実験:
1。真空チューブ: トムソンは、両端に2つの電極を備えた部分的に避難したガラスチューブを使用しました。
2。高電圧: 彼は電極間に高電圧を適用し、電界を作成しました。
3。カソード光線: 後にカソード光線と呼ばれる目に見えない光線のビームは、負に帯電したカソードから正に帯電したアノードまで移動しました。
4。蛍光スクリーン: 光線は、チューブの端に配置された画面に蛍光を引き起こすことが観察されました。
5。磁場: トムソンはチューブに磁場を適用し、カソード光線を予測可能な方向に偏向させました。
重要な観察と結論:
* 電界および磁場による偏向: カソード光線は、電界と磁場の両方によって偏向され、電荷を運んだことを示しています。たわみの方向は、負に帯電した粒子と一致していました。
* カソード材料に依存しない: 光線の特性は、カソードに使用される材料とは無関係でした。これは、光線が材料自体の特性ではなく、物質の基本的な要素であることを示唆しています。
* 電荷と質量比の測定: 電界と磁場の光線のたわみを測定することにより、トムソンは粒子の電荷と質量比(E/m)を計算することができました。この比率は、既知のイオンの比率よりもはるかに高いことがわかっており、粒子がはるかに小さく軽くなっていることを示唆しています。
負に帯電した粒子の存在をどのようにサポートしたか
実験は次のことを実証しました:
*カソード光線は、波ではなく粒子で構成されていました。
*これらの粒子は、負に帯電した粒子が電界にあるのと同じ方向に偏向されたため、負電荷を運びました。
*粒子の特性は、カソード材料に依存しないものであり、それらが物質の普遍的な成分であることを示唆しています。
電子の発見:
トムソンの研究は、他の実験と組み合わせて、電子の発見につながりました。彼は電子の正確な電荷または質量を決定することができませんでしたが、彼の研究は、原子の基本的な構成要素である負に帯電した粒子の存在を確立しました。
重要な注意: カソード光線実験は、電子の存在に関する強力な証拠を提供しましたが、それが明確に証明されていませんでした。後の実験は、Millikanオイルドロップ実験と同様に、電子の電荷と質量を独立して決定するために必要でした。