Открытие катодных лучей. Электроны

Атом давно перестал быть неделимым. После открытия естественной радиоактивности, катодных лучей и электронов были предложены первые модели строения атомов. Согласно модели первооткрывателя электрона Томсона (1904) атом представляет собой сферу положительного электричества одинаковой плотности пО всему объему диаметром порядка 0,1 нм. Электроны как бы плавают в этой сфере, нейтрализуя положительный заряд. Колебательное движение электронов возбуждает в пространстве электромагнитные волны. Экспериментальную проверку этих наглядных представлений предпринял английский физик Эрнест Резерфорд в-своих знаменитых опытах по рассеянию а-частиц (ядра атома гелия). Схема установки Резерфорда (1907) приведена на рис. 8. Радиоактивный препарат Р излучает а-частицы ( снаряды ) в виде узкого пучка, на пути движения которого ставится тонкая золотая фольга Ф. Регистрация а-частиц, прошедших через фольгу, производится микроскопом М на люминесцирующем экране Э по вспышке световых точек сцинтилляция). Если модель атома Томсона верна, а-частицы не могут пройти даже через очень тонкую фоль- [c.31]

Дж. Дж. Томсон выполнил затем ряд опытов, позволивших получить некоторые количественные характеристики частиц, составляющих катодные лучи. Он использовал установку, приведенную на рис. 3.7, в которой пучок катодных лучей подвергался воздействию или магнита, подводимого к трубке, или электрического поля, создаваемого путем наложения электрического потенциала на две металлические пластины в трубке кроме того, пучок мог подвергаться одновременному воздействию магнита и электрического поля. Результаты такого воздействия на пучок катодных лучей прослеживали при помощи флуоресцирующего экрана. Результаты эксперимента привели Томсона к выводу, что частицы, составляющие катодные лучи, представляют собой особую форму материи, отличающуюся от обычной. Эти частицы, как показали опыты Томсона, во много раз легче атомов. Более поздние и точные эксперименты установили, что масса такой частицы составляет лишь 1/1837 часть массы атома водорода. И другие исследователи провели важные опыты по изучению катодных лучей, однако приоритет открытия электрона остается за Томсоном, поскольку именно его количественные эксперименты позволили получить первые убедительные доказательства того, что катодные лучи состоят из частиц (электронов), которые значительно легче атомов. [c.57]

В связи с открытием катодных лучей (поток отрицательно заряженных частиц) и явления фотоэффекта (испускание металлами отрицательно заряженных частиц под действием света) во второй половине XIX в., появились высказывания о сложном строении атома. Эти открытия свидетельствовали о наличии в атомах электронов. Открытие радиоактивности химических элементов (а-, р- и 7-лучей) показало, что наряду с электронами атомы содержат материю, несущую положительный заряд. Указания на наличие в атомах положительно заряженных частиц были также получены при обнаружении каналовых лучей. [c.40]

Рассмотрим теперь закономерности в характеристических рентгеновских спектрах элементов, открытых в 1913—1914 гг. английским ученым Мозли. Рентгеновские излучения возникают в рентгеновской (вакуумной) трубке под влиянием бомбардировки потоком электронов (катодных лучей) материала антикатода, который и является их излучателем. Длины волн рентгеновских излучений 0,006—2 нм (см. схему в гл. III). По выходе из трубки они с помощью кристаллов могут быть разложены в спектр. В этих спектрах обнаруживаются линии характеристических излучений, индивидуальных для каждого элемента и почти не зависящих от того, в каком соединении находится элемент в материале антикатода. Характеристические спектры состоят из ряда серий К, L, [c.92]

