Thomson Elektron

[Ene Vinson]

16ves volt, amikor desapja meghalt. 1870-ben mrnkknt tanult a Manchesteri Egyetemen, amely akkoriban mg Owens Egyetemknt volt ismert, 1876-ban a cambridge-i Trinity College-ba ment tanulni. 1880-ban szerezte baccalauretust (BA) matematikbl, MA-jt 1883-ban. 1884-ben a fizika Cavendish-professzora lett. Tantvnyainak egyike Ernest Rutherford volt, aki ksőbb kvette őt posztjn.

1890-ben felesgl vette Rose Elisabeth Pagetet, hzassgukbl kt gyermekk szletett: Joan Paget Thomson s George Paget Thomson (rszese volt az elektron hullmtermszetnek igazolsnak 1937-ben). Szmtalan tantvnya volt, kztk tbb Nobel-djas. 1906-os Nobel-djt a gzok elektromos vezetőkpessgnek elmleti s ksrleti vizsglatrt kapta.

1908-ban lovagg tttk s rdemrenddel tntettk ki 1912-ben.1914-ben ő tartotta a Romanes-előadst Oxfordban Atomelmlet cmmel.1918-tl hallig a cambridge-i Trinity College igazgatja volt.1940. augusztus 30-n rte a hall, a Westminster-aptsgban helyeztk nyugalomra, kzel Isaac Newton srjhoz.

1899-ben meghatrozta az elektron tltst, de elg nagy hibval. Ebben az vben azt is megmutatta, hogy a fnyelektromos jelensg sorn kilpő rszecskk fajlagos tltse megegyezik a katdsugrzs rszecskinek fajlagos tltsvel, teht a fnyelektromos jelensgben is elektronok lpnek ki az anyagbl.

1907-ben rjtt arra, hogy elektromos s mgneses mezőt egyidejűleg alkalmazva a klnbző sebessgű, de azonos fajlagos tltsű rszecskk becsapdsi nyomai parabolaven helyezkednek el. Sikerlt ksrletileg megcfolnia az atom oszthatatlansgrl szl elmletet.

Jeho objev elektronu v roce 1897 byl důsledkem studia katodovch paprsků, přesněji vlastnost katodovho zřen. Thomson dokzal, že tyto paprsky jsou složeny z dřve neznmch zporně nabitch čstic, kter podle jeho vpočtů mus bt daleko menš než atomy a mt velk poměr elektrickho nboje k hmotnosti.

Thomson se tak zasloužil o objev prvnch izotopů při zkoumn složen kanlovch paprsků (proudu kladnch iontů). V roce 1913 jako prvn nalezl důkazy izotopů stabilnho (neradioaktivnho) prvku. Jeho experimenty s Francisem Williamem Astonem byly prvnm použitm hmotnostn spektrometrie a vedly k vvoji hmotnostnho spektrografu.

Thomsonův syn George Paget Thomson byl tak vynikajc fyzik a zskal v roce 1937 Nobelovu cenu za fyziku. Obdržel ji za vzkum vlnovch vlastnost elektronu při difrakci elektronů na krystalech (dualita čstice a vlněn).[4]

Joseph John Thomson se narodil 18. prosince 1856 v Cheetham Hill v Manchesteru v hrabstv Lancashire v Anglii. Jeho matka pochzela z rodiny věnujc se vrobě textilu a jeho otec provozoval antikvarit. Měl mladšho bratra Fredericka Vernona Thomsona. Jeho vzděln začalo na malch soukromch školch, kde projevoval mimořdn talent pro matematiku a zjem o vědu.

V roce 1870 byl v neobvykle mladm věku 14 let přijat na Owens College v Manchesteru (nyn University of Manchester). Pod vlivem profesora fyziky Balfoura Stewarta se rozhodl zasvětit svůj život fyziklnho vzkumu. Začal experimentovat s kontaktn elektrifikac a brzy publikoval svůj prvn vědeck člnek.

V roce 1876 přešel na Trinity College v Cambridgi. V roce 1880 zskal bakalřsk titul z matematiky (se Smithovou cenou). V roce 1881 se přihlsil na Trinity College a stal se jejm členem. V roce 1883 zskal titul Master of Arts (s Adamsovou cenou).

Měli spolu dvě děti, syna a dceru. George Paget Thomson byl tak oceněn Nobelovou cenou za svou prci o vlnovch vlastnostech elektronu. Joan Paget Thomson (později Charnock) se stala spisovatelkou a psala knihy pro děti, literaturu faktu a biografie.

Od roku 1918 až do sv smrti v roce 1940 pracoval na Trinity College v Cambridgi a v letech 1916 až 1920 byl prezidentem Krlovsk společnosti (britsk učen společnost, akademie pro podporu věd). Thomsonův popel byl uložen ve Westminsterskm opatstv poblž jeho bvalho studenta Ernesta Rutherforda a slavnho britskho fyzika Sira Isaaca Newtona.

V roce 1859 objevil Julius Plcker katodov zřen vychzejc z katody katodov trubice. Toto zřen vytvřelo elektrick proud, pokud se tlak v uzavřen trubici snžil na hodnotu 1 Pa. Opačnm směrem od anody putoval kanlov paprsek (historick termn pro kladně nabit ionty). V roce 1897 provděl Thomson pokusy s katodovou trubic, ve kter čstice emitovan ze žhavcho vlkna prochzely elektrickm a magnetickm polem a byly těmito poli vychylovny. Z vchylky určil, že čstice dopadajc na stntko maj hmotnost asi 1000krt menš než atom vodku. Z toho usoudil, že se jedn o čstice vyskytujc se uvnitř atomů, a nazval je korpuskule (tělska). Později dali vědci přednost nzvu elektron.

Thomson učinil tento objev přibližně ve stejn době, kdy Walter Kaufmann a Emil Wiechert objevili sprvn poměr hmotnosti k nboji těchto katodovch paprsků (elektronů). Zkoumn katodovho zřen a experimenty s katodovou trubic sehrly vznamnou lohu tak pro objev rentgenovho zřen, kter vznik při interakci katodovho zřen s hmotou.

V roce 1912 Thomson a jeho vzkumn asistent F. W. Aston zkoumali složen proudů kladně nabitch čstic (kanlov paprsky) v katodov trubici. Usměrnili proud neonovch iontů magnetickm a elektrickm polem a změřili jeho vychlen umstěnm fotografick desky do jeho drhy.

Na fotografick desce mimo jin pozorovali dvě světeln skvrny, kter naznačovaly dvě různ paraboly vychlen proudu neonovch iontů. Dospěli k zvěru, že neon je složen z atomů dvou různch atomovch hmotnost (neon-20 a neon-22), tedy ze dvou izotopů. Jednalo se o prvn důkaz izotopů stabilnho prvku. Byl to tak experimentln důkaz tvrzen Fredericka Soddy, kter již dřve navrhl existenci izotopů, aby vysvětlil rozpad radioaktivnch prvků.

Thomsonova separace izotopů neonů podle jejich hmotnosti byla prvnm přkladem hmotnostn spektrometrie, kter byla nsledně vylepšena a rozvinuta do obecn metody F. W. Astonem a A. J. Dempsterem. Princip hmotnostn spektrometrie je založen na ionizaci chemickch sloučenin, tvorbě nabitch molekul nebo fragmentů molekul a měřen poměru jejich hmotnosti k nboji.

Thomson werd geboren in Cheetham Hill (in de buurt van Manchester) als zoon van een boekhouder.[1] Zijn vader stierf toen Thomson nog maar 16 jaar oud was, maar dat verhinderde hem niet naar school te gaan op het Owens College in Manchester. Daar overreedde zijn wiskundeleraar hem om een studiebeurs aan te vragen aan de Trinity College van Cambridge, een van de meest gerenommeerde universiteiten ter wereld. Vanwege zijn goede prestaties kreeg Thomson die studiebeurs, en in 1880 eindigde hij als tweede van zijn klas in het eindexamen wiskunde. Hij mocht in Cambridge blijven werken en ontwikkelde er wiskundige modellen waarmee de aard van atomen en de elektromagnetische krachten konden worden verklaard.

Het uitgangspunt voor zijn grote ontdekking waren kathodestralen, een geheimzinnige straling die vanuit de negatieve elektrode (kathode) wordt voortgebracht wanneer over twee elektrodes in een bijna luchtledige buis een zeer hoge elektrische spanning wordt aangebracht. In tegenstelling tot licht en rntgenstraling vermoedde Thomson dat kathodestralen geen elektromagnetische golven waren, maar uit deeltjes bestonden. Om dit te onderzoeken voerde hij experimenten uit waarbij deze straling door magnetische velden werden afgebogen en de mate van afbuiging werd gemeten.

In 1897 maakte Thomson bekend dat kathodestralen bestonden uit een stroom negatief geladen deeltjes, die hij "corpuscles" (lichaampjes) noemde.[2] Later werden ze elektronen genoemd. Uit de meting berekende hij de verhouding "m/e", de verhouding tussen de massa "m" ten opzichte van de elektrische lading "e". Hij toonde aan dat deze verhouding onafhankelijk was van de aard van de elektroden en het gas in de vacumbuis. Daaruit trok Thomson de conclusie dat hij een fundamenteel deeltje had gevonden van de natuur.[3] Omdat zo'n elektron veel kleiner was dan een atoom beredeneerde hij dat elektronen weleens onderdeel zouden kunnen zijn van het atoom zelf.

Het Cavendish-laboratorium in Cambridge werd in 1871 gesticht waarbij James Clerk Maxwell (die de wetten van het elektromagnetisme heeft opgesteld) de eerste zogenaamde Cavendish Professor werd. De jonge Thomson werd tot de derde Cavendish Professor verkozen in 1884 (na Maxwell en Lord Rayleigh). Hij was echter niet ervaren met het doen van experimenten, maar gelukkig was hij een snelle leerling en leidde hij uiteindelijk een succesvolle afdeling experimentele natuurkunde.

Ondersteund door zijn management en manier van lesgeven, werden er veel belangrijke experimenten over het elektromagnetisme en het atoom uitgevoerd in zijn laboratorium. Veel uitstekende natuurkundigen genoten hier ook hun opleiding, onder wie zeven Nobelprijswinnaars. Thomson gaf blijk van een sterke interesse in de individuele vordering van zijn studenten, door dagelijks te kijken hoe het met hun studies stond en door vaak suggesties en advies te geven.

Istaknuo se otkrićima iz područja elektrovodljivosti plinova. Mjereći odnos mase i električnog naboja čestica otkrio je da čestice u katodnim zrakama imaju i tisuću puta manju masu od bilo kojeg poznatog atoma. Razradio je i teoriju gibanja nabijenih čestica u električnom i magnetskom polju i primijenio je za separiranje različitih vrsta čestica iz smjese plinova kod kanalnih zraka. Prvi je dokazao postojanje izotopa i najzaslužniji je za otkriće masene spektrometrije.

Dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1906. godine za teoretska i eksperimentalna otkrićima o prolaženju elektriciteta kroz razrijeđene plinove. Bio je predsjednik "Kraljevske akademije znanosti" u Londonu od 1915. do 1920. Zanimljivo je pridodati da mu je jedini sin George također dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1937. godine za eksperimentalno otkriće difrakcije elektrona u kristalima.

Thomsonov otac je vodio malu knjižaru, koju je davno još osnovao njegov pradjed iz Škotske. Imao je i mlađeg brata. Školovao se u maloj privatnoj školi, gdje se pokazala njegova velika nadarenost za znanost. Roditelji su mu planirali da završi za strojarskog inženjera i da radi u obližnjoj tvornici lokomotiva, ali je plan propao jer mu je djed umro 1873. Onda se nastavio školovati u Cambridgeu, gdje je završio studij fizike.[2]

3a8082e126