1.1. Elektronu un radioaktivitātes atklāšana.

Ideju dzimšana par atoma sarežģīto uzbūvi

Elektriskās strāvas diskrētais raksturs ir atspoguļots Faradeja darbā par elektrolīzi – viena un tā pati strāva izraisa dažādu vielu daudzumu izdalīšanos uz elektrodiem atkarībā no tā, kāda viela ir izšķīdusi. Kad izdalās viens mols vienvērtīgas vielas, caur elektrolītu iziet lādiņš 96 500 C, un ar divvērtīgu vielu lādiņš dubultojas. Pēc definēšanas 19. gadsimta beigās. Avogadro skaitlis ļāva novērtēt elementārā elektriskā lādiņa lielumu. Tā kā 6.02 10 23 atomi pārnes lādiņu 96 500 C, tad viena daļa ir 1,2-10 -19 C. Tāpēc šī ir mazākā elektrības daļa jeb "elektrības atoms". Georgs Stounijs ierosināja saukt šo "elektrības atomu" par elektronu.

Darbu ar strāvām gāzēs sarežģī grūtības iegūt retu gāzveida vidi. Vācu stikla pūtējs G. Geislers izklaidei izgatavoja caurules ar retu gāzi, kas kvēloja, kad caur to tika laista elektriskā strāva. Tajos V. Gitofs atklāja katoda starojumu, kas izraisīja caurules sieniņu fluorescenci, ko sauca katoda stari. Kā konstatēja angļu fiziķis V. Krūks, šie stari izplatījās taisnā līnijā, tos novirzīja magnētiskais lauks un tiem bija mehāniska iedarbība.

Franču fiziķis J. Perins ievietoja metāla cilindru ar caurumu pretī katodam caurules iekšpusē katoda priekšā un atklāja, ka cilindrs ir negatīvi uzlādēts. Kad starus novirzīja magnētiskais lauks un tie neiekļuva cilindrā, izrādījās, ka tas nav uzlādēts. Divus gadus vēlāk J. Tomsons novietoja cilindru nevis katoda priekšā, bet sānos: atnests magnēts salieca katoda starus tā, ka tie iekļuva cilindrā un lādēja to negatīvi, bet fluorescējošais plankums uz stikla nobīdījās. Tas nozīmē, ka stari ir negatīvi lādētas daļiņas. Šādu mērīšanas ierīci sauc par augsta vakuuma katodstaru lampu. Lorenca spēka ietekmē, ko izraisa kondensatora zonā ieslēgtais magnētiskais lauks, staru kūļa krišanas gaismas pēda uz ekrāna mainās. Tātad 1895. gadā radās jauna zinātne - elektronika.

Vienlaicīgi darbojoties ar elektriskajiem un magnētiskajiem laukiem un mainot to lielumu, Tomsons tos izvēlējās tā, lai tie tiktu kompensēti, katoda stari nenovirzītos un plankums uz stikla nekustētos. Viņš ieguva elektriskā lādiņa attiecību pret daļiņu masu e/t = 1,3 10 -7 C/g. Neatkarīgi no Tomsona šo vērtību katoda stariem noteica V. Kaufmans un ieguva līdzīgu vērtību. Tomsons nosauca šo daļiņu asinsķermenis, un elektrons ir tikai tā lādiņš, bet tad pašu katoda staru daļiņu sauca par elektronu (no grieķu valodas. elektronisks - dzintars).

Elektrona atklāšana un tā unikālo īpašību izpēte stimulēja atoma struktūras izpēti. Noskaidrojās matērijas enerģijas absorbcijas un emisijas procesi; ķīmisko elementu līdzības un atšķirības, to ķīmiskā aktivitāte un inerce; D.I.Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskās tabulas iekšējā nozīme, ķīmisko saišu būtība un ķīmisko reakciju mehānismi; Ir parādījušās pilnīgi jaunas ierīces, kurās elektronu kustībai ir izšķiroša loma. Uzskati par matērijas būtību mainījās. Ar elektrona atklāšanu (1897) sākās atomu fizikas laikmets.

No daudziem eksperimentiem ar elektronu pārraidi caur vielu J. Tomsons secināja, ka elektronu skaits atomā ir saistīts ar atoma masas lielumu. Bet normālā stāvoklī atomam jābūt elektriski neitrālam, un tāpēc katrā atomā dažādu zīmju lādiņu skaitļi ir vienādi. Tā kā elektrona masa ir aptuveni 1/2000 no ūdeņraža atoma masas, pozitīvā lādiņa masai jābūt 2000 reižu lielākai par elektrona masu. Piemēram, ūdeņradim gandrīz visa masa ir saistīta ar pozitīvu lādiņu. Līdz ar elektrona atklāšanu uzreiz parādījās jaunas problēmas. Atoms ir neitrāls, kas nozīmē, ka tajā jābūt citām daļiņām ar pozitīvu lādiņu. Tie vēl nav atvērti.

Franču fiziķis A. Bekerels, pētot luminiscenci, atklāja (1896) radioaktivitātes fenomenu. Viņu interesēja saistība starp fluorescenci no katoda stariem uz caurules sieniņām un rentgena stariem, kas izstaro no šīs caurules daļas. Apstarojot dažādas vielas, viņš mēģināja noskaidrot, vai rentgenstarus var izstarot ar saules gaismu apstaroti fosforescējoši ķermeņi. Drīz vien Kirijs ķērās pie lietas un atklāja aktīvāku elementu, ko viņi nosauca par poloniju par godu Polijai, Marijas Kirī dzimtajai vietai. Mērot efekta lielumu, Sklodovska-Kirī atklāja jaunu elementu - rādiju un nosauca pašu starojuma efektu radioaktivitāte(no lat. radio- Es izstaroju starus). Radija starojuma intensitāte ir simtiem tūkstošu reižu lielāka nekā urānam. Tad tika atklāts trešais radioaktīvais elements – aktīnijs. Un radioaktivitātes pētījumos bija zināms "uzplaukums".

Līdz 1899. gada beigām Dž.Tomsona līdzstrādnieks E.Razerfords secināja: “...eksperimenti liecina, ka urāna starojums ir sarežģīts un sastāv vismaz no diviem dažādiem veidiem: viens, ātri absorbēts, sauksim to par a-starojumu; cits, caurstrāvotāks, sauksim to

- starojums." Trīs gadus vēlāk P. Viljars atrada citu starojuma komponentu, kuru nenovirzīja magnētiskais lauks, to sauca par -stariem. Radioaktivitāte ātri atrada pielietojumu dabaszinātnēs un medicīnā.

Atoms vairs netika uzskatīts par nedalāmu. Ideju par visu atomu uzbūvi no ūdeņraža atomiem jau 1815. gadā izteica angļu ārsts V. Prouts. Šaubas par atomu nedalāmību izraisīja spektrālās analīzes un ķīmisko elementu periodiskās tabulas atklāšanu. Izrādījās, ka pats atoms ir sarežģīta struktūra ar tā sastāvdaļu iekšējām kustībām, kas ir atbildīgas par raksturīgajiem spektriem. Sāka parādīties tās struktūras modeļi.

Atoma modeli - pozitīvs lādiņš ir sadalīts pozitīvi lādētā diezgan lielā apgabalā (iespējams, sfēriskā formā), un tajā ir iejaukti elektroni, piemēram, "rozīnes pudiņā" - ierosināja Kelvins 1902. gadā. J. Tomsons attīstīja savu ideju: atoms ir pozitīvi lādētas matērijas pudiņa piliens, kura iekšpusē ir sadalīti elektroni, kas atrodas vibrācijas stāvoklī. Šo vibrāciju dēļ atomi izstaro elektromagnētisko enerģiju; Tādā veidā viņš varēja izskaidrot gaismas izkliedi, taču radās daudz jautājumu. Lai izskaidrotu ķīmisko elementu periodisko tabulu, viņš pētīja dažādas elektronu konfigurācijas, liekot domāt, ka stabilas konfigurācijas atbilst neaktīvo elementu, piemēram, cēlgāzu, struktūrai, bet nestabilās - aktīvākām. Pamatojoties uz atomu izstarotās gaismas viļņu garumiem, Tomsons novērtēja šāda atoma aizņemto laukumu aptuveni 10–10 m. Viņš izdarīja daudz pieņēmumu, kurus aiznesa, aprēķinot starojuma raksturlielumus pēc Maksvela teorijas, jo viņš uzskatīja, ka atoma iekšpusē darbojas tikai elektromagnētiskie spēki. 1903. gadā Tomsons panāca, ka elektroniem kustoties jāizstaro eliptiski viļņi, 1904. gadā - ka tad, kad elektronu skaits ir lielāks par 8, tie ir jāsakārto gredzenos un to skaitam katrā gredzenā jāsamazinās, samazinoties gredzena rādiusam. Elektronu skaits neļauj radioaktīvajiem atomiem būt stabiliem, tie izstaro alfa daļiņas, un veidojas jauna atomu struktūra. Viena no Tomsona skolniekiem E. Rezerforda eksperiments noveda pie atoma uzbūves kodolmodelis.