Еще большее внимание и интерес вызвало открытие катодных лучей. Как физики представляли себе эти лучи Крукс — английский физик — пришел к сенсационному и фантастическому утверждению. Он рассматривал катодные лучи как поток материи, находящейся в особом, отличном от известных трех, состоянии катодные лучи, по утверждению Крукса, представляли собой новое, четвертое, еще более разреженное, чем газ, состояние материи — это поток мельчайших заряженных частиц, составляющих ничтожную часть атома. Впоследствии они получили название электронов. Вокруг этого представления велись серьезные споры. Оказалось, что этот поток отрицательных электронов, подобно электрическому току, отклоняется под влиянием магнита, однако долго не удавалось установить существования магнитного поля вокруг катодных лучей, а магнитное поле — основной признак электрического тока. Герц, открывший электромагнитные волны, был склонен думать, что и катодные лучи — это какие-то электромагнитные волны. Катодные лучи проникают через тонкое листовое золото и алюминий. Прохождение этих лучей через металлические пленки Герц и считал сильнейшим доказательством их эфирного , волнового характера, совершенно несовместимого с корпускулярной теорией. [c.318]

Опытные данные о том, что атом имеет сложное строение, были впервые получены в результате открытия катодных лучей. Оказалось, что последние представляют собой поток отрицательно заряженных частиц, называемых электронами. Было установлено, что электроны в определенных условиях выделяются самыми разнообразными веществами и содержатся во всех элементах. Все они, независимо от способа получения, одинаковы по своей массе и заряду. Масса электрона в 1840 раз меньше массы самого легкого атома — атома водорода. Заряд электрона принимается равным —1 (минус единица). [c.113]

Э. Резерфорд (1871- 1937) показал, что под влиянием магнитного поля радиоактивное излучение дифференцируется на сх-, Р и у-излучение. Неоспоримым фактом было то, что радиоактивное излучение связано со сложным процессом — расщеплением атомов. Это свидетельствовало о том, что атом неделим только химически, физически же делим и имеет дискретную структуру. Такой вывод еще более подкреплялся дальнейшим изучением катодных лучей, приведшим к открытию электрона, составной части атома. [c.28]

Первая частица, которая должна входить в состав атома, была открыта английским физиком Дж. Томсоном в 1897 г. и названа электроном. Слово электрон по-гречески означает янтарь. Это окаменелое образование при трении приобретает отрицательный заряд. Томсон изучал катодные лучи, которые испускает катод в глубоко вакуумированной стеклянной трубке. Оказалось, что эти лучи отклоняются в электрическом поле к Положительной пластине конденсатора. Предположив, что эти лучи являются потоком электронов, и определив угол их отклонения в поле заданной напряженности, он смог по законам электростатики рассчитать отношение заряда электрона к массе elm = 1,76 10 Кл/г. [c.67]

Аналогичным путем, но постепенно совершенствуя методику, пошли другие исследователи 112]. После экспериментального доказательства существования электрона понятие о нем прочно вошло в работы физиков не только в областях, которые были связаны с его открытием (катодные и рентгеновские лучи, ионизация газов), но и во многих других (см., например 113]). Но особенно большое значение электронные представления приобрели для изучения строения и объяснения свойств атомов. [c.10]

Знакомясь с историей развития взглядов, имеющих особенно большое значение для органической химии, мы пренебрегали описанием параллельного развития физики, приведшего в 1897 г. Дж. Дж. Томсона [39] и независимо Кауфмана [40] к открытию электрона. Так как мы не интересуемся здесь специально физикой, то полный обзор этих ее успехов был бы тут не уместен тем не менее целесообразно упомянуть хотя бы основные путевые вехи этой области исследования. В 1870 г. Вильям Крукс, пропуская электрический разряд через трубку с разряженным газом, открыл катодные лучи. Спор относительно природы катодных лучей был окончательно разрешен опытами Ленара, Перрена и других, показавших, [c.27]

Электрон. Открытие электронов как непременной составной части всех атомов относится к последней четверти прошлого века. При прохождении электрического тока через заключенный в трубку разреженный газ от отрицательного полюса (катода) исходит пучок слабого света — катодный луч. Катодный луч сообщает -отрицательный заряд телам, на которые он падает, и отклоняется в сторону приближенных к трубке положительно заряженных тел. Следовательно, катодный луч представляет собой поток отрицательно заряженных частиц Эти частицы получили название электронов. Разными способами измерены масса и заряд электрона. Масса электрона составляет 1/1840 часть массы водородного атома, а заряд его естественно принять за естественную единицу электрического заряда, так как все заряды, которые когда-либо измерялись физиками на различных объектах природы, оказывались кратными от заряда электрона. [c.71]

