Πώς χρησιμοποιήθηκε ένα ηλεκτρικό πεδίο για τον προσδιορισμό της φόρτισης μιας ακτίνας καθόδου;
Το πείραμα:
1. Cathode Ray Tube: Το πείραμα χρησιμοποίησε έναν σωλήνα ακτίνων καθόδου (CRT), παρόμοιο με εκείνο που βρέθηκε σε παλαιότερες τηλεοράσεις. Μια ακτίνα καθόδου είναι μια δέσμη ηλεκτρονίων που εκπέμπεται από την κάθοδο (αρνητικό ηλεκτρόδιο) στον σωλήνα.
2. Ηλεκτρικό πεδίο: Δύο αντίθετα φορτισμένες πλάκες τοποθετήθηκαν κοντά στο μονοπάτι της ακτίνων καθόδου. Αυτό δημιούργησε ένα ενιαίο ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ των πλακών.
3. Εκτροπή: Το ηλεκτρικό πεδίο άσκησε δύναμη στα φορτισμένα σωματίδια στην ακτίνα καθόδου. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα, εκτρέπονται προς τη θετική πλάκα.
4. Μέτρηση: Η ποσότητα της παραμόρφωσης μετρήθηκε με την παρατήρηση της κίνησης της δέσμης σε μια φθορίζουσα οθόνη τοποθετημένη στο τέλος του σωλήνα.
Προσδιορισμός της φόρτισης:
Με τη προσεκτική μέτρηση της εκτροπής της ακτίνας καθόδου, οι φυσικοί θα μπορούσαν να καθορίσουν τα εξής:
* Η κατεύθυνση του φορτίου: Η απόκλιση προς τη θετική πλάκα έδειξε ότι τα σωματίδια ακτίνων κάθοδος ήταν αρνητικά φορτισμένα.
* Το μέγεθος του φορτίου: Η ποσότητα της παραμόρφωσης σχετίζεται άμεσα με τη δύναμη του ηλεκτρικού πεδίου και το φορτίο των σωματιδίων.
Πρόσθετες σημειώσεις:
* J.J. Η δουλειά του Thomson: J.J. Η Thomson διεξήγαγε αυτό το πείραμα στα τέλη του 19ου αιώνα και το χρησιμοποίησε για να αποδείξει ότι οι ακτίνες της καθόδου αποτελούνται από αρνητικά φορτισμένα σωματίδια, τα οποία ονόμασε ηλεκτρόνια.
* Η αναλογία φόρτισης προς μάζα: Το πείραμα του Thomson του επέτρεψε επίσης να προσδιορίσει τον λόγο φορτίου προς μάζα (E/M) του ηλεκτρονίου. Αυτή ήταν μια σημαντική ανακάλυψη στην κατανόηση του θεμελιώδους φύσης της ύλης.
* μεταγενέστερα πειράματα: Το πείραμα πτώσης πετρελαίου του Robert Millikan καθόρισε αργότερα το φορτίο του ηλεκτρονίου, επιτρέποντας στους επιστήμονες να υπολογίσουν τη μάζα του.
Συνοπτικά: Με την εφαρμογή ενός ηλεκτρικού πεδίου και την παρατήρηση της εκτροπής της ακτίνας της καθόδου, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να καθορίσουν το αρνητικό φορτίο του ηλεκτρονίου και να κάνουν βασικές ανακαλύψεις για τις ιδιότητές του.