Atklājumi 19. gadsimta beigās. - Rentgenstari (1895), dabiskā radioaktivitāte (Bekkerels, 1896), elektrons (J. Thomson, 1897), rādijs (Pjērs un Marija Kirī, 1898), starojuma kvantu raksturs (Planck, 1900) bija sākums. revolūcija zinātnē.

1.2. Atomu uzbūves planētu modelis. Mūsdienu zinātne un Bora postulāti

Atoma struktūras planetāro modeli pirmais ierosināja J. Perins, mēģinot novērotās īpašības izskaidrot ar elektronu orbitālo kustību. Taču V. Vins to uzskatīja par neizturamu. Pirmkārt, kad elektrons griežas, saskaņā ar klasisko elektrodinamiku tam ir nepārtraukti jāizstaro enerģija un galu galā jānokrīt uz kodolu. Otrkārt, nepārtraukta enerģijas zuduma dēļ atoma starojumam vajadzētu būt nepārtrauktam spektram, bet tiek novērots līniju spektrs.

Eksperimentus par α-daļiņu pāreju caur plānām zelta un citu metālu plāksnēm veica E. Rezerforda darbinieki E. Marsdens un H. Geigers (1908). Viņi atklāja, ka gandrīz visas daļiņas brīvi iziet cauri plāksnei, un tikai 1/10 000 no tām piedzīvo spēcīgu novirzi - līdz 150°. Tomsona modelis to nevarēja izskaidrot, bet Rezerfords, viņa bijušais palīgs, veica noviržu daļas aprēķinus un nonāca pie planētas modeļa: pozitīvais lādiņš ir koncentrēts 10–15 apjomā ar ievērojamu masu.

Uzskatot, ka elektronu orbītas atomā ir jāfiksē, Tomsons 1913. gadā nonāca arī pie atoma struktūras planetāra modeļa. Bet, risinot šāda atoma stabilitātes problēmu, izmantojot Kulona likumu, viņš atrada stabilu orbītu tikai vienam elektronam. Ne Tomsons, ne Rezerfords nevarēja izskaidrot alfa daļiņu emisiju radioaktīvās sabrukšanas laikā - izrādījās, ka atoma centrā jābūt elektroniem?! Viņa palīgs G. Mozelijs izmērīja vairāku periodiskās tabulas atomu spektrālo līniju frekvenci un atklāja, ka “atomam ir noteikta raksturīgā vērtība, kas regulāri palielinās, pārejot no atoma uz atomu. Šis daudzums nevar būt nekas cits kā iekšējā kodola lādiņš.

Atomu struktūras teorijas uzbūve, kuras pamatā ir planētu modelis, saskārās ar daudzām pretrunām.

Sākumā dāņu fiziķis N. Bors mēģināja pielietot klasisko mehāniku un elektrodinamiku lādētu daļiņu palēninājuma problēmai, pārvietojoties pa matēriju, taču noteiktai elektronu enerģijas vērtībai radās iespēja piešķirt patvaļīgus orbītas parametrus (vai frekvences). ), kas noveda pie paradoksiem.

Bors vienojās par atomu struktūras teoriju ar spektru izcelsmes problēmu. Viņš papildināja Rezerforda modeli ar postulātiem, kas nodrošināja atoma stabilitāti un tā starojuma līniju spektru. Bors atteicās no klasiskās mehānikas idejām un pievērsās Planka kvantu hipotēzei: noteiktas attiecības starp gredzenā esošo kinētisko enerģiju un revolūcijas periodu ir attiecību pārnese. E= hv , izsaka attiecības starp enerģiju un oscilatora frekvenci sistēmai, kurā notiek periodiska kustība. Balmera, Rydberga un Ritz spektrālās formulas ļāva formulēt prasības atoma stabilitātes nodrošināšanai un ūdeņraža atoma spektra līnijas raksturam: atomā ir vairāki stacionāri stāvokļi (vai elektronu orbītas planētā). modelis), kurā atoms neizstaro enerģiju; Kad elektrons pārvietojas no vienas stacionāras orbītas uz otru, atoms izstaro vai absorbē enerģijas daļu, kas ir proporcionāla frekvencei, saskaņā ar Rydberg-Ritz frekvences likumu.

1897. gada 30. aprīlis oficiāli tiek uzskatīts par pirmās elementārdaļiņas - elektrona - dzimšanas dienu. Šajā dienā Cavedish laboratorijas vadītājs un Londonas Karaliskās biedrības biedrs Džozefs Džons Tomsons sniedza vēsturisku paziņojumu. Katoda stari"Lielbritānijas Karaliskajā institūtā, kurā viņš paziņoja, ka viņa daudzu gadu pētījumi par elektrisko izlādi gāzēs zemā spiedienā ir ļāvuši noskaidrot katodstaru būtību. Ievietojot gāzizlādes cauruli krustotā magnētiskajā un elektriskajā laukus, viņš, novērojot šo lauku kompensējošo efektu, droši noteica daļiņu īpatnējo lādiņu, kuru plūsma bija katoda stari.

Ideja par elektriskā lādiņa diskrēto raksturu zinātnē tika stingri nostiprināta, pateicoties iepriekšējiem elektrisko parādību pētījumiem. Pat Maikls Faradejs (1791-1867) 1830. gadu pirmajā pusē, pētot strāvas pāreju caur elektrolītiem, konstatēja, ka, lai uz elektroda atbrīvotu vienu grama ekvivalentu jebkuras vielas, ir jāizlaiž cauri tikpat daudz elektrības. risinājums, kas kļuva pazīstams kā Faradeja numurs .

Savā darbā viņš rakstīja: "Ķermeņu atomi... satur vienādu daudzumu elektroenerģijas, kas dabiski saistīta ar tiem." Bet tomēr viņš neizdarīja secinājumus par minimālās elementārās maksas esamību.

Īru fiziķis Stounijs Stounijs (1826-1911) pie šāda secinājuma nonāca no elektrolīzes likumiem 1874. gadā un pēc tam 1891. gadā postulēja lādiņa esamību atomā, nosaucot to par elektronu. Taču šīs prognozes, protams, nozīmēja, ka negatīvās elektrības nesējs būs tādas vielas daļiņa kā joni elektrolītā, kas nogulsnēts uz pozitīvā elektroda.

Taču J. J. Tomsona iegūtais rezultāts viņa laikabiedriem izrādījās pavisam negaidīts un pat paradoksāls. Pirmkārt, veikto eksperimentu sērija parādīja, ka mērījumu rezultāti ar katodstariem bija pilnīgi neatkarīgi no gāzes veida, kurā notika izlāde. Turklāt izmērītā attiecība e/m (īpatnējais lādiņš) izrādījās anomāli liela: tā izrādījās gandrīz 2 tūkstošus reižu lielāka nekā elementārā elektriskā lādiņa vērtības attiecība pret vieglākā ūdeņraža atoma masu. Viņš arī uzsvēra, ka viņa atklātās daļiņas ir daļa no jebkuras gāzes atomiem. Citējam šeit J. J. Tomsona vārdus par šo tēmu: “Tā, protams, ir lādiņa vērtība, kas nav atkarīga no gāzes rakstura, jo lādiņa nesēji jebkurai gāzei ir vienādi. katoda stari pārstāv jaunu vielas stāvokli, stāvokli, kurā matērijas dalīšanās notiek daudz tālāk nekā parastā gāzveida stāvoklī, ... šī matērija pārstāv vielu, no kuras ir veidoti visi ķīmiskie elementi.

Jau pirms elektrona atklāšanas J. J. Tomsons ticami pierādīja katodstaru korpuskulāro raksturu, ko daudzi ievērojami zinātnieki (Heinrihs Hercs, Filips Lenards u.c.) uzskatīja par elektromagnētiskiem viļņiem. I. Puljujs darīja to pašu.

