電子は、ポジティブ プディングに埋め込まれたネガティブ プラムでした。その名前は定着し、このモデルは今でも一般的にプラム プリン モデルと呼ばれています。
知識は、木の色などの知人によって導き出すことができます。または、現象を「知る」ことが不可能な場合は、説明によって導き出すことができます。これには、目がどのように色を検出するか、または色自体がどのように作成されるかが含まれます。これらの記述モデルを呼び出します。
しかし、記述的知識はそれ自体が他の記述に基づいています。たとえば、色がどのように作られるかを理解するには、まず原子の構造を理解する必要があります。それ自体は、人間の髪の毛の 100 万分の 1 の薄さの物体であり、記述によってのみ理解できます。 J.J.トムソンのプラム プディング モデルは、当時、物質の最も基本的な構成要素と見なされていた原子のそのような記述の 1 つでした。
電子の発見
完全に真空または真空にされたチャンバーに配置された正と負の電極間に電圧が印加されると、ガラスまたは正の電極の後ろのチャンバーの領域が徐々に光り始めます。物理学者はこれを蛍光と呼んでいます。電極とガラスの斑点の間を移動するものは目に見えません。この光線は何年もの間、物理学者を困惑させました。物理学者は、光線が陰極または負電極から放出されることを考えると、単純に陰極線と呼んでいました。
(写真提供:ウィキメディア・コモンズ)
以前、ダルトンは、原子が物質の基本的な構成要素であると提案しました。それらは不可分であり、不滅です。当時、物理学者は、宇宙にはエーテルと呼ばれる物質が浸透していると信じていました。エーテルは、光を伝播する媒体として機能しました。理論的根拠は、波が媒体なしでは伝わらない場合、太陽光はどのようにして地球に到達できるかということでした.彼らは、空間は空ではなく、光がシームレスに流れるエーテルで満たされていると宣言しました。物理学者は、原子もこの柔軟なエーテルの乱れであると信じていました。彼らは、原子は文字どおりその中で果てしなく渦を巻く恒久的な渦であると信じていました.
ただし、J.J。トムソンは非常に実践的な人物であり、科学の原則に精通していました。エーテルの存在を示す証拠が乏しいことを考えると、トムソンは信じられなかった。したがって、トムソンは自分で原子を探すことにしました。トムソンが陰極線実験を行ったとき、磁石を間に挟んで、彼は現実をもう少し深く浸透させることができました.
以前は、陰極線は光と同じように明確で物質的ではないと考えられていました。しかし、トムソンがそれらを磁石の間を移動させたとき、彼はそれらが磁石に向かって偏向することを観察しました.彼は後に、それらが電場によっても偏向されることを観察しました。トムソンは、陰極線を構成する粒子が帯電していると推測し、たわみから電荷が負であると推測しました.
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計算によると、粒子は非常に小さく、原子自体の少なくとも 1000 分の 1 であることがわかりました。トムソンは電子を発見した。ただし、この名前は G.J. によって造られました。ストーニー。実際、トムソンはこの物体を「負の小体」と呼んだ。エーテルに関しては、ジェイムズ・クラーク・マクスウェルが光が電磁波であり、したがって移動するのに媒体を必要としないことを成功裏に証明した後、それは不要になりました.
プラム プディング モデル
発見は深遠でした。電子は、これまでに発見された何よりも基本的なものでした。これは、現在 サブアトミック と呼ばれるいくつかの極小オブジェクトの最初のものでした。 発見される粒子。ただし、原子はもちろん電気的に中性であるため、単純に負電荷を閉じ込めることはできません。トムソンはすぐに、負電荷を打ち消し、原子を完全に中性にする正電荷源が存在することに気付きました.
ジョセフ・ジョン・トムソンは、電子の発見により 1906 年にノーベル賞を受賞しました。 (写真提供:ウィキメディア・コモンズ)
著名な哲学雑誌のトムソン の 1904 年 3 月版では、原子が負電荷によって占有された正電荷の境界領域であるという原子のモデルを提案しました。彼自身の言葉によると、「元素の原子は、均一な正の帯電の球体に囲まれた多数の負に帯電した小体で構成されています。」ここでは、修飾子の「ユニフォーム」が重要です。空間の陽性の大きさは、電子によって生成された正味の負電荷に等しく、したがって原子は中性になります.
