:

Eine große Rolle bei der Stärkung der Vorstellung von der Realität des Elektrons spielte die Entdeckung von Ch.T.R. Wilson über den Effekt der Kondensation von Wasserdampf auf Ionen, der zur Möglichkeit führte, Partikelspuren zu fotografieren.

Sie sagen, dass A. Compton in der Vorlesung einen skeptischen Zuhörer in keiner Weise von der Realität der Existenz von Mikropartikeln überzeugen konnte. Er bestand darauf, dass er nur glauben würde, wenn er sie mit eigenen Augen sah.
Dann zeigte Compton ein Foto mit einer Alpha-Teilchen-Spur, daneben war ein Fingerabdruck. "Weißt du was das ist?" fragte Compton. „Finger“, antwortete der Zuhörer. "In diesem Fall", erklärte Compton feierlich, "ist dieser Lichtstreifen das Teilchen."
Die Fotografien der Elektronenspuren zeigten nicht nur die Realität der Elektronen. Sie bestätigten die Annahme über die geringe Größe der Elektronen und ermöglichten es, die Ergebnisse theoretischer Berechnungen, in denen der Elektronenradius auftrat, mit Experimenten zu vergleichen. Die von Lenard initiierten Experimente zur Untersuchung des Durchdringungsvermögens von Kathodenstrahlen zeigten, dass sehr schnelle Elektronen, die von radioaktiven Stoffen emittiert werden, in Form von geraden Linien im Gas Spuren hinterlassen. Die Spurlänge ist proportional zur Elektronenenergie. Fotografien von hochenergetischen Alphateilchenspuren zeigen, dass die Spuren aus einer großen Anzahl von Punkten bestehen. Jeder Punkt ist ein Wassertropfen, der auf einem Ion erscheint und durch den Zusammenstoß eines Elektrons mit einem Atom entsteht. Wenn wir die Größe der Atome und ihre Konzentration kennen, können wir die Anzahl der Atome berechnen, die das α-Teilchen in einer bestimmten Entfernung passieren muss. Eine einfache Rechnung zeigt, dass ein α-Teilchen etwa 300 Atome passieren muss, bevor es auf seinem Weg auf eines der Elektronen der Atomhülle trifft und ionisiert.

Diese Tatsache zeigt überzeugend, dass das Volumen der Elektronen ein vernachlässigbarer Bruchteil des Volumens eines Atoms ist. Die Bahn eines niederenergetischen Elektrons ist gekrümmt, daher wird ein langsames Elektron durch ein intraatomares Feld abgelenkt. Es produziert mehr Ionisationsakte auf seinem Weg.

Aus der Streutheorie können Daten gewonnen werden, um die Ablenkwinkel als Funktion der Elektronenenergie abzuschätzen. Diese Daten werden durch die Analyse realer Spuren gut bestätigt.Das Zusammentreffen von Theorie und Experiment hat die Idee des Elektrons als kleinstes Teilchen der Materie gestärkt.

Abschluss:

Die Messung der elementaren elektrischen Ladung eröffnete die Möglichkeit der präzisen Bestimmung einer Reihe der wichtigsten physikalischen Konstanten.
Die Kenntnis des Wertes von e ermöglicht es automatisch, den Wert der Grundkonstanten - der Avogadro-Konstante - zu bestimmen. Vor Millikans Experimenten gab es nur grobe Schätzungen der Avogadro-Konstante, die durch die kinetische Gastheorie gegeben wurden. Diese Schätzungen basierten auf Berechnungen des durchschnittlichen Radius eines Luftmoleküls und variierten in einem ziemlich weiten Bereich von 2. 10 23 bis 20. 10 23 1 / mol.

Wenn die Masse der abgelagerten Substanz einem Mol entspricht,

dann ist Q = F die Faraday-Konstante und F = N 0 e, woraus:

Offensichtlich ist die Genauigkeit der Bestimmung der Avogadro-Konstante durch die Genauigkeit gegeben, mit der die Elektronenladung gemessen wird. Die Praxis forderte eine Erhöhung der Genauigkeit der Bestimmung der Fundamentalkonstanten, und dies war einer der Anreize, die Methode zur Messung des elektrischen Ladungsquantums weiter zu verbessern. Diese Arbeit, die bereits rein messtechnischer Natur ist, wird bis heute fortgesetzt.

Die genauesten Werte sind derzeit:

e = (4,8029 ± 0,0005) 10 -10. Einheiten CGSE-Gebühr;

N 0 = (6,0230 ± 0,0005) 10 23 1 / mol.

Bei Kenntnis von N o ist es möglich, die Anzahl der Gasmoleküle in 1 cm 3 zu bestimmen, da das von 1 Mol Gas eingenommene Volumen eine bereits bekannte Konstante ist.

Die Kenntnis der Anzahl der Gasmoleküle in 1 cm 3 wiederum ermöglichte es, die durchschnittliche kinetische Energie der thermischen Bewegung eines Moleküls zu bestimmen. Schließlich kann aus der Elektronenladung die Planck-Konstante und die Stefan-Boltzmann-Konstante im Wärmestrahlungsgesetz bestimmt werden.

Details Kategorie: Elektrizität und Magnetismus Veröffentlicht am 08.06.2015 05:51 Zugriffe: 6694

Eine der fundamentalen Konstanten der Physik ist die elementare elektrische Ladung. Dies ist eine skalare Größe, die die Fähigkeit physikalischer Körper charakterisiert, an elektromagnetischer Wechselwirkung teilzunehmen.

Als elementare elektrische Ladung wird die kleinste positive oder negative Ladung angesehen, die nicht geteilt werden kann. Seine Größe ist gleich der Größe der Elektronenladung.

Die Tatsache, dass jede in der Natur vorkommende elektrische Ladung immer einer ganzen Zahl von Elementarladungen entspricht, wurde 1752 von dem berühmten Politiker Benjamin Franklin vorgeschlagen, einem Politiker und Diplomaten, der auch wissenschaftlich und erfinderisch tätig war und als erster Amerikaner Mitglied wurde von Russische Akademie Wissenschaften.

Benjamin Franklin

Wenn Franklins Annahme richtig ist und die elektrische Ladung eines geladenen Körpers oder Körpersystems aus einer ganzen Zahl von Elementarladungen besteht, dann kann sich diese Ladung abrupt um einen Betrag ändern, der eine ganze Zahl von Elektronenladungen enthält.

Erstmals gelang es einem amerikanischen Wissenschaftler, Professor an der University of Chicago, Robert Millikan, dies zu bestätigen und die Elektronenladung empirisch recht genau zu bestimmen.

Millikans Erfahrung

Millikans Experiment-Übersicht

Millikan führte sein erstes berühmtes Öltropfenexperiment 1909 mit seinem Assistenten Harvey Fletcher durch. Sie sagen, dass sie ursprünglich geplant hatten, das Experiment mit Hilfe von Wassertröpfchen durchzuführen, aber sie verdampften in wenigen Sekunden, was eindeutig nicht ausreichte, um das Ergebnis zu erzielen. Dann schickte Millikan Fletcher in die Apotheke, wo er eine Sprühflasche und eine Flasche Öl für eine Uhr kaufte. Dies reichte aus, um das Experiment zu einem Erfolg zu machen. Anschließend erhielt Millikan für ihn den Nobelpreis und Fletcher promovierte.

Robert Millikan

Harvey Fletcher

Worum ging es bei Millikans Experiment?

Ein elektrifizierter Öltropfen fällt unter dem Einfluss der Schwerkraft zwischen zwei Metallplatten. Wenn jedoch zwischen ihnen ein elektrisches Feld aufgebaut wird, verhindert es, dass das Tröpfchen fällt. Durch Messen der Stärke des elektrischen Feldes können Sie die Ladung des Tropfens bestimmen.

Die Experimentatoren platzierten zwei Metallplatten des Kondensators im Inneren des Gefäßes. Dort wurden mit Hilfe einer Spritzpistole winzige Öltröpfchen eingebracht, die beim Spritzen durch ihre Reibung an der Luft negativ aufgeladen wurden.

Ohne elektrisches Feld fällt das Tröpfchen

Unter Einwirkung der Schwerkraft F w = mg begannen die Tröpfchen nach unten zu fallen. Da sie sich aber nicht in einem Vakuum, sondern in einer Umgebung befanden, verhinderte die Kraft des Luftwiderstands, dass sie frei fallen konnten Fres = 6πη rv 0 , wo η - Luftviskosität. Wann F w und F res ausgewogen, der Fall wurde mit einer Geschwindigkeit gleichmäßig v 0 ... Durch Messung dieser Geschwindigkeit ermittelte der Wissenschaftler den Radius des Tropfens.

Ein Tröpfchen "schwebt" unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes

Wenn im Moment des Tropfens eine Spannung an die Platten angelegt wurde, so dass die obere Platte eine positive und die untere negativ geladen wurde, hörte der Tropfen auf. Das resultierende elektrische Feld hinderte ihn daran. Die Tröpfchen schienen zu hängen. Es geschah, als die Macht NS ausgeglichen durch die Kraft, die aus dem elektrischen Feld wirkt F r = eE ,

wo NS - resultierende Schwerkraft und Kraft des Archimedes.

F r = 4/3 r 3 ( ρ – ρ 0) g

ρ - die Dichte des Öltropfens;

ρ 0 – Luftdichte.

R Ist der Radius des Tropfens.

Wissen NS und E , ist es möglich, den Wert zu bestimmen e .

Da es sehr schwierig war sicherzustellen, dass das Tröpfchen lange Zeit stationär blieb, schufen Millikan und Fletcher ein Feld, in dem sich das Tröpfchen nach dem Anhalten mit sehr geringer Geschwindigkeit nach oben zu bewegen begann. v ... In diesem Fall

Die Versuche wurden viele Male wiederholt. Den Tröpfchen wurden Ladungen verliehen, indem sie mit einem Röntgen- oder Ultraviolettgerät bestrahlt wurden. Aber jedes Mal war die Gesamtladung eines Tropfens immer gleich mehreren Elementarladungen.

Im Jahr 1911 stellte Millikan fest, dass die Elektronenladung 1,5924 (17) x 10 -19 C beträgt. Der Wissenschaftler lag nur 1% falsch. Sein moderner Wert beträgt 1,602176487 (10) x 10 -19 C.

Joffes Erfahrung

Abram Fedorovich Ioffe

Es muss gesagt werden, dass fast gleichzeitig mit Milliken, aber unabhängig von ihm, ähnliche Experimente vom russischen Physiker Abram Fedorovich Ioffe durchgeführt wurden. Und sein Versuchsaufbau war dem von Millikan ähnlich. Aber es wurde Luft aus dem Gefäß gepumpt und darin ein Vakuum erzeugt. Und anstelle von Öltröpfchen verwendete Ioffe kleine geladene Zinkpartikel. Ihre Bewegung wurde durch ein Mikroskop beobachtet.

Installations-Ioffe

1- eine Tube

2- Kamera

3 - Metallplatten

4 - Mikroskop

5 - UV-Strahler

Unter der Aktion elektrostatisches Feld ein Zinkfleck fiel. Sobald die Schwerkraft des Staubteilchens der Kraft entsprach, die von der Seite des elektrischen Feldes auf es einwirkte, hörte der Fall auf. Solange sich die Staubladung nicht änderte, hing es regungslos. Aber wenn es ultraviolettem Licht ausgesetzt wurde, nahm seine Ladung ab und das Gleichgewicht war gestört. Sie begann wieder zu fallen. Dann wurde die Ladungsmenge auf den Platten erhöht. Das elektrische Feld nahm entsprechend zu und der Fall hörte wieder auf. Dies wurde mehrmals durchgeführt. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass sich die Ladung eines Staubkorns jedes Mal um ein Vielfaches der Ladung eines Elementarteilchens änderte.

Ioffe hat die Größe der Ladung dieses Teilchens nicht berechnet. Aber nachdem er 1925 ein ähnliches Experiment zusammen mit dem Physiker N.I. Dobronravov, der den Versuchsaufbau leicht modifiziert und Wismutstaub anstelle von Zink verwendet hat, bestätigte die Theorie

Parshina Anna, Sewalnikov Alexey, Luzyanin Roman.

Zweck der Arbeit: lernen, den Wert einer Elementarladung durch Elektrolyse zu bestimmen; prüfen Gebührenermittlungsmethoden Elektron.

Ausrüstung: zylindrisches Gefäß mit einer Lösung aus Kupfersulfat, Lampe, Elektroden, Waage, Amperemeter, Konstantspannungsquelle, Rheostat, Uhr, Schlüssel, Anschlussdrähten.

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Labor arbeit Bestimmung der Elementarladung durch Elektrolyse Die Schüler der 10. Klasse der Chuchkovskaya-Sekundarschule: Parshina Anna, Sevalnikov Aleksey, Luzyanin Roman. Leitung: Physiklehrerin Chekalina O.Yu.

Zweck der Arbeit: Erlernen der Bestimmung des Wertes einer Elementarladung nach der Elektrolysemethode; Untersuchungsmethoden zur Bestimmung der Ladung eines Elektrons. Ausrüstung: ein zylindrisches Gefäß mit einer Kupfersulfatlösung, eine Lampe, Elektroden, Waage, Amperemeter, Konstantspannungsquelle, Rheostat, Uhr, Schlüssel, Anschlussdrähte.

Wir haben die Kette zusammengestellt: Fortschritt:

Das Ergebnis unserer Arbeit

Wir lernten, wie man den Wert einer Elementarladung durch die Elektrolysemethode bestimmt, studierten Methoden zur Bestimmung der Ladung eines Elektrons. Ausgabe:

V. Ya. Bryusov "Die Welt des Elektrons" Vielleicht sind diese Elektronen Welten, in denen es fünf Kontinente gibt, Künste, Wissen, Kriege, Throne Und die Erinnerung an vierzig Jahrhunderte! Vielleicht ist auch jedes Atom das Universum, in dem es hundert Planeten gibt; Es gibt alles, was hier ist, in komprimierter Form, aber auch das, was nicht hier ist. Ihre Maße sind klein, aber doch gleich Ihre Unendlichkeit, wie hier; Es gibt Leid und Leidenschaft, wie hier, und sogar die gleiche Weltarroganz. Ihre Weisen, die ihre endlose Welt in den Mittelpunkt des Seins stellen, Eile, in die Funken des Mysteriums einzudringen Und nachzudenken, wie ich es jetzt tue; Und in dem Moment, in dem aus der Zerstörung Ströme neuer Kräfte entstehen, schreien Sie in Träumen der Selbsthypnose: Dass Gott sein Licht erlosch!

Bildungsministerium der Russischen Föderation

Staatliche Pädagogische Universität Amur

Methoden zur Bestimmung der elementaren elektrischen Ladung

Abgeschlossen von Schüler 151g.

Venzelew A.A.

Geprüft von: Cheraneva T.G

Einführung.

1. Vorgeschichte der Entdeckung des Elektrons

2. Geschichte der Entdeckung des Elektrons

3. Experimente und Methoden der Elektronenentdeckung

3.1 Thomsons Erfahrung

3.2 Rutherfords Erfahrung

3.3. Millikans Methode

3.3.1. Kurze Biographie

3.3.2. Installationsbeschreibung

3.3.3. Berechnung der Elementarladung

3.3.4. Schlussfolgerungen aus der Methode

3.4. Compton-Bildgebungsverfahren

Abschluss.

Einführung:

ELEKTRON - das erste Elementarteilchen zum Zeitpunkt der Entdeckung; stofflicher Träger kleinster Masse und kleinster elektrischer Ladung in der Natur; Bestandteil des Atoms.

Die Elektronenladung beträgt 1.6021892. 10 -19 Cl

4.803242. 10 -10 Einheiten SGSE

Die Masse eines Elektrons beträgt 9,109534. 10 -31 kg

Spezifische Gebühr e / m e 1.7588047. 10 11 cl. kg -1

Der Elektronenspin beträgt 1/2 (in Einheiten von h) und hat zwei Projektionen ± 1/2; Elektronen gehorchen der Fermi-Dirac-Statistik, Fermionen. Sie unterliegen dem Pauli-Ausschlussprinzip.

Das magnetische Moment des Elektrons beträgt - 1,00116 m b, wobei m b das Bohrsche Magneton ist.

Ein Elektron ist ein stabiles Teilchen. Nach experimentellen Daten beträgt die Lebensdauer t e > 2. 10 22 Jahre alt.

1.Hintergrund der Entdeckung

Die Entdeckung des Elektrons war das Ergebnis zahlreicher Experimente. Zu Beginn des XX Jahrhunderts. die Existenz des Elektrons wurde in einer Reihe unabhängiger Experimente nachgewiesen. Aber trotz des kolossalen experimentellen Materials, das von ganzen nationalen Schulen angehäuft wurde, blieb das Elektron ein hypothetisches Teilchen, weil die Erfahrung eine Reihe grundlegender Fragen noch nicht beantwortet hatte. Tatsächlich dauerte die "Entdeckung" des Elektrons mehr als ein halbes Jahrhundert und wurde 1897 nicht abgeschlossen; viele Wissenschaftler und Erfinder nahmen daran teil.

Die Frage nach der Masse des Elektrons ist nicht geklärt, es ist nicht nachgewiesen, dass sowohl auf Leitern als auch auf Dielektrika Ladungen aus Elektronen bestehen. Der Begriff "Elektron" hatte keine eindeutige Interpretation, da das Experiment die Struktur des Atoms noch nicht enthüllt hatte (Rutherfords Planetenmodell erschien 1911 und Bohrs Theorie 1913).

2.Entdeckung des Elektrons:

Wenn wir ignorieren, was der Entdeckung des ersten Elementarteilchens - dem Elektron - vorausging und was dieses herausragende Ereignis begleitete, können wir kurz sagen: 1897 maß der berühmte englische Physiker THOMSON Joseph John (1856-1940) die spezifische Ladung q / m Kathodenstrahlteilchen - "Korpuskel", wie er sie nannte, durch die Ablenkung von Kathodenstrahlen *) in elektrischen und magnetischen Feldern.

Im selben Jahr, 1897, stellte er die Hypothese auf, dass Elektronen ein integraler Bestandteil von Atomen sind und Kathodenstrahlen keine Atome oder elektromagnetische Strahlung sind, wie einige Forscher der Eigenschaften von Strahlen glaubten. Thomson schrieb: "Die Kathodenstrahlen stellen also einen neuen Zustand der Materie dar, der sich wesentlich vom üblichen gasförmigen Zustand unterscheidet ...; in diesem neuen Zustand ist die Materie die Substanz, aus der alle Elemente aufgebaut sind."

Am 29. April 1897 überbrachte Thomson seine berühmte Botschaft bei einem Treffen der Royal Society of London. Der genaue Zeitpunkt der Entdeckung des Elektrons - Tag und Stunde - kann aufgrund seiner Originalität nicht genannt werden. Diese Veranstaltung war das Ergebnis langjähriger Arbeit von Thomson und seinen Mitarbeitern. Weder Thomson noch sonst jemand haben je ein Elektron im wahrsten Sinne des Wortes beobachtet, niemand war in der Lage, ein einzelnes Teilchen aus einem Strahl von Kathodenstrahlen zu isolieren und seine spezifische Ladung zu messen. Der Autor der Entdeckung ist J.J. Thomson, weil seine Ideen über das Elektron den modernen sehr nahe kamen. 1903 schlug er eines der ersten Atommodelle vor - "Pudding mit Rosinen", und 1904 schlug er vor, dass Elektronen in einem Atom in Gruppen unterteilt werden und verschiedene Konfigurationen bilden, die die Periodizität chemischer Elemente bestimmen.

Wissenschaftliche experimentelle Forschung wurde von einem Wissenschaftler oder einer kleinen Gruppe in einer Atmosphäre kreativer Forschung durchgeführt. Laurence Bragg erinnerte sich später an seine Arbeit im Jahr 1913 mit seinem Vater Henry Bragg: „Es war eine wunderbare Zeit, in der fast jede Woche neue aufregende Ergebnisse erzielt wurden, wie die Entdeckung neuer goldhaltiger Gebiete, in denen Nuggets direkt vom Boden aufgenommen werden können.“ . der Beginn des Krieges *), der unsere gemeinsame Arbeit beendete.“

3.Methoden zum Öffnen eines Elektrons:

3.1 Thomsons Erfahrung

Joseph John Thomson Joseph John Thomson, 1856-1940

Englischer Physiker, besser bekannt als J.J. Thomson. Geboren in Cheetham Hill, einem Vorort von Manchester, als Sohn eines Antiquariats und Antiquars. 1876 erhielt er ein Stipendium für ein Studium in Cambridge. Von 1884 bis 1919 war er Professor am Department of Experimental Physics der University of Cambridge und gleichzeitig Leiter des Cavendish Laboratory, das durch Thomsons Bemühungen zu einem der berühmtesten Forschungszentren der Welt wurde. Gleichzeitig war er 1905-1918 Professor am Royal Institute in London. Nobelpreisträger für Physik 1906 mit der Formulierung "für das Studium des Stromdurchgangs durch Gase", die natürlich die Entdeckung des Elektrons einschließt. Auch Thomsons Sohn George Paget Thomson (1892-1975) wurde schließlich Physik-Nobelpreisträger - 1937 für die experimentelle Entdeckung der Elektronenbeugung an Kristallen.