Vēlāk (1903) J. J. Thomson izvirzīja atoma modeli, kurā elektroni tika iekļauti punktveida atsevišķu daļiņu veidā, kas peld atoma nepārtraukti pozitīvi lādētā vidē. Jāapzinās, cik grūti toreiz bija iedomāties atomu tukšuma formā, kurā pozitīvi lādiņi bija koncentrēti nelielā centrālā kodola tilpumā. (Tomēr līdzīgu planētu modeli vēl agrāk ierosināja franču zinātnieks Žans Perins 1901. gadā un pēc tam 1904. gadā japāņu fiziķis Hantaro Nagaoka, kurš salīdzināja elektronus atomā ar planētas Saturna gredzeniem). J. J. Tomsons 1904. gadā arī ieviesa ideju, ka elektroni atomos tiek sadalīti atsevišķās grupās un tādējādi nosaka ķīmisko elementu īpašību periodiskumu. Elektrona masas mazā vērtība tika uzskatīta par pašas daļiņas elektriskā lauka inerces mēru. Savas zinātniskās karjeras sākumā (1881) J. J. Tomsons parādīja, ka elektriski lādēta sfēra palielina savu inerciālo masu par noteiktu daudzumu, kas ir atkarīgs no lādiņa lieluma un sfēras rādiusa, un tādējādi ieviesa jēdzienu elektromagnētiskā masa. Viņa iegūtā attiecība tika izmantota, lai novērtētu elektrona izmēru, pieņemot, ka visa tā masa ir elektromagnētiska. Šī klasiskā pieeja parādīja, ka elektrona izmērs ir simtiem tūkstošu reižu mazāks par atoma izmēru.

Interesanti, ka elektrona atklāšana notika pirms protona atklāšanas, ko vadīja kanālu staru pētījumi Krūksa caurulē. Šīs stariem 1886. gadā atklāja vācu fiziķis Eižens Holšteins (1850-1930) no mirdzuma, kas veidojās katodā izveidotā kanālā.

1895. gadā J. Perrins noteica pozitīvo lādiņu, ko nes kanāla daļiņas. Vācu fiziķis Vilhelms Vīns (1864-1928) 1902. gadā, izmantojot mērījumus krustotos magnētiskajos un elektriskajos laukos, noteica daļiņu īpatnējo lādiņu, kas, piepildot cauruli ar ūdeņradi, atbilda ūdeņraža atoma pozitīvā jona svaram. .

Elektrona atklāšana nekavējoties ietekmēja visu turpmāko fizikas attīstību. 1898. gadā vairāki zinātnieki (K. Rikke, P. Drude un J. Tomsons) neatkarīgi izvirzīja jēdzienu par brīviem elektroniem metālos. Šo koncepciju vēlāk izmantoja par pamatu Drude-Lorentz teorijai. A. Puankarē savu fundamentālo darbu par relativitātes teoriju nosauca “Par elektronu dinamiku”. Bet tas viss bija ne tikai sākums straujai elektronu fizikas attīstībai, bet arī sākums revolucionārai fizisko pamatprincipu transformācijai. Līdz ar elektrona atklāšanu sabruka ideja par atoma nedalāmību, un pēc tam sāka veidoties sākotnējās idejas par pilnīgi neklasisku teoriju par elektronu uzvedību atomos.

Pēdējā gadsimta laikā elektronu atklāšanas nozīme ir nepārtraukti pieaugusi.

Viņa darbi ir veltīti elektriskās strāvas pārejai caur retinātām gāzēm, katoda un rentgenstaru izpētei, kā arī atomu fizikai. Viņš arī izstrādāja teoriju par elektronu kustību magnētiskajos un elektriskajos laukos. Un 1907. gadā viņš ierosināja masu spektrometra darbības principu. Par darbu pie katoda stariem un elektrona atklāšanu viņam 1906. gadā tika piešķirta Nobela prēmija.

?Krievijas Federācijas Izglītības un zinātnes ministrija
Federālā valsts budžeta izglītības iestāde
augstākā profesionālā izglītība
"Sterlitamakas Valsts pedagoģijas akadēmija
viņiem. Zainabs Biiševa"
Matemātikas un dabaszinātņu fakultāte

Vispārējās fizikas katedra

Eseja
Elektronu atklāšanas vēsture

Pabeidza: FM-52 grupas audzēknis
Saifetdinovs Artūrs
Pārbaudījis: Ph.D., asociētais profesors Korkeško O.I.

Sterlitamak 2011Ievads
I nodaļa. Atklājuma priekšvēsture
II nodaļa. Elektrona atklāšana

3.1. Tomsona eksperiments
3.2. Rezerforda pieredze
3.3. Millikāna metode
3.3.1. Īsa biogrāfija:

3.3.3. Uzstādīšanas apraksts



Secinājums
Literatūra

Ievads

ELEKTRONS – pirmā atklātā elementārdaļiņa; dabā mazākās masas un mazākā elektriskā lādiņa materiāla nesējs; atoma sastāvdaļa.
Elektronu lādiņš ir 1,6021892. 10-19 klases
- 4,803242. 10-10 vienības SGSE.
Elektrona masa ir 9,109534. 10-31 kg.
Īpatnējā maksa e/me 1.7588047. 1011 Cl. kg -1.
Elektronu spins ir vienāds ar 1/2 (h vienībās), un tam ir divas projekcijas ±1/2; elektroni pakļaujas Fermi-Diraka statistikai, fermioni. Uz tiem attiecas Pauli izslēgšanas princips.
Elektrona magnētiskais moments ir vienāds ar - 1,00116 mb, kur mb ir Bora magnetons.
Elektrons ir stabila daļiņa. Saskaņā ar eksperimentālajiem datiem kalpošanas laiks ir te > 2. 1022 gadus vecs.
Nepiedalās spēcīgajā mijiedarbībā, leptons. Mūsdienu fizika uzskata elektronu par patiesi elementāru daļiņu, kurai nav ne struktūras, ne izmēra. Ja pēdējie nav nulle, tad elektronu rādiuss re< 10 -18 м.

I nodaļa. Atklājuma priekšvēsture

Elektrona atklāšana bija daudzu eksperimentu rezultāts. Līdz 20. gadsimta sākumam. elektrona esamība tika noteikta vairākos neatkarīgos eksperimentos. Bet, neskatoties uz kolosālo eksperimentālo materiālu, ko uzkrājušas veselas nacionālās skolas, elektrons palika hipotētiska daļiņa, jo pieredze vēl nebija atbildējusi uz vairākiem fundamentāliem jautājumiem. Patiesībā elektrona “atklāšana” aizņēma vairāk nekā pusgadsimtu un beidzās tikai 1897. gadā; Tajā piedalījās daudzi zinātnieki un izgudrotāji.
Pirmkārt, nav bijis neviena eksperimenta, kurā būtu iesaistīti atsevišķi elektroni. Elementārais lādiņš tika aprēķināts, pamatojoties uz mikroskopiskā lādiņa mērījumiem, pieņemot vairāku hipotēžu pamatotību.
Būtiski svarīgā punktā bija nenoteiktība. Elektrons vispirms parādījās elektrolīzes likumu atomu interpretācijas rezultātā, pēc tam tas tika atklāts gāzu izlādē. Nebija skaidrs, vai fizika patiešām nodarbojas ar vienu un to pašu objektu. Liela grupa skeptiski noskaņotu dabaszinātnieku uzskatīja, ka elementārais lādiņš ir visdažādāko izmēru lādiņu statistiskais vidējais rādītājs. Turklāt neviens no eksperimentiem, kas mēra elektronu lādiņu, nesniedza stingri atkārtojamas vērtības.
Bija skeptiķi, kuri parasti ignorēja elektrona atklāšanu. Akadēmiķis A.F. Ioffs atmiņās par savu skolotāju V.K. Rentgene rakstīja: “Līdz 1906. - 1907. gadam. vārdu elektrons nevajadzēja izrunāt Minhenes universitātes Fizikas institūtā. Rentgens to uzskatīja par nepierādītu hipotēzi, ko bieži izmanto bez pietiekama pamata un bezjēdzīgi.
Jautājums par elektrona masu nav atrisināts, un nav pierādīts, ka gan vadītāju, gan dielektriķu lādiņi sastāv no elektroniem. Jēdzienam “elektrons” nebija viennozīmīgas interpretācijas, jo eksperiments vēl nebija atklājis atoma uzbūvi (1911. gadā parādījās Raterforda planētu modelis, bet 1913. gadā – Bora teorija).
Elektrons vēl nav iegājis teorētiskajās konstrukcijās. Lorenca elektroniskā teorija raksturoja nepārtraukti sadalītu lādiņu blīvumu. Drudes izstrādātā metāliskās vadītspējas teorija aplūkoja diskrētos lādiņus, taču tie bija patvaļīgi lādiņi, kuru vērtībai netika noteikti nekādi ierobežojumi.
Elektrons vēl nav atstājis “tīrās” zinātnes ietvaru. Atcerēsimies, ka pirmā elektronu caurule parādījās tikai 1907. gadā. Lai pārietu no ticības uz pārliecību, vispirms bija nepieciešams izolēt elektronu un izgudrot metodi tiešai un precīzai elementārā lādiņa mērīšanai.
Šīs problēmas risinājums nebija ilgi jāgaida. 1752. gadā ideju par elektriskā lādiņa diskrētumu pirmo reizi izteica B. Franklins. Eksperimentāli lādiņu diskrētums tika pamatots ar elektrolīzes likumiem, ko M. Faradejs atklāja 1834. gadā. Elementārā lādiņa (mazākā dabā sastopamā elektriskā lādiņa) skaitliskā vērtība tika teorētiski aprēķināta, pamatojoties uz elektrolīzes likumiem, izmantojot Avogadro skaitli. . Tiešo eksperimentālo elementārā lādiņa mērījumu veica R. Millikāns klasiskajos eksperimentos, kas tika veikti 1908. - 1916. gadā. Šie eksperimenti sniedza arī neapgāžamus pierādījumus elektrības atomismam. Saskaņā ar elektroniskās teorijas pamatjēdzieniem ķermeņa lādiņš rodas tajā esošo elektronu skaita izmaiņu rezultātā (vai pozitīvo jonu, kuru lādiņa vērtība ir elektrona lādiņa daudzkārtņa). Tāpēc jebkura ķermeņa lādiņam ir jāmainās strauji un tādās daļās, kas satur veselu skaitu elektronu lādiņu. Eksperimentāli konstatējis elektriskā lādiņa izmaiņu diskrēto raksturu, R. Millikāns spēja iegūt apstiprinājumu elektronu esamībai un ar eļļas pilienu metodi noteikt viena elektrona lādiņa (elementārā lādiņa) vērtību. Metodes pamatā ir lādētu eļļas pilienu kustības izpēte vienmērīgā zināmā stipruma E elektriskajā laukā.