英国の物理学者が認識したこのモデルは、英国人が愛したデザートであるプラム プディングを連想させるものでした。電子は、正のプリンに埋め込まれた負のプラムでした。名前は定着し、このモデルは今でも一般的に梅プリン モデルと呼ばれています。ただし、スイカモデルと呼ばれることもよくあります。その意味合いは明らかだと思います。
しかし、名前が定着したのは奇妙です。トムソンのモデルでは、電子はプラムや果肉の種子のように静止していません。彼は、それらが絶えず動いている、より正確には、非常に速く回転していると提案しました。電子が球の中心から遠ざかるにつれて、軌道が「より多くの」正電荷を含むようになったため、電子はさらに大きな正の力にさらされたため、軌道は安定していました。電子が他の電子と相互作用するにつれて、軌道はさらに安定しました。押すことと引くことは無効になり、電子は急速に円を描くように回転することができます。しかし、まさにこれらの円がモデルの失敗であることが判明しました.
プラムプリンモデルの失敗
1850 年代初頭、物理学者は、熱などによってエネルギーを与えられた元素が、異なるパターンの色を発することを発見しました。色は不連続に見えますが、分光器と呼ばれる波長によって色を分離する装置で見ると、色が断続的に発せられていることがわかります。色の線は完全な暗黒の線で区切られています。このようなパターンは発光スペクトルと呼ばれ、すべての要素が独自のパターンを生成します。実際、すべての元素は独自のスペクトルを生成するため、科学者はこれらのスペクトルを使用して既知の元素を特定したり、新しい元素を発見したりしています。
水素のスペクトル。 (写真提供:パトリック・エドウィン・モラン / ウィキメディア・コモンズ)
原子モデルの精度を判断するために、科学者は、モデルが予測する元素のスペクトルと、元素が放出する実際のスペクトルを比較します。すべての元素 (または少なくともかなりの数) のスペクトルがそのモデルによって正確に複製される場合、チェックボックスは正しいとマークされます。もちろん、チェックリストは非常に広範囲ですが、これは確かに良いスタートです。トムソンは、中心を周回する電子がスペクトルの原因であると提案しました。しかし、トムソンのモデルは、単一の電子のみを構成する元素である水素でさえも、単一の元素のスペクトルをうまく予測できませんでした。期待どおりの結果を得るために、トムソンはモデルをいじくり回しましたが、すべて無駄でした。彼の試みは失敗しました。
その後、1911 年に、アーネスト ラザフォードは、現在金箔実験と呼ばれていることを解釈しました。 1909 年にハンス ガイガーとアーネスト マースデンによって行われました。これは原子核と呼ばれていました。原子は、電子が点在する正電荷の雲ではありませんでした。実際、ほとんど完全に空であることがわかりました。原子がスタジアムなら、核は野球になります。
(写真提供:ウィキメディア・コモンズ)
恥ずかしいほど間違っていることが証明されたにもかかわらず、トムソン (科学の原理に精通した人物を思い出してください) はラザフォードをかなり誇りに思っていました。実際、皮肉なことに、トムソン自身の息子であるジョージ・トムソンが、電子が父親が説明したように単に「小体」のように振る舞うだけでなく、池の波紋のように振る舞うことも証明した.彼は、電子の波動性を実験的に証明した最初の物理学者でした。
それぞれが、自然の奇妙でありながら真の性質を明らかにしたことで、革新的な貢献に対してノーベル賞を受賞しました。しかし、ラザフォードの成功は偶然のように思えます。トムソンが叩くべきではないと判断し、ねじって開くように求めたのは握りこぶしでした。陰極線実験を行った後、トムソンは実際に 3 つの命題を立てました。 2) 原子は均一な正電荷の「スープ」であり、負に帯電した粒子がサメのように中心を取り囲んでいます。または 3) 負に帯電した粒子は、「微粒子」によって生成される正味の負電荷と同じ大きさの正電荷の中心領域を周回します。トムソンは選択を迫られました。彼らが言うように、残りは歴史です.
