Номер 1, страница 107 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Электрические явления. Параграф 26. Строение атома. Темы докладов - номер 1, страница 107.

Условие.

1. История открытия электрона.

Решение.

1. История открытия электрона.

История открытия электрона — это целая цепь исследований и экспериментов, проведенных различными учеными во второй половине XIX века, которая завершилась работами английского физика Дж. Дж. Томсона в 1897 году.

Предпосылки и ранние исследования. Идея о том, что электричество имеет дискретную (прерывистую) природу, появилась задолго до открытия частицы. В 1830-х годах Майкл Фарадей, изучая явление электролиза, пришел к выводу, что электрический ток в растворах переносится дискретными порциями. В 1874 году ирландский физик Джордж Джонстон Стони, анализируя законы Фарадея, предложил термин "электрон" для обозначения элементарной единицы электрического заряда, однако это была лишь теоретическая концепция.

Изучение катодных лучей. Ключевым этапом на пути к открытию стали эксперименты с газоразрядными трубками (трубками Крукса). Ученые, такие как Юлиус Плюккер, Иоганн Гитторф и Уильям Крукс, обнаружили, что при создании вакуума в стеклянной трубке и подаче высокого напряжения на электроды от отрицательного электрода (катода) исходят невидимые лучи. Эти лучи, названные "катодными", обладали рядом свойств: они распространялись прямолинейно, вызывали свечение (флуоресценцию) стекла трубки в месте попадания и отклонялись в магнитном поле, что указывало на то, что они состоят из отрицательно заряженных частиц. Тем не менее, природа этих лучей оставалась предметом споров: были ли это волны или поток частиц?

Эксперименты Дж. Дж. Томсона. В 1897 году Джозеф Джон Томсон провел серию экспериментов, которые поставили точку в этом споре и привели к открытию электрона. Во-первых, он доказал, что катодные лучи действительно являются потоком отрицательно заряженных частиц, так как ему удалось, в отличие от предшественников, отклонить пучок лучей не только магнитным, но и электрическим полем. Во-вторых, и это было главным, Томсон измерил удельный заряд этих частиц, то есть отношение их заряда к массе ($e/m$). Для этого он пропускал пучок через скрещенные электрическое и магнитное поля, измеряя величину отклонения.

Выводы и значение открытия. Результаты измерений Томсона оказались поразительными. Удельный заряд частиц катодных лучей был примерно в 1837 раз больше, чем у иона водорода — самой легкой из известных на тот момент частиц. Кроме того, значение $e/m$ не зависело ни от материала, из которого был сделан катод, ни от газа, которым была наполнена трубка. Из этого Томсон сделал два фундаментальных вывода. Первый: частицы, составляющие катодные лучи (он назвал их "корпускулами"), имеют массу, во много раз меньшую массы любого атома. Второй: эти частицы являются универсальными компонентами всех атомов, то есть входят в состав любого вещества. Так была открыта первая элементарная частица — электрон, и разрушено представление о неделимости атома. За это открытие в 1906 году Дж. Дж. Томсон был удостоен Нобелевской премии по физике.

Завершающий этап. Окончательное подтверждение и уточнение свойств электрона было получено в экспериментах американского физика Роберта Милликена. В 1909–1913 годах он с высокой точностью измерил величину элементарного заряда $\text{e}$ в своих знаменитых опытах с масляными каплями. Зная значение $\text{e}$ и отношение $e/m$, измеренное Томсоном, ученые смогли точно вычислить массу электрона.

Ответ: Электрон был открыт в 1897 году английским физиком Дж. Дж. Томсоном в результате экспериментов по изучению катодных лучей. Он доказал, что эти лучи представляют собой поток отрицательно заряженных частиц, масса которых значительно меньше массы атомов, и что эти частицы являются универсальной составной частью всего вещества.