II nodaļa. Elektrona atklāšana

Ja neņem vērā to, kas bija pirms pirmās elementārdaļiņas - elektrona - atklāšanas un kas pavadīja šo izcilo notikumu, varam īsi pateikt: 1897. gadā slavenais angļu fiziķis TOMSONS Džozefs Džons (1856-1940) izmērīja īpatnējo lādiņu q/m. katodstaru daļiņas - “ķermeņi”, kā viņš tos sauca, pamatojoties uz katoda staru novirzi *) elektriskajos un magnētiskajos laukos.
Salīdzinot iegūto skaitli ar tobrīd zināmo vienvērtīgā ūdeņraža jona īpatnējo lādiņu, netieši spriežot, viņš secināja, ka šo daļiņu masa, kas vēlāk ieguva nosaukumu “elektroni”, ir ievērojami mazāka (vairāk nekā tūkstoš reižu) nekā vieglākā ūdeņraža jona masa.
Tajā pašā 1897. gadā viņš izvirzīja hipotēzi, ka elektroni ir neatņemama atomu sastāvdaļa un katoda stari nav atomi vai elektromagnētiskais starojums, kā uzskatīja daži staru īpašību pētnieki. Tomsons rakstīja: "Tādējādi katoda stari attēlo jaunu vielas stāvokli, kas būtiski atšķiras no parastā gāzveida stāvokļa...; šajā jaunajā stāvoklī matērija ir viela, no kuras tiek konstruēti visi elementi."
Kopš 1897. gada katodstaru korpuskulārais modelis sāka iegūt vispārēju atzinību, lai gan par elektrības būtību bija ļoti dažādi viedokļi. Tādējādi vācu fiziķis E. Viherts uzskatīja, ka “elektrība ir kaut kas iedomāts, kas patiesībā pastāv tikai domās”, un slavenais angļu fiziķis Lords Kelvins tajā pašā 1897. gadā rakstīja par elektrību kā sava veida “nepārtrauktu šķidrumu”.
Tomsona ideja par katodstaru korpusiem kā atoma pamatkomponentiem netika sagaidīta ar lielu entuziasmu. Daži no viņa kolēģiem domāja, ka viņš tos ir mistificējis, kad viņš ierosināja katodstaru daļiņas uzskatīt par iespējamām atoma sastāvdaļām. Tomsona asinsķermenīšu patieso lomu atoma struktūrā varētu saprast kopā ar citu pētījumu rezultātiem, jo ​​īpaši ar spektru analīzes un radioaktivitātes pētījumu rezultātiem.
1897. gada 29. aprīlī Tomsons sniedza savu slaveno vēstījumu Londonas Karaliskās biedrības sanāksmē. Precīzu elektrona atklāšanas laiku - diena un stunda - nevar nosaukt tā unikalitātes dēļ. Šis notikums bija Tomsona un viņa darbinieku daudzu gadu darba rezultāts. Ne Tomsons, ne kāds cits nekad faktiski nebija novērojis elektronu, un neviens nebija spējis izolēt nevienu daļiņu no katoda staru kūļa un izmērīt tā īpašo lādiņu. Atklājuma autors ir Dž.Dž.Tomsons, jo viņa priekšstati par elektronu bija tuvi mūsdienu priekšstatiem. 1903. gadā viņš ierosināja vienu no pirmajiem atoma modeļiem - "rozīņu pudiņu", bet 1904. gadā viņš ierosināja elektronus atomā sadalīt grupās, veidojot dažādas konfigurācijas, kas nosaka ķīmisko elementu periodiskumu.
Atklājuma vieta ir precīzi zināma – Kavendiša laboratorija (Kembridža, Lielbritānija). To 1870. gadā izveidoja J.C. Maxwell, un nākamo simts gadu laikā tas kļuva par “šūpuli” veselai spožu atklājumu ķēdei dažādās fizikas jomās, īpaši atomu un kodolfizikā. Tās režisori bija: Maxwell J.K. - no 1871. līdz 1879. gadam, Lord Rayleigh - no 1879. līdz 1884. gadam, Tomsons Dž. - no 1884. līdz 1919. gadam, Rutherford E. - no 1919. līdz 1937. gadam, Bragg L. - no 1938. līdz 1953. gadam; Direktora vietnieks 1923-1935 — Čadviks Dž.
Zinātniski eksperimentālos pētījumus radošās izpētes gaisotnē veica viens zinātnieks vai neliela grupa. Lorenss Bregs vēlāk atcerējās savu darbu 1913. gadā kopā ar savu tēvu Henriju Bregu: “Tas bija brīnišķīgs laiks, kad gandrīz katru nedēļu tika gūti jauni aizraujoši rezultāti, piemēram, jaunu zeltu saturošu apgabalu atklāšana, kur tīrradņus var savākt tieši no zemes. . Tas turpinājās līdz kara sākumam*), kas pārtrauca mūsu kopīgo darbu."