Открытие электрона предшествовало открытию протона — положительно заряженной частицы. Еще в 1886 г. Гольдштейн наблюдал, что при испускании катодных лучей на сам катод попадают лучи иной природы, которым ученый приписал поэтому противоположный электронам положительный заряд. В 1907 г. Дж. Дж. Томсон назвал их положительно заряженными лучами. Дальнейшее исследование показало, что частицы, составляющие эти лучи, отличаются от электронов не только знаком заряда, но также и значительно большей массой. Масса протонов , как назвал их в 1920 г. Э. Резерфорд, была примерно равна массе атома водорода, т. е. в 1837 раз больше массы электрона. [c.100]

Дж. Дж. Томсон из Кембриджского университета (Великобритания), первая величина в физике, в 1897 году смог доказать, что катодные лучи состоят из бесчисленного множества маленьких отрицательно заряженных частичек. Позднее за ними закрепилось название электроны. Томсон установил, что эти заряженные частички движутся с огромной скоростью. Больше всего поразил тот факт, что масса электрона примерно в две тысячи раз меньше массы самого легкого атома — водорода. До этого времени полагали, что атом является мельчайшим кирпичиком материи. Ученым недостаточно было открыть магические А -лучи. Они старательно искали другие невидимые лучи, которые исследователи до той поры еще не смогли заметить. В Париже физик Анри Беккерель работал с препаратами урана. На них он думал изучить флуоресценцию солей урана после их облучения светом Беккерель стремился ответить на вопрос, не является ли флуоресценция тоже новым видом излучения. Однако случайное открытие дало совершенно иное направление его исследованиям. [c.56]

Анодные (или каналов ые) лучи, открытые в разрядной трубке немецким физиком М. Гольдштейном (1886), оказались потоком положительно заряженных частиц (ионов) газа, наполняющего трубку. Эти частицы в указанной трубке движутся в направлении, обратном движению катодных лучей, т. е. исходят как бы из анода, отсюда и их название — анодные лучи. Масса каждой частицы этих лучей оказалась равной массе молекулы газа, заполняющего трубку, а заряд равен или кратен заряду электрона. Эти ионы представляют собой молекулы газа катодной трубки, потерявшие один или несколько электронов. [c.38]

Рентгеновские лучи были открыты в 1895 г. немецким ученым В. Рентгеном. Изучая свойства катодных лучей, он обнаружил, что если на стекло катодной трубки падает поток электронов, от стекла исходит какое-то новое, невидимое излучение. Оно действует на фотопластинку, легко проходит через древесину, картон, стекло, органические ткани, некоторые легкие металлы, однако задерживается тяжелыми металлами (свинцом и др.). Эти лучи не отклоняются в электрическом и магнитном полях (электронейтральны), вызывают флуоресценцию (свечение) разных веществ, ионизацию газов. Оказалось, что источником рентгеновского излучения может служить всякое твердое тело, подвергшееся действию катодных лучей, но особенно интенсивно испускает эти лучи платина. Поэтому для получения рентгеновских лучей в настоящее время применяют специальные рентгеновские трубки, в которых пучок катодных лучей падает на антикатод, покрытый платиной (рис. 7). [c.38]

Открытие катодных и анодных лучей дало основание предположить, что электроны входят в атомы различных элементов и могут быть отделены от них. Атомы, лишенные одного или нескольких электронов, превращаются в положительно заряженные частицы. Эти открытия поколебали установившееся мнение о неделимости атомов. [c.72]

Электроны были открыты в потоке катодных лучей. [c.92]

