Номер 3, страница 326 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

3. Из каких опытов следует, что в состав атомов всех элементов входят одинаковые электроны?

3. Решение

Вывод о том, что в состав атомов всех химических элементов входят одинаковые частицы — электроны, был сделан на основе серии экспериментов, в которых измерялись фундаментальные свойства этих частиц, испускаемых из разных веществ и в разных процессах.

Ключевую роль в этом открытии сыграли опыты английского физика Дж. Дж. Томсона, проведенные в 1897 году при изучении катодных лучей.

1. Изучение катодных лучей. Томсон исследовал лучи, возникающие в вакуумных трубках при подаче высокого напряжения. Он доказал, что эти лучи являются потоком отрицательно заряженных частиц. С помощью одновременного воздействия электрического и магнитного полей на этот пучок частиц, он смог измерить их удельный заряд — отношение заряда частицы $\text{e}$ к её массе $m_e$.

Самым важным результатом стало то, что значение удельного заряда $e/m_e$ оставалось неизменным, независимо от материала, из которого был изготовлен катод (источник лучей), будь то железо, платина или алюминий, и не зависело от вида остаточного газа в трубке (например, водорода или воздуха).

Поскольку частицы, выбиваемые из атомов совершенно разных веществ, обладали одинаковыми свойствами (а именно, одинаковым удельным зарядом), Томсон сделал вывод, что эти частицы (названные электронами) являются универсальным компонентом любого вещества, то есть входят в состав всех атомов.

2. Подтверждение в других явлениях. Этот вывод был в дальнейшем подтвержден в экспериментах по изучению других физических явлений, где также наблюдалось испускание электронов. Например, в явлениях термоэлектронной эмиссии (испускание электронов нагретыми телами), фотоэффекта (испускание электронов под действием света) и радиоактивного распада (бета-лучи) испускаемые частицы всегда имели тот же самый удельный заряд.

Таким образом, тот факт, что частицы, полученные в совершенно разных экспериментах и из различных веществ, имели одинаковое отношение заряда к массе, послужил неопровержимым доказательством того, что все электроны одинаковы и являются фундаментальной составной частью всех атомов.

Ответ: Вывод о том, что в состав атомов всех элементов входят одинаковые электроны, следует из серии экспериментов (опыты Томсона с катодными лучами, опыты по изучению фотоэффекта и термоэлектронной эмиссии), в которых было установлено, что удельный заряд ($e/m_e$) испускаемых частиц не зависит от вещества-источника и всегда имеет одно и то же постоянное значение.