III nodaļa Elektrona atklāšanas metodes

3.1. Tomsona eksperiments

Džozefs Džons Tomsons Džozefs Džons Tomsons, 1856–1940 angļu fiziķis, labāk pazīstams vienkārši kā J. J. Thomson. Dzimis Cheetham Hill, Mančestras priekšpilsētā, lietotu antikvariātu tirgotāja ģimenē. 1876. gadā viņš ieguva stipendiju Kembridžā. No 1884. līdz 1919. gadam viņš bija Kembridžas Universitātes Eksperimentālās fizikas katedras profesors un vienlaikus arī Cavendish laboratorijas vadītājs, kas ar Tomsona pūliņiem kļuva par vienu no slavenākajiem pētniecības centriem pasaulē. Tajā pašā laikā 1905.-1918.gadā viņš bija profesors Londonas Karaliskajā institūtā. Nobela prēmijas laureāts fizikā 1906. gadā ar formulējumu “par pētījumiem par elektrības pāreju caur gāzēm”, kas, protams, ietver arī elektrona atklāšanu. Tomsona dēls Džordžs Pedžets Tomsons (1892-1975) arī galu galā kļuva par Nobela prēmijas laureātu fizikā - 1937. gadā par eksperimentālu elektronu difrakcijas atklāšanu ar kristāliem.
1897. gadā jaunais angļu fiziķis J. J. Tomsons kļuva slavens gadsimtu gaitā kā elektrona atklājējs. Savā eksperimentā Tomsons izmantoja uzlabotu katodstaru lampu, kuras konstrukciju papildināja elektriskās spoles, kas radīja (saskaņā ar Ampera likumu) caurules iekšpusē magnētisko lauku, un paralēlu elektrisko kondensatora plākšņu komplektu, kas radīja elektrisko lauku iekšpusē. caurule. Pateicoties tam, kļuva iespējams pētīt katodstaru uzvedību gan magnētiskā, gan elektriskā lauka ietekmē.
Izmantojot jaunu caurules dizainu, Tomsons secīgi parādīja, ka: (1) katoda stari tiek novirzīti magnētiskajā laukā, ja nav elektriskā; (2) katoda stari tiek novirzīti elektriskā laukā, ja nav magnētiskā lauka; un (3) vienlaikus iedarbojoties elektriskiem un magnētiskiem laukiem ar līdzsvarotu intensitāti, kas orientēti virzienos, kas atsevišķi izraisa novirzes pretējos virzienos, katoda stari izplatās taisni, tas ir, abu lauku darbība ir savstarpēji līdzsvarota.
Tomsons atklāja, ka attiecības starp elektriskajiem un magnētiskajiem laukiem, kuros to ietekme ir līdzsvarota, ir atkarīga no daļiņu kustības ātruma. Pēc vairāku mērījumu veikšanas Tomsons varēja noteikt katoda staru kustības ātrumu. Izrādījās, ka tie pārvietojas daudz lēnāk par gaismas ātrumu, kas nozīmēja, ka katoda stari var būt tikai daļiņas, jo jebkurš elektromagnētiskais starojums, ieskaitot pašu gaismu, pārvietojas ar gaismas ātrumu (sk. Elektromagnētiskā starojuma spektrs). Šīs nezināmās daļiņas. Tomsons tos sauca par "ķermenīšiem", bet drīz tie kļuva pazīstami kā "elektroni".
Uzreiz kļuva skaidrs, ka elektroniem ir jāpastāv kā daļai no atomiem – pretējā gadījumā, no kurienes tie nāktu? 1897. gada 30. aprīlis - datums, kad Tomsons ziņoja par saviem rezultātiem Londonas Karaliskās biedrības sanāksmē - tiek uzskatīts par elektrona dzimšanas dienu. Un šajā dienā ideja par atomu “nedalāmību” kļuva par pagātni (skat. Matērijas struktūras atomu teoriju). Kopā ar atoma kodola atklāšanu, kas sekoja nedaudz vairāk nekā desmit gadus vēlāk (skat. Rezerforda eksperimentu), elektrona atklāšana lika pamatu mūsdienu atoma modelim.
Iepriekš aprakstītās “katodstaru lampas” jeb, precīzāk, katodstaru lampas, kļuva par mūsdienu televīzijas attēla lampu un datoru monitoru vienkāršākajiem priekštečiem, kuru ietekmē no karstā katoda virsmas tiek izsisti stingri kontrolēti elektronu daudzumi. no mainīgiem magnētiskajiem laukiem tie tiek novirzīti stingri noteiktos leņķos un bombardē ekrānu fosforescējošās šūnas, veidojot uz tiem skaidru attēlu, kas izriet no fotoelektriskā efekta, kuru atklāt arī nebūtu iespējams bez mūsu zināšanām par katoda patieso būtību. stariem.

3.2. Rezerforda pieredze

Ernests Razerfords, pirmais Nelsona barons Raterfords, Jaunzēlandes fiziķis (1871–1937). Dzimis Nelsonā, amatnieka zemnieka dēls. Ieguva stipendiju studijām Kembridžas Universitātē Anglijā. Pēc absolvēšanas viņš tika iecelts Kanādas Makgila universitātē, kur kopā ar Frederiku Sodiju (1877–1966) noteica radioaktivitātes fenomena pamatlikumus, par ko 1908. gadā viņam tika piešķirta Nobela prēmija ķīmijā. Drīz vien zinātnieks pārcēlās uz Mančestras Universitāti, kur viņa vadībā Hanss Geigers (1882–1945) izgudroja savu slaveno Geigera skaitītāju, sāka pētīt atoma uzbūvi un 1911. gadā atklāja atoma kodola esamību. Pirmā pasaules kara laikā viņš bija iesaistīts sonāru (akustisko radaru) izstrādē, lai atklātu ienaidnieka zemūdenes. 1919. gadā viņš tika iecelts par fizikas profesoru un Kembridžas universitātes Kavendiša laboratorijas direktoru, un tajā pašā gadā atklāja kodolieroču sabrukšanu augstas enerģijas smago daļiņu bombardēšanas rezultātā. Rezerfords palika šajā amatā līdz mūža beigām, vienlaikus ilgus gadus būdams Karaliskās zinātniskās biedrības prezidents. Viņš tika apglabāts Vestminsteras abatijā blakus Ņūtonam, Darvinam un Faradejam.
Ernests Raterfords ir unikāls zinātnieks tādā ziņā, ka savus galvenos atklājumus viņš izdarīja pēc Nobela prēmijas saņemšanas. 1911. gadā viņam izdevās eksperiments, kas ne tikai ļāva zinātniekiem dziļi ieskatīties atomā un gūt ieskatu tā struktūrā, bet arī kļuva par dizaina graciozitātes un dziļuma paraugu.

Izmantojot dabisku radioaktīvā starojuma avotu, Rezerfords uzbūvēja lielgabalu, kas radīja virzītu un fokusētu daļiņu plūsmu. Pistole bija svina kaste ar šauru spraugu, kuras iekšpusē tika ievietots radioaktīvais materiāls. Sakarā ar to svina ekrāns absorbēja daļiņas (šajā gadījumā alfa daļiņas, kas sastāv no diviem protoniem un diviem neitroniem), kuras radioaktīvā viela izstaro visos virzienos, izņemot vienu, un caur spraugu tika izlaists tikai vērsts alfa daļiņu stars. .
Tālāk gar stara ceļu bija vēl vairāki svina sieti ar šaurām spraugām, kas nogrieza daļiņas, kas novirzās no stingri noteikta virziena. Rezultātā perfekti fokusēts alfa daļiņu stars lidoja uz mērķi, un pats mērķis bija plāna zelta folijas loksne. Tas bija alfa stars, kas viņu skāra. Pēc sadursmes ar folijas atomiem alfa daļiņas turpināja savu ceļu un atsitās pret luminiscējošu ekrānu, kas uzstādīts aiz mērķa, uz kura tika reģistrēti uzplaiksnījumi, kad alfa daļiņas tam atsitās. No tiem eksperimentētājs varēja spriest, kādā daudzumā un cik lielā mērā alfa daļiņas novirzās no taisnvirziena kustības virziena sadursmju ar folijas atomiem rezultātā.
Tomēr Razerfords atzīmēja, ka neviens no viņa priekšgājējiem pat nebija mēģinājis eksperimentāli pārbaudīt, vai dažas alfa daļiņas ir novirzītas ļoti lielos leņķos. Rozīņu režģa modelis vienkārši neļāva atomā būt tik blīviem un smagiem strukturāliem elementiem, ka tie varētu novirzīt ātrās alfa daļiņas ievērojamos leņķos, tāpēc neviens neuztraucās pārbaudīt šo iespēju. Rezerfords vienam no saviem studentiem palūdza pārkārtot instalāciju tā, lai būtu iespējams novērot alfa daļiņu izkliedi lielos novirzes leņķos – lai tikai notīrītu viņa sirdsapziņu, lai beidzot izslēgtu šo iespēju. Detektors bija ekrāns, kas pārklāts ar nātrija sulfīdu, materiālu, kas rada fluorescējošu zibspuldzi, kad tam trāpa alfa daļiņa. Iedomājieties pārsteigumu ne tikai studentam, kurš tieši veica eksperimentu, bet arī pašam Raterfordam, kad izrādījās, ka dažas daļiņas ir novirzītas leņķī līdz 180°!
Razerforda uzzīmētais atoma attēls, pamatojoties uz viņa eksperimenta rezultātiem, mums šodien ir labi zināms. Atoms sastāv no īpaši blīva, kompakta kodola, kas nes pozitīvu lādiņu, un negatīvi lādētiem gaismas elektroniem ap to. Vēlāk zinātnieki šim attēlam sniedza uzticamu teorētisko bāzi (skat. Bora atomu), taču viss sākās ar vienkāršu eksperimentu ar nelielu radioaktīvā materiāla paraugu un zelta folijas gabalu.

3.3. Millikāna metode

3.3.1. Īsa biogrāfija:

Roberts Millikens dzimis 1868. gadā Ilinoisā nabadzīga priestera ģimenē. Bērnību viņš pavadīja provinces pilsētā Makvoketā, kur liela uzmanība tika pievērsta sportam un sliktajai mācīšanai. Kāds vidusskolas direktors, kurš mācīja fiziku, saviem mazajiem skolēniem teica, piemēram: “Kā var radīt skaņu no viļņiem? Muļķības, zēni, tas viss ir muļķības!
Oberdīnas koledža nebija labāka, taču Millikenam, kuram nebija finansiāla atbalsta, fizika vidusskolā bija jāmāca pašam. Amerikā tolaik bija tikai divas fizikas mācību grāmatas, tulkotas no franču valodas, un talantīgajam jauneklim nebija nekādu grūtību tās apgūt un sekmīgi mācīt. 1893. gadā iestājās Kolumbijas universitātē, pēc tam devās studēt uz Vāciju.
Millikenam bija 28 gadi, kad viņš saņēma piedāvājumu no A. Miķelsona ieņemt asistenta vietu Čikāgas Universitātē. Sākumā viņš šeit nodarbojās gandrīz tikai ar pedagoģisko darbu, un tikai četrdesmit gadu vecumā sāka zinātniskus pētījumus, kas viņam atnesa pasaules slavu.

3.3.2. Pirmā pieredze un problēmu risinājumi

Pirmie eksperimenti beidzās ar sekojošo. Starp plakanā kondensatora plāksnēm, kurām tika pielikts 4000 V spriegums, izveidojās mākonis, kas sastāv no ūdens pilieniem, kas nogulsnēti uz joniem. Pirmkārt, tika novērots, ka mākoņa virsotne nokrīt, ja nebija elektriskā lauka. Tad tika izveidots mākonis, kamēr bija ieslēgts spriegums. Mākoņa krišana notika gravitācijas un elektriskā spēka ietekmē.
Spēka, kas iedarbojas uz pilienu mākonī, attiecība pret ātrumu, ko tas iegūst, pirmajā un otrajā gadījumā ir vienāda. Pirmajā gadījumā spēks ir vienāds ar mg, otrajā mg + qE, kur q ir piliena lādiņš, E ir elektriskā lauka stiprums. Ja ātrums pirmajā gadījumā ir?1 otrajā?2, tad

Vai zināt mākoņu krišanas ātruma atkarību? no gaisa viskozitātes mēs varam aprēķināt nepieciešamo lādiņu q. Tomēr šī metode nenodrošināja vēlamo precizitāti, jo tā saturēja hipotētiskus pieņēmumus, kurus eksperimentētājs nevarēja kontrolēt.
Lai palielinātu mērījumu precizitāti, vispirms bija jāatrod veids, kā ņemt vērā mākoņa iztvaikošanu, kas neizbēgami notika mērījumu procesā.
Pārdomājot šo problēmu, Millikans nāca klajā ar klasisko pilienu metodi, kas pavēra vairākas negaidītas iespējas. Ļaujiet pašam autoram pastāstīt stāstu par izgudrojumu:
“Apzinoties, ka pilienu iztvaikošanas ātrums joprojām nav zināms, es mēģināju izdomāt metodi, kas pilnībā novērstu šo neskaidro vērtību. Mans plāns bija šāds. Iepriekšējos eksperimentos elektriskais lauks varēja tikai nedaudz palielināt vai samazināt mākoņa virsotnes ātrumu, kas krīt gravitācijas ietekmē. Tagad tik ļoti gribējās šo lauku nostiprināt, ka mākoņa augšējā virsma palika nemainīgā augstumā. Šajā gadījumā kļuva iespējams precīzi noteikt mākoņu iztvaikošanas ātrumu un ņemt to vērā aprēķinos.
Lai īstenotu šo ideju, Millikan izstrādāja maza izmēra uzlādējamu akumulatoru, kas radīja spriegumu līdz 104 V (tolaik tas bija izcils eksperimentētāja sasniegums). Tam bija jāizveido pietiekami spēcīgs lauks, lai mākonis paliktu apturēts, piemēram, "Muhammeda zārks". “Kad man viss bija gatavs,” saka Millikens, un, kad izveidojās mākonis, es pagriezu slēdzi, un mākonis atradās elektriskā laukā. Un tajā brīdī tas izkusa manu acu priekšā, citiem vārdiem sakot, no visa mākoņa nepalika ne mazs gabaliņš, ko varēja novērot ar vadības optiskā instrumenta palīdzību, kā to darīja Vilsons un grasījos darīt. Kā man sākumā šķita, mākoņa pazušana bez pēdām elektriskajā laukā starp augšējo un apakšējo plāksni nozīmēja, ka eksperiments beidzās bez rezultātiem...” Taču, kā tas nereti gadījies zinātnes vēsturē, neveiksme deva. pacelties uz jaunu ideju. Tas noveda pie slavenās pilienu metodes. “Atkārtoti eksperimenti,” raksta Millikans, “liecināja, ka pēc tam, kad mākonis izkliedējās spēcīgā elektriskā laukā, tā vietā var atšķirt vairākus atsevišķus ūdens pilienus” (es izcēlums - V.D.). “Neveiksmīgā” eksperimenta rezultātā tika atklāta iespēja saglabāt atsevišķus pilienus līdzsvarā un novērot tos diezgan ilgu laiku.
Taču novērojuma laikā ūdens piles masa iztvaikošanas rezultātā būtiski mainījās, un Millikans pēc daudzu dienu meklējumiem pārgāja uz eksperimentiem ar eļļas pilieniem.
Eksperimentālā procedūra izrādījās vienkārša. Adiabātiskā izplešanās starp kondensatora plāksnēm veido mākoni. Tas sastāv no pilieniem ar dažāda lieluma un zīmes lādiņiem. Kad elektriskais lauks ir ieslēgts, pilieni ar lādiņiem, kas ir identiski kondensatora augšējās plāksnes lādiņam, ātri nokrīt, un pilieni ar pretēju lādiņu piesaista augšējā plāksne. Bet noteiktam skaitam pilienu ir tāds lādiņš, ka gravitācijas spēku līdzsvaro elektriskais spēks.
Pēc 7 vai 8 minūtēm. mākonis izklīst, un redzamības laukā paliek neliels skaits pilienu, kuru lādiņš atbilst norādītajam spēku samēram.
Millikans novēroja šos pilienus kā atšķirīgus spilgtus punktus. "Šo pilienu vēsture parasti ir šāda," viņš raksta. "Ja gravitācijas spēks nedaudz dominē pār lauka spēku, tie sāk lēnām krist, bet, tā kā tie pakāpeniski iztvaiko, to kustība uz leju drīz apstājas, un tie kļūt nekustīgs diezgan ilgu laiku. ” Tad lauks sāk dominēt un pilieni sāk lēnām celties. To dzīves beigās telpā starp plāksnēm šī kustība uz augšu ļoti strauji paātrinās, un tie ar lielu ātrumu tiek piesaistīti augšējai plāksnei.

3.3.3. Uzstādīšanas apraksts

Millikāna uzstādīšanas shēma, ar kuru 1909. gadā tika iegūti izšķiroši rezultāti, parādīta 17. attēlā.
C kamerā tika ievietots plakans kondensators, kas izgatavots no apaļām misiņa plāksnēm M un N ar diametru 22 cm (attālums starp tām bija 1,6 cm). Augšējās plāksnes centrā tika izveidots neliels caurums p, caur kuru izgāja eļļas pilieni. Pēdējie tika izveidoti, injicējot eļļas strūklu, izmantojot smidzinātāju. Gaiss iepriekš tika attīrīts no putekļiem, izlaižot to caur cauruli ar stikla vati. Eļļas pilienu diametrs bija aptuveni 10-4 cm.
No akumulatora B uz kondensatora plāksnēm tika piegādāts spriegums 104 V. Izmantojot slēdzi, bija iespējams īsslēgt plāksnes un tas iznīcinātu elektrisko lauku.
Eļļas pilienus, kas nokrita starp plāksnēm M un N, apgaismoja spēcīgs avots. Pilienu uzvedība tika novērota perpendikulāri staru virzienam caur teleskopu.
Pilienu kondensācijai nepieciešamos jonus radīja starojums no 200 mg smaga rādija gabala, kas atrodas 3 līdz 10 cm attālumā no plākšņu sāniem.
Izmantojot īpašu ierīci, virzuļa nolaišana paplašināja gāzi. 1–2 s pēc izplešanās rādijs tika noņemts vai aizklāts ar svina sietu. Tad tika ieslēgts elektriskais lauks un sākās pilienu novērošana teleskopā. Caurulei bija skala, uz kuras varēja saskaitīt piliena nobraukto ceļu noteiktā laika periodā. Laiks tika reģistrēts, izmantojot precīzu pulksteni ar slēdzeni.
Savu novērojumu laikā Millikans atklāja parādību, kas kalpoja kā atslēga visai turpmāko atsevišķu elementāro lādiņu precīzu mērījumu sērijai.
“Strādājot ar suspendētiem pilieniem,” raksta Millikans, “es vairākas reizes aizmirsu tos pasargāt no rādija stariem. Tad man gadījās pamanīt, ka ik pa laikam kāds no pilieniem pēkšņi mainīja lādiņu un sāka kustēties pa lauku vai pret to, acīmredzot pirmajā gadījumā fiksējot pozitīvo, bet otrajā negatīvo jonu. Tas pavēra iespēju droši izmērīt ne tikai atsevišķu pilienu lādiņus, kā es to darīju līdz tam, bet arī atsevišķa atmosfēras jona lādiņu.
Patiešām, divreiz mērot viena un tā paša piliena ātrumu, vienu reizi pirms un pēc jona uztveršanas, es acīmredzami varētu pilnībā izslēgt piliena īpašības un barotnes īpašības un darboties ar vērtību, kas ir proporcionāla tikai jona lādiņam. notvertais jons."

3.3.4. Elementārās maksas aprēķins

Millikans aprēķināja elementāro lādiņu, pamatojoties uz šādiem apsvērumiem. Piliena kustības ātrums ir proporcionāls spēkam, kas uz to iedarbojas, un nav atkarīgs no piliena lādiņa.
Ja piliens nokrita starp kondensatora plāksnēm tikai gravitācijas ietekmē ar ātrumu?, tad
?1=kmg (1)

Ieslēdzot lauku, kas vērsts pret gravitāciju, iedarbojošais spēks būs starpība qE - mg, kur q ir piliena lādiņš, E ir lauka intensitātes modulis.
Krišanas ātrums būs vienāds ar:
?2 =k(qE-mg) (2)

Ja mēs dalām vienādību (1) ar (2), mēs iegūstam

No šejienes
(3)

Lai piliens uztver jonu un tā lādiņš kļūst vienāds ar q", un kustības ātrums? 2. Apzīmēsim šī notvertā jona lādiņu ar e.
Tad e = q"- q.
Izmantojot (3), mēs iegūstam

Vērtība ir nemainīga konkrētam kritumam.

3.3.5. Secinājumi no Millikana metodes

Līdz ar to jebkurš lādiņš, ko uztver piliens, būs proporcionāls ātruma starpībai (?2 - ?2), citiem vārdiem sakot, proporcionāls piliena ātruma izmaiņām jonu uztveršanas rezultātā! no elementārā lādiņa tika reducēta uz piliena noietā ceļa mērīšanu un laiku, kurā ceļš tika iziets. Daudzi novērojumi parādīja formulas (4) derīgumu. Izrādījās, ka e vērtība var mainīties tikai pēkšņi! Vienmēr tiek ievēroti e, 2e, 3e, 4e utt.
"Daudzos gadījumos," raksta Millikans, "piliens tika novērots piecas vai sešas stundas, un šajā laikā tas satvēra nevis astoņus vai desmit jonus, bet simtiem no tiem. Kopumā esmu novērojis daudzu tūkstošu jonu uztveršanu šādā veidā, un visos gadījumos uztvertais lādiņš... bija vai nu tieši vienāds ar mazāko no visiem notvertajiem lādiņiem, vai arī tas bija vienāds ar šī mazo veselo skaitļu daudzkārtni. vērtību. Tas ir tiešs un neapstrīdams pierādījums tam, ka elektrons nav “vidējais statistiskais rādītājs”, bet visi jonu elektriskie lādiņi ir vai nu precīzi vienādi ar elektrona lādiņu, vai arī ir šī lādiņa mazi veseli skaitļi.
Tātad elektriskā lādiņa atomitāte, diskrētums vai, mūsdienu valodā runājot, kvantēšana ir kļuvusi par eksperimentālu faktu. Tagad bija svarīgi parādīt, ka elektrons, tā sakot, ir visuresošs. Jebkurš elektriskais lādiņš jebkuras dabas ķermenī ir to pašu elementāro lādiņu summa.
Millikana metode ļāva viennozīmīgi atbildēt uz šo jautājumu. Pirmajos eksperimentos lādiņi tika radīti, jonizējot neitrālas gāzes molekulas ar radioaktīvā starojuma plūsmu. Tika izmērīts pilienu uztverto jonu lādiņš.
Izsmidzinot šķidrumu ar smidzināšanas pudeli, berzes dēļ pilieni elektrizējas. Tas bija labi zināms jau 19. gadsimtā. Vai šie lādiņi ir arī kvantēti, tāpat kā jonu lādiņi? Millikan pēc izsmidzināšanas "nosver" pilienus un mēra lādiņus iepriekš aprakstītajā veidā. Pieredze atklāj tādu pašu elektriskā lādiņa diskrētumu.
Turklāt tika parādīta elektrisko lādiņu identitāte uz dažāda fiziska rakstura ķermeņiem.
Apsmidzinot eļļas (dielektriskā), glicerīna (pusvadītāja), dzīvsudraba (vadītāja) pilienus, Millikans pierāda, ka lādiņi uz jebkura fiziska rakstura ķermeņiem visos gadījumos bez izņēmuma sastāv no atsevišķām elementārdaļām ar stingri nemainīgu lielumu. 1913. gadā Millikans apkopoja daudzu eksperimentu rezultātus un deva šādu elementārā lādiņa vērtību: e = 4.774.10-10 vienības. SGSE maksa. Tā tika izveidota viena no svarīgākajām mūsdienu fizikas konstantēm. Elektriskā lādiņa noteikšana kļuva par vienkāršu aritmētisku uzdevumu.

3.4. Komptona attēlveidošanas metode

CTR atklāšanai bija liela nozīme idejas par elektronu realitāti nostiprināšanā. Vilsons, ūdens tvaiku kondensācijas ietekme uz joniem, kas radīja iespēju fotografēt daļiņu pēdas.
Viņi saka, ka A. Komptons lekcijas laikā nav spējis pārliecināt skeptisko klausītāju par mikrodaļiņu esamības realitāti. Viņš uzstāja, ka noticēs tikai pēc tam, kad būs tos redzējis savām acīm.
Tad Komptons parādīja daļiņu trases fotogrāfiju, kurai blakus bija pirkstu nospiedums. "Vai jūs zināt, kas tas ir?" - jautāja Komptons. "Pirksts," atbildēja klausītājs. "Tādā gadījumā," Komptons svinīgi sacīja, "šī gaismas josla ir daļiņa."
Elektronu pēdu fotogrāfijas ne tikai liecināja par elektronu realitāti. Tie apstiprināja pieņēmumu par elektronu mazo izmēru un ļāva salīdzināt teorētisko aprēķinu rezultātus, kas ietvēra elektronu rādiusu, ar eksperimentu. Eksperimenti, kas sākās ar Lenarda pētījumu par katoda staru caurlaidības spēku, parādīja, ka ļoti ātri radioaktīvo vielu izstarotie elektroni rada gāzē pēdas taisnu līniju veidā. Trases garums ir proporcionāls elektronu enerģijai. Augstas enerģijas daļiņu pēdu fotoattēli parāda, ka sliedes sastāv no liela skaita punktu. Katrs punkts ir ūdens piliens, kas parādās uz jona, kas veidojas elektrona sadursmes rezultātā ar atomu. Zinot atoma izmērus un to koncentrāciju, mēs varam aprēķināt atomu skaitu, caur kuriem daļiņai ir jāiziet noteiktā attālumā. Vienkāršs aprēķins parāda, ka?-daļiņa
utt.................

Hipotēze par atomu eksistenci, tām nedalāmajām daļiņām, kuru dažādās konfigurācijas tukšumā veido objektīvo pasauli mums apkārt, ir tikpat sena kā mūsu civilizācija:

"Daba visu sadala pamata ķermeņos."

Ņūtona cietie, masīvie un nedalāmie atomi; atomi kinētiskajā teorijā, kuru vidējo kinētisko enerģiju identificē ar ķermeņa temperatūru; atomi ķīmijā, kuru harmoniskas kombinācijas atrodamas ķīmiskās reakcijās; ūdeņraža atoms, no kura dažādām kombinācijām Prouts veidoja visus elementus. Atoma jēdziens pastāv jau vismaz 25 gadsimtus, lai gan tas bieži ir atstāts otrajā plānā vai apspiests.

Bet kas ir atoms? Un kāda nozīme ir šim jautājumam? Līdz deviņpadsmitā gadsimta beigām, kad tika pabeigta klasiskās teorijas radīšana un parādījās jauni tehniskie līdzekļi, visi

Vecais jautājums sāka skanēt uzstājīgāk: kāda ir atoma būtība? Šī tēma un tās variācijas kļuva par divdesmitā gadsimta fizikas vadmotīvu.

Deviņpadsmitā gadsimta beigās tika veikti daudzi eksperimenti, lai pētītu elektrisko izlādi retinātās gāzēs. Izlāde tika ierosināta (ar indukcijas spoli vai elektrostatisko iekārtu, radot lielas potenciālu atšķirības) starp negatīvo elektrodu, ko sauc par katodu, un pozitīvo elektrodu, ko sauc par anodu, abi elektrodi bija noslēgti stikla caurulē, no kuras izplūst gaiss. tika evakuēts. Kad gaiss caurulē kļuva pietiekami retināts, tumšais apgabals ap katodu, kas pazīstams kā tumšais Krūksa plankums, pakāpeniski paplašinājās, līdz sasniedza caurules pretējo galu, kas pēc tam sāka spīdēt, un mirdzuma krāsa bija atkarīga no stikla veids, no kura izgatavota caurule.

Ja caurulē tiek ievietoti dažādi sieti, piemēram, kā parādīts Fig. 62, tad mirdzēs neliels plankums, kas atrodas caurules galā, it kā kaut kas izietu cauri ekrāna caurumiem un, sasniedzot stiklu, liek tam mirdzēt. Šo kaut ko sauca par katoda stariem.

Deviņpadsmitā gadsimta beigās notika dzīvas debates par šo staru būtību. Daži uzskatīja, ka stari, tāpat kā gaisma, savu izcelsmi ir parādā procesiem ēterī; citi uzskatīja, ka tie sastāv no elektriski lādētām daļiņām. 1895. gadā Žanam Perīnam izdevās savākt šos starus izolētā traukā un pierādīt, ka tie nes negatīvu lādiņu. Neilgi pēc tam J. J. Tomsons veica savu klasisko eksperimentu, kurā viņš pirmo reizi identificēja katoda starus ar daļiņām, kuras vēlāk sauca par elektroniem. Viņš uzrakstīja:

"Šajā rakstā aprakstītie eksperimenti tika veikti, lai iegūtu informāciju par katodstaru raksturu. Attiecībā uz šiem stariem pastāv pilnīgi pretēji viedokļi; saskaņā ar gandrīz vienprātīgo vācu fiziķu viedokli, tos izraisa kaut kādi procesi ēterī, kam, ņemot vērā to, ka to ceļš vienmērīgā magnētiskajā laukā nav taisnstūrveida, bet gan apļveida, nav analogu nevienā no iepriekš novērotās parādības; saskaņā ar

Cits viedoklis ir tāds, ka šie stari nebūt nav ēteriskas, bet gan materiālas izcelsmes un ir vienkārši vielas daļiņu straume, kas uzlādēta ar negatīvu elektrību.

att. 63. Thomson uzstādīšanas shēma (ņemta no).

Izveidojot elektrisko lauku starp plāksnēm, kas norādītas attēlā. 63 burti un vai magnētiskais lauks, kas vērsts perpendikulāri staru izplatīšanās virzienam, Tomsons novēroja gaismas plankuma pārvietošanos caurules galā; Jo spēcīgāks ir elektriskais vai magnētiskais lauks, jo vairāk vietas nobīdās. Pārliecinājies, ka šī parādība nav atkarīga no tā, kāda veida gāze atrodas caurulē, Tomsons rakstīja:

“Tā kā katoda stariem ir negatīvs lādiņš, tie tiek novirzīti ar elektrostatisko spēku tā, it kā tie būtu negatīvi lādēti, un reaģē uz magnētisko spēku tāpat kā uz to reaģētu negatīvi lādēti ķermeņi, kas pārvietojas pa staru izplatīšanās līniju, Es nevaru nonākt pie secinājuma, ka katoda stari ir negatīvas elektrības lādiņi, ko nes vielas daļiņas. Tad rodas jautājums: kas ir šīs daļiņas? Vai tie ir atomi, molekulas vai viela smalkākā atdalīšanas stāvoklī? Lai nedaudz izgaismotu šo jautājumu, es veicu vairākus mērījumus par šo daļiņu masas attiecību pret to pārnestā lādiņa daudzumu.

Tajā pašā laikā spēks, kas iedarbojas uz uzlādētu daļiņu no magnētiskā lauka B, perpendikulāri tās kustības virzienam:

Ja, piemēram, daļiņa ir negatīvi uzlādēta un elektriskais lauks ir vērsts prom no uz, tad elektriskais spēks novirzīs daļiņu uz leju. Magnētiskais spēks, kas iedarbojas uz daļiņu, kas pārvietojas magnētiskajā laukā, kas virzīts, kā parādīts attēlā. 64, novirzīs daļiņu uz augšu: Tāpēc, izvēloties elektrisko un magnētisko lauku stiprumus tā, lai gaismas vieta paliktu nepārvietota, Tomsons tādējādi izlīdzina spēkus, kas iedarbojas uz daļiņām no elektriskā un magnētiskā lauka:

No šejienes viņš uzzināja hipotētisko daļiņu ātrumu. Tad, izslēdzot elektrisko lauku un mainot magnētiskā lauka stiprumu, viņš varēja mainīt daļiņu novirzes apjomu caurules galā. Zinot laiku, kurā daļiņas atradās magnētiskajā laukā (jo viņš zināja to ātrumu), Tomsons varēja aprēķināt šī lauka ietekmi uz tām. No šejienes, pēc izmērītās novirzes, viņš varēja noteikt daļiņu lādiņa attiecību pret to masu.

Galu galā viņš savām hipotētiskajām daļiņām nonāca pie šādas masas un lādiņa attiecības:

Tomsons secināja:

“No šiem mērījumiem ir skaidrs, ka vērtība nav atkarīga no gāzes rakstura, un tās vērtība ir ļoti maza, salīdzinot ar vērtību, kas ir mazākā iepriekš zināmā šīs attiecības vērtība un attiecas uz ūdeņraža joniem, kas piedalās elektrolīzē. .

Tādējādi elektrisko nesēju attiecību lielums katoda staros ir ievērojami mazāks nekā atbilstošā vērtība elektrolīzē. Mazumu var izskaidrot vai nu ar mazumu, vai ar lielu nozīmi, vai ar abiem vienlaikus.

Šo elektrības nesēju, katodstaru aktīvās sastāvdaļas daļiņu, galu galā sauca par elektronu, kas bija divdesmitā gadsimta pirmā elementārdaļiņa.

Tomsons vēlāk rakstīja:

"Mans pirmais mēģinājums novirzīt katoda staru kūli bija izlaist tos starp divām paralēlām metāla plāksnēm, kas uzstādītas izlādes caurulē, un ierosināt elektrisko lauku starp šīm plāksnēm. Es nevarēju šādā veidā iegūt regulāru novirzi... Izlieces trūkums tika skaidrots ar gāzes klātbūtni caurulē (spiediens palika pārāk augsts), tāpēc bija nepieciešams iegūt lielāku vakuumu. Bet to bija vieglāk pateikt nekā izdarīt. Augsta vakuuma iegūšanas paņēmiens tajos laikos bija sākuma stadijā."

Izšķiroša eksperimenta īstenošana ne pirmo reizi saskārās nevis ar tā ideoloģiskās koncepcijas grūtībām, bet gan ar nepieciešamo tehnisko līdzekļu trūkumu.

Pēc Tomsona mērījumiem bija ārkārtīgi svarīgi atsevišķi noteikt vai nu lādiņa lielumu, vai šo daļiņu masu. Gāzveida jonu lādiņš, kas iepriekš tika izmērīts Tomsona laboratorijā, bija aptuveni Pieņemot, ka šo jonu lādiņš ir tāds pats kā katoda daļiņas lādiņš, nav grūti pierādīt, ka šo daļiņu masa ir ārkārtīgi maza:

Tajos gados Tomsons katoda daļiņas sauca par "ķermenīšiem" jeb pirmatnējiem atomiem; vārdu "elektrons" viņš lietoja, lai apzīmētu lādiņa daudzumu, ko nes "ķermenis". Tomēr laika gaitā pašu daļiņu sāka saukt par elektronu. Daudz vēlāk (1909. gadā) Millikans, mērot eļļas pilienu lādiņa daudzumu, konstatēja, ka elementārais lādiņš (tika pieņemts, ka tā vērtība ir tāda pati kā elektrona lādiņš) ir aptuveni vienāds ar. Dosim mūsdienu vērtības. no elektrona lādiņa un masas:

Šajā jautājumā ir pilnīgas domstarpības. Daži zinātnes vēsturnieki elektrona atklāšanu saista ar G. Lorenca un P. Zēmana vārdiem, citi to piedēvē E. Vīhertam, citi – citiem pētniekiem, savukārt vairākums uzstāj uz Džozefa Džona Tomsona prioritāti jeb lielisks GG, kā viņu sauc arī zinātniskajā pasaulē.

Pat visievērojamākās autoritātes, kas ir cieši saistītas ar atomfizikas problēmām, ir pilnīgā neizpratnē: kam