В 1891 г. Д. Д. Стони ввел в науку термин электрон для обозначения единицы электрического заряда одновалентного иона, т. е. количества электричества, необходимого для того, чтобы на одном из электродов выделился из раствора атом водорода или другого одновалентного элемента. После открытия Вильгельмом Рентгеном в 1895 г. Z-лучей (рентгеновских лучей), которые образуются при действии катодных лучей на антикатод, термин электрон стал применяться для обозначения отрицательно заряженной корпускулы электричества. Эта новая величина окончательно вошла в физику, когда в 1897 г. Дж. Дж. Томсон, директор Физического института Кавендиша при Кембриджском университете, в результате изучения прохождения электричества через газ при помощи знаменитой камеры Вильсона, созданной в том же институте по мысли Томсона, смог доказать существование такой корпускулы, определив ее массу (/тг), которая при нулевой скорости составляет массы атома водорода, [c.395]

Конец XIX—начало XX в. ознаменованы величайшими открытиями в физике и химии, имевшими важнейшее значение для дальнейшего развития атомистического учения. Открытие катодных лучей и электрона, анодных, рентгеновских лучей, радиоактивности, создание квантовой теории излучения, изучение оптических спектров атомов и др. окончательно опровергли прежние метафизические представления об атомах как о первичных неде- [c.36]

Еще со времени открытия законов электролиза Фарадея (см. гл. 5) бытовало представление, что электричество может переноситься частицами. В 1891 г. ирландский физик Джордж Джонстон Стоуни (1826—1911) даже предложил название основной единицы электричества (не вдаваясь в детали, частица это или не частица). Он предложил называть ее электроном Итак, в результате изучения катодных лучей был открыт атом электричества , о котором ученые думали и гадали более полувека. Учитывая важность работы Дж. Дж. Томсона, его можно считать первооткрывателем электрона. [c.149]

Укреплению представлений о сложной структуре атомов способствовало изучение двух новых видов излучений рентгеновских (Х-лучей), открытых немецким физиком В. Рентгеном в 1895 г., и радиоактивности, обнаруженной в 1896 г. французским физиком А. Бек-керелем. Первые возникали после облучения анода катодными лучами и обладали большой проникающей способностью. Радиоактивные лучи, выходившие из урана и его солей, испускались самопроизвольно и также проникали через непрозрачные преграды. Вскоре выяснилось, что под действием магнитного поля они расщепляются на три составляющие одна была заряжена положительно и слабо отклонялась, так как состояла из тяжелых ионизированных атомов гелия, другая была заряжена отрицательно и круто отклонялась, так как состояла из легких электронов, а третья не отклонялась вовсе. Выходец из Новой Зеландии, сотрудник Кавендишской лаборатории в Англии Э. Резерфорд назвал эти лучи соответственно а-, Р- и у-лучами. [c.69]

Модель атома по Бору. В результате ряда исследований, начавшихся открытием в конце XIX в. катодных лучей, стало известно, что важным компонентом структуры вещества является отрицательно заряженная исключительно легкая частица — электрон. Кроме того, изучение эмиссионных спектров разнообразных элементов показало, что существует большое число ярких линий, характеристических для данного элемента и охватывающих диапазон видимых и ультрафиолетовых. лучей, причем экспериментально была обнаружена простая зависимость между волновыми числами этих линий. В частности, выяснилось, что опытные волновые числа можно описать в обобщенном виде простыми математическими выражениями, а именно формулой Ридберга, полученной из анализа спектральных полос самого простого атома — водорода, и переходной формулой Ритца для отнесения набора характеристических линий из спектра элементов семейства щелочных металлов. [c.30]

Известно, что вещества состоят из молекул, а молекулы из атомов. Атом — мельчайшая частица элемента, носитель всех его химических свойств. В химическом отношении он неделим. Атомы различных элементов характеризуются их атомной массой. В результате открытия катодных и анодных лучей, явления радиоактивности было установлено, что атомы не являются неделимыми частицами. Дальнейшими исследованиями было показано, что они состоят из ряда частиц, в том числе протонов, электронов, нейтронов. Атомы всех элементов содержат очень малое по размеру ядро, в котором сосредоточены все положительные зарядах и 0,99% его массы, и вращающиеся вокруг него отрицательно заряженные частицы — электроны. Протоны — устойчивые элементарные частицы с массой, близкой к углеродной единице. Заряд протона равен заряду электрона и противоположен по знаку. Масса электрона равна 5,49 10 углеродной единицы. Электроны вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг солнца, однако законы движения электронов значительно ачожнее, чем планет. [c.11]

