m6062550g5
การค้นพบอิเล็กตรอน
เซอร์ โจเซฟ จอร์น ทอมสัน
เซอร์ โจเซฟ จอร์น ทอมสัน นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้สนใจปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นในหลอดรังสีแคโทดจึงได้ใช้หลอดรังสี แคโทดศึกษารังสีแคโทด ในการทดลอง ทอมสันดัดแปลงหลอดรังสีแดโทดต่างไปจากเดิม เช่นภายในหลอดมีฉากเรืองแสงและให้รังสีแคโทดผ่านช่องเล็กๆเพื่อให้รังสีแคโทดมีลักษณะเรียวเล็กก่อนที่จะผ่านสนามไฟฟ้าและ สนามแม่เหล็กไปกระทบฉาก ทอมสันได้ทดลองโดยนำหลอดรังสีแคโทดวางไว้ในสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า โดยทิศทางของสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับสนามไฟฟ้า เมื่อรังสีแคโทดผ่านสนามไฟฟ้า รังสีจะเบี่ยงเบน ขึ้นด้านบน เมื่อใส่สนามแม่เหล็กเข้าไป และเพิ่มอำนาจสนามแม่เหล็กทีละน้อย จะพบว่ารังสีแคโทดจะเบี่ยงเบนน้อยลง และในที่สุดรังสีแคโทดจะกลับสู่ตำแหน่งเดิม ของตอนที่ไม่มีสนามไฟฟ้า ทอมสันคำนวณหาอัตรา ส่วนประจุต่อมวล (e/m) ของอนุภาคไฟฟ้าในรังสีแคโทด e/m = 1.759 x 108 คูลอมบ์ต่อกรัม นอกจากนั้นทอมสันยังพบว่าไม่ว่าจะจะเปลี่ยนชนิดของก๊าซหลอด หรือเปลี่ยนชนิดของโลหะที่ใชทำขั้วแคโทดเป็นชนิดใด รังสีแคโทดก็ยังมีสมบัติเหมือนเดิม ค่าประต่อมวลก็คงที่เสมอ ทอมสันสรุปว่า อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าลบเป็นองค์ประกอบ ของ อะตอมของธาตุทุกชนิด เรียกอนุภาคนี้ว่า อิเล็กตรอน จากการทดลองของทอมสัน สรุปได้ว่า อะตอมไม่ใช่สิ่งที่เล็กที่สุด แต่อะตอมจะประกอบด้วยอิเล็กตรอน และอนุภาคอื่นๆอีก ทอมสัน ได้ทำการทดลองเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าของก๊าซในหลอดรังสีแคโทดวิธีทำการทดลองและผลการทดลอง หลอดรังสีแคโทด เป็นหลอดแก้วที่สูบอากาศออกหมด แล้วบรรจุก๊าซเข้าไป เมื่อให้กระแสไฟฟ้า 10,000 โวลต์ แล้ววางฉากเรืองแสงที่ฉาบด้วยซิงค์ซัลไฟต์(ZnS) ไว้ภายในหลอด จะเห็นเส้นเรืองสีเขียว พุ่งจากแคโทดไปยังแอโนด เรียกรังสีนี้ว่า "รังสีแคโทด"เพื่อความมั่นใจว่ารังสีนั้นพุ่งจากแคโทดไปยังแอโนดจริง เขาจึงดัดแปลงหลอดรังสีแคโทดใหม่ ทำให้เขาเห็นรังสีพุ่งเป็นเส้นตรงมาจากแคโทดไปกระทบกับฉากเรือง แสง เขาทำการทดลองต่อไป เพื่อทดสอบสมบัติของรังสีนี้ โดยเพิ่มขั้วไฟฟ้า 2 ขั้วเพื่อทำให้เกิดสนามไฟฟ้า พบว่ารังสีเบี่ยงเบนเข้าหาขั้วบวก เขาจึงสรุปว่ารังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบ นอกจากนี้ เขาได้ทดลองให้รังสีแคโทดอยู่ในสนามแม่เหล็ก ปรากฎว่ารังสีเบนไปอีกทิศทางหนึ่งซึ่งตรงกันข้ามกับรังสีแคโทดที่อยู่ในสนามไฟฟ้า จะได้ว่า เมื่อรังสีแคโทดอยู่ในสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก รังสีจะเบนไปจากแนวเดิม โดยรังสีจะวิ่งไปหาขั้วบวกของสนามไฟฟ้า ส่วนสนามแม่เหล็กนั้นรังสีวิ่งไปหาขั้วใต้ ดังนั้นเขาจึงผ่านสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก ไปยังรังสีแคโทด แล้วใช้อีกสนามหนึ่งมาทำให้รังสีเบนกลับเป็นเส้นตรงเหมือนเดิม แรงผลักของไฟฟ้าจะบอกว่ามีกี่ประจุ ส่วนแรงผลักจากสนามแม่เหล็กนั้นจะบอกว่าอนุภาคมีน้ำหนักเท่าใด เขาจึงหาอัตราส่วนประจุต่อมวล ของอิเล็กตรอนได้
สรุปผลการทดลอง
อิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบร่วมที่พบในธาตุใดก็ได้ เพราะเมื่อเขาทำการทดลองซ้ำโดยเปลี่ยนชนิดของโลหะที่ใช้เป็นขั้วแคโทด และเปลี่ยนชนิดของก๊าซที่บรรจุ แต่ผลการทดลองยังได้เหมือนเดิม
อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ
อัตราส่วนประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนเท่ากับ 1.76 X 108 คูลอมบ์ต่อกรัม
รอเบิร์ต แอนดรูส์ มิลลิแกน
การทดลองหยดน้ำมัน(oil drop experiment)ของมิลลิแกน มิลลิแกน ได้ทำการทดลองเพื่อหาค่าประจุของอิเล็กตรอนโดยวิธีหยดน้ำมัน ทำได้โดย พ่นน้ำมันเป็นละอองเม็ดเล็ก ๆ ให้ตกลงมาระหว่างแผ่นโลหะ 2 แผ่น แล้วใช้รังสีเอกซ์ไปดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมของก๊าซใน อากาศ แล้วให้อิเล็กตรอนไปเกาะหยดน้ำมัน พบว่า แต่ละหยดน้ำมันมีอิเล็กตรอนมาเกาะจำนวนไม่เท่ากัน นั่นคือ หยดน้ำมันบางหยดมีอิเล็กตรอนเกาะติดเพียงตัวเดียว บางหยดก็มีมากกว่า 1 ตัว หยดน้ำมันจะตกลงมา ตามแรงโน้มถ่วงของโลก จากนั้นให้กระแสไฟฟ้าเข้าไปในแผ่นประจุบวกและลบ แผ่นประจุลบซึ่งอยู่ด้านล่างผลักหยดน้ำมันที่มีอิเล็กตรอนมาเกาะจนหยุดนิ่ง ซึ่งดูได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์(microscope) แสดงว่า แรงโน้มถ่วงของโลกเท่ากับแรงจากสนามไฟฟ้า แล้วคำนวณหาค่าประจุ
จากผลการทดลองมิลลิแกน
- คำนวณหาค่าประจุของอิเล็กตรอนได้คือ 1.60 X 10-19 คูลอมบ์ ซึ่งเป็นค่าประจุของอิเล็กตรอน 1 อิเล็กตรอน
- จากการทดลองของมิลลิแกน เราทราบค่า e = 1.60 X 10-19 คูลอมบ ์
- จากการทดลองของทอมสัน เราทราบค่า e/m = 1.76 X 1011 คูลอมบ์/กิโลกรัม
- แทนค่าประจุของอิเล็กตรอน ; 1.60 X 10-19/m = 1.76 X 1011
- m = 9.11 X 10-31 กิโลกรัม
- ดังนั้น เราจะทราบมวลของอิเล็กตรอนเท่ากับ 9.11 X 10-31 กิโลกรัม
- นางสาวภาธินี อุปโคตร เลขที่ 32
- นางสาวเรียงพลอย ทีหลวง เลขที่ 37
edit @ 21 Feb 2008 17:07:52 by physicsmatayom
edit @ 21 Feb 2008 17:10:55 by physicsmatayom
