تامسون

1. تامسون جوزف جان تامسون (به انگلیسی: Sir Joseph John "J. J." Thomson) ‏ فیزیکدان انگلیسی بود که در سال ۱۹۰۶ جایزه نوبل فیزیک را به خاطر کار بر روی خواص الکتریکی گازها به دست آورد. وی همچنین پدر جرج پاجت تامسون بود که او هم در سال ۱۹۳۷ نوبل فیزیک را گرفت. علاوه بر تامسون، میلیکان نیز از سال ۱۹۰۶ تا ۱۹۱۳ به مدت هفت سال با روشی متفاوت به اندازه گیری بار الکترون پرداخت.

2. آزمایش تامسون (محاسبه نسبت بار به جرم الکترون) در آزمایش تامسون از اثر میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی استفاده شده‌است. دستگاهی که در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفته‌است از قسمتهای زیر تشکیل شده‌است: الف ) اطاق یونش که در حقیقت چشمه تهیه الکترون با سرعت معین می‌باشد بین کاتد و آند قرار گرفته‌است. در این قسمت در اثر تخلیه الکتریکی درون گاز ذرات کاتدی ( الکترون ) بوجود آمده بطرف قطب مثبت حرکت می‌کنند و با سرعت معینی از منفذی که روی آند تعبیه شده گذشته وارد قسمت دوم می‌شود. اگر بار الکتریکی کیو تحت تاثیر یک میدان الکتریکی بشدت ای قرار گیرد، نیروییکه از طرف میدان بر این بار الکتریکی وارد می‌شود برابر است با: F= q.E در آزمایش تامسون چون ذرات الکترون می‌باشند کیو مساوی منفی ای بنابراین: F= -eE

4. از طرف دیگر چون شدت میدان ای در جهت پتانسیلهای نزولی یعنی از قطب مثبت بطرف قطب منفی است بنابراین جهت نیروی اف در خلاف جهت یعنی از قطب منفی بطرف قطب مثبت می‌باشد. اگرایکس فاصله بین آند و کاتد باشد کار نیروی اف در این فاصله برابر است با تغییرات انرژی جنبشی ذرات . از آنجاییکه کار انجام شده در این فاصله برابراست با مقدار بار ذره در اختلاف پتانسیل موجود بین کاتد وآند بنابراین خواهیم داشت ev۰ =½m۰v۲ که در آن وی اختلاف پتانسیل بین کاتد و آند ای بار الکترون وی سرعت الکترون و m۰ جرم آن می‌باشد. بدیهی است اگر v۰ زیاد نباشد یعنی تا حدود هزار ولت رابطه فوق صدق می‌کند یعنی سرعت الکترون مقداری خواهد بود که می‌توان از تغییرات جرم آن صرفنظ نمود . بنابراین سرعت الکترون در لحظه عبور از آند بسمت قسمت دوم دستگاه برابر است با: v = √(۲e v۰/ m۰)

5. قسمت دوم دستگاه که پرتو الکترونی با سرعت v وارد آن می‌شود شامل قسمتهای زیر است : ۱- یک خازن مسطح که از دو جوشن A وB تشکیل شده‌است اختلاف پتانسیل بین دو جوشن حدود دویست تا سیصد ولت می‌باشد اگر پتانسیل بین دو جوشن را به v۱ و فاصله دو جوشن را به d نمایش دهیم شدت میدان الکتریکی درون این خازن E = v۱/d خواهد بود که در جهت پتانسیلهای نزولی است. ۲- یک آهنربا که در دو طرف حباب شیشه‌ای قرار گرفته و در داخل دو جوشن خازن: یک میدان مغناطیسی با شدت B ایجاد می‌نماید . آهنربا را طوری قرار دهید که میدان مغناطیسی حاصل بر امتداد ox امتداد سرعت - و امتداد oy امتداد میدان الکتریکی - عمود باشد. پ) قسمت سوم دستگاه سطح درونی آن به روی سولفید آغشته شده که محل برخورد الکترونها را مشخص می‌کند. وقتی الکترو از آند گذشت و وارد قسمت دوم شد اگر دو میدان الکتریکی و مغناطیسی تاثیر ننمایند نیرویی بر آنها وارد نمی‌شود لذا مسیر ذرات یعنی پرتو الکترونی مستقیم و در امتداد ox امتداد سرعت ) خواهد بود و در مرکز پرده حساس p یعنی نقطه p۰ اثر نورانی ظاهر می‌سازد. اگر بین دو جوشن خازن اختلاف پتانسیل v۱ را برقرار کنیم شدت میدان الکتریکی دارای مقدار معین E خواهد بود و نیروی وارد از طرف چنین می‌دانی بر الکترون برابر است با FE = e E این نیرو در امتداد oy و در خلاف جهت میدان یعنی از بالا به پایین است. میدان مغناطیسی B را طوری قرار می‌دهند که برسرعت v عمود باشد . الکترون در عین حال در میدان مغناطیسی هم قرار می‌گیرد و نیرویی از طرف این میدان بر آن وارد می‌شود که عمود بر سرعت و بر میدان خواهد بود . اگر این نیرو را بصورت حاصلضرب برداری نشان دهیم برابر است با: FM = q. VXB

6. مدل اتمي تامسون • (كيك كشمشي، مدل هندوانه اي يا ژله ميوه دار) • الكترون با بار منفي، درون فضاي ابرگونه با بار مثبت، پراكنده شده اند. • اتم در مجموع خنثي است. مقدار با مثبت با بار منفي برابر است. • اين ابر كروي مثبت، جرمي ندارد و جرم اتم به تعداد الكترون آن بستگي دارد. • جرم زياد اتم از وجود تعداد بسيار زيادي الكترون در آن ناشي مي شود.

7. مدل اتمی تامسون یکی از کوشش‌ها برای توضیح ساختمان اتم در آغاز قرن بیستم بود. برای نخستین بار جوزف تامسون، با استفاده از لامپ پرتو کاتدی، به وجود ذرات زیراتمی پی برد. وی به دو سر الکترود مثبت و منفی لامپ، اختلاف پتانسیل الکتریکی وصل کرد، و مشاهده کرد که پرتو کاتدی از الکترود منفی (کاتد) به الکترود مثبت (آند) می‌رود. سپس در مسیر پرتو کاتدی میدان الکتریکی قرار داد و مشاهده کرد که پرتو کاتدی به سمت قطب مثبت منحرف می‌شود. و همچنین در این مسیر، توربین پرّه‌دار قرار داد و بر اثر برخورد پرتو به توربین، توربین شروع به حرکت می‌کرد. وی با تکیه بر آزمایش‌های خود به این نتیجه رسید که ذرات سازنده پرتو کاتدی دارای بارالکتریکی منفی هستند و همچنین علاوه بر ماهیت موجی که پرتو دارد، ماهیت ذره‌ای نیز از خود نشان می‌دهد. تامسون این ذرات منفی را الکترون نامید. و بعدها وی دریافت که ذرات سازنده پرتو کاتدی در تمام مواد وجود دارند. وی با استناد بر آزمایش‌های خود نظریه اتمی خود را مطرح ساخت. مطابق این مدل، اتم از بار الکتریکی منفی (الکترون) و بار الکتریکی مثبت تشکیل شده است که به صورت یکنواخت در سراسر اتم پخش شده است. نقص مدل اتمی تامسون با آزمایش معروف ارنست راترفورد آشکار شد.

8. در هیدروژن یک الکترون در مرکز کره و در بریلیم چهار الکترون در چهار رأس یک چهاروجهی قرار گرفته‌اند