Затем следует период, богатый открытиями. Начиная с 1876 г., Риги [47] исследует искровые разряды и детекторы излучения, в частности в диапазоне сантиметровых волн. Герц в 1887 г. наблюдает [48], что свет, испускаемый искровым разрядом, значительно облегчает пробой расположенного рядом искрового промежутка. Годом позже Гальвакс [49] обнаруживает, что цинковая пластинка, освещаемая ультрафиолетовыми лучами (от дуговой лампы), заряжается положительно, как мы теперь знаем, благодаря испусканию фотоэлектронов. Скоро становится ясным, что частицы в катодных лучах имеют массу, во много раз меньшую, чем атом самого легкого из газов. Поэтому их стали считать атомами отрицательного электричества [60], и в 1891 г. Стони [50] предложил для них название электрон . В 1874 г. на конференции Британской ассоци-. ации в Бельфасте он заявил Теперь вся количественная сторона явлений электролиза может быть сформулирована в виде утверждения, что на каждую разорванную химическую связь через раствор проходит определенное количество электричества . [c.11]

Когда говорят об открытии электрона, имеют в виду доказательство существования электрона как материальной частицы. О существовании атомов или даже квантов электричества физики и химики догадывались давно. С полной определенностью высказывался в этом смысле еще в ХУП1 в. Франклин, а Стони в 1881 г. опубликовал результаты своих расчетов элементарного заряда электричества, для которого в 1891 г. и предложил наименование электрон. Доказательство, что электрон — материальная частица, и было дано Вихертом, который 7 января 1897 г. сделал доклад на заседании Физико-экономического общества в Кенингсберге о своих опытах с катодными лучами. К этому времени уже было установлено, что катодные лучи представляют собою поток отрицательно заряженных частиц, из чего следует, что их путь должен искривляться под влиянием [c.56]

ЧТО ЭТИ лучи ОТКЛОНЯЮТСЯ под действием магнитного и электростатического полей. Направление отклонения указало на отрицательный заряд последних. Далее было установлено, что катодные лучи отбрасывают тень, проникают сквозь тонкие металлические листки и проявляют различные механические свойства, указывающие на их корпускулярную, а не волновую природу, причем эти корпускулы должны быть крайне малы. В настоящее время нам известно, что частицы катодных лучей представляют собой электроны, т. е. отрицательно заряженные частицы с массой ничтожно малой по сравнению с массой самого легкого атома. Для надежного доказательства сзгществования таких частиц необходимо было осуществить количественное измерение их заряда и массы. Здесь следует вспомнить, что величина элементарного заряда электричества давно уже была рассчитана. Это сделал Стони, основываясь на электрохимическом эквиваленте, найденном Фарадеем, и на грубой оценке числа Авогадро, выведенном из кинетической теории газов при этом не было, однако, ничем доказано, что этот заряд обязательно связан с какой-либо массой или что он является тем же зарядом, который несут на себе частицы катодных лучей. В последующих исследованиях, произведенных в лаборатории Томсона, газы удалось сделать электропроводными не при полющи таких электрических разрядов, какими пользовались в катодных трубках, а посредством рентгеновских лучей или лучей, испускаемых радием. Эти работы показали, что и рентгеновские и т-лучи создают газовые ионы, делая таким образом газы электропроводными, причем отрицательные ионы имеют ту же величину пе (где е — заряд, ап — число молекул в 1 см ), что и у одновалентных ионов при электролизе, а величина е/т (где т — масса) примерно в 1800 раз больще величины elm, найденной для ионов водорода. Поэтому было весьма вероятно, что данные отрицательно заряженные частицы несут тот же элементарный заряд, который был найден из опытов по электролизу, и имеют массу в 1800 раз меньшую. массы водородного атома. Получение этих данных и составило открытие электрона [39]. [c.28]

Ананий Д1р0 )оды 8-лучен показал, что они являются потокОн электрдй —носителей отрицательного электричества. Для определения их электронной природы было достаточно предпосылок. Давно было известно, что раскаленные металлы испускают отрицательное электричество и сами заряжаются положительно. То же самое наблюдалось при освещении тел ультрафиолетовыми лучами. Большую роль в изучении природы электронов сыграло открытие Круксом (1879 г.) так называемых катодных лучей. Они получаются при электрическом разряде в условиях сильно разреженного пространства. [c.39]

Система Но, состоящая из двух протонов и одного электрона, была уже рассмотрена выше, в гл. 5, где мы показали, что из уравнения Шредингера для этой системы вытекает возможность существования устойчивой молекулы. Эта молекула была действительно открыта много лет назад Дж. Дж. Томсоном в катодных лучах, возникающих при бомбардировке обычного га.зообразного водорода электронами. Из спектроскопических исследований известно, что в основном состоянии Нг имеет равновесное межъядер-ное расстояние 1,060 Л (2,00 боровских радиуса) и энергию диссоциации 2,791 эа (0,1024 атомной единицы). Хотя точное решение уравнения Шредингера для этой системы приводит к результатам, прекрасно согласующимся с этими наблюдаемыми значениями, решение довольно сложно. Поэтому представляется целесообразным репшть уравнение Шредингера для Но, используя приближенные методы. Эти приближенные методы обладают тем преимуществом, что они позволяют подойти к объяснению причин возникновения химической связи, тогда как точное реа1ение в этом отношении менее наглядно. [c.286]

Убедительным доказателтдп вом сложности атома явилось открытие та1ч называемых катодных лучей. При пропускании электрического тока через сильно разреженные в специальных трубках газы от отрицательного полюса— катода исходят невидимые глазом лучи, вызывающие свечение газа. Изучение этих лучей показало, что они представляют собой мельчайшие, быстро движущиеся частицы, заря кенныо отрицательным электричеством. Эти частицы былп названы электронам и. Замечательно то, что ни величина заряда электронов, ни их масса совершенио не зависят от природы газа, подвергающегося действию электрического тока, или от материала, из которого состоят элект])0ды. [c.40]

Масс-спектрометрия. Открытие устойчивых изотопов свинца, образующихся при ядерном распаде, стимулировало исследование остальных устойчивых элементов с точки зрения их изотопной однородности. При этом самые важные результаты были получены при изучении положительных лучей в элек-троразрядных трубках. Эти лучи состоят из атомов (или молекул), которые потеряли один электрон, приобретя таким образом положительный заряд (частица может потерять два или три электрона, приобретая двойной или тройной положительный заряд). Потеря электронов происходит при столкновении атомов содержащегося в электроразрядной трубке газа (при 0,01 мм рт. ст.) с электронами катодных лучей. Получающиеся при этом положительные ионы движутся в направлении, обратном катодным лучам, следовательно, от анода к катоду, и могут быть замечены и изучены в закатодном [c.757]

В истории каждой науки мы видим сме1ну одних научных теорий другими, и в периоды, когда факты накопляются постепенно, связь между новой теорией и прежней ясна, так как первая является как бы надстройкой над старой, но бывают времена, когда развитие науки идет особенно усиленным темпом новые открытия сразу обогащают науку фактами, не укладывающимися в рамки старых теорий, и тогда созидаются новые теории, по-видимому, как бы не имеющие связи с прежними. Такой период мы наблюдаем в конце XIX и начале XX столетия, когда изучение рентгеновых и катодных лучей, открытие радиоактивных тел и тому подобное привели нас к теории электронов и основанным на ней теориям строения атомов, совершенно противоречащим прежним представлениям об атомах. [c.111]

Исследования, начатые Гитторфом, продолженные Варлеем, Гольдштейном, Круксом и другими учеными, привели в конечном счете к доказательству существования электрона. Собственно открытие электрона относят к 1897 г., когда Дж. Томсон и независимо от него Е. Вихерт произвели достаточно точные измерения скорости катодных лучей и удельного заряда (е/т) составляющих их частиц, причем Томсон пришел к выводу, что отрицательно заряженные корпускулы (так Томсон называл электрон,—Д. Т.) катодных лучей представляют собой то вещество, из которого построены все химические элементы [17, 18]. [c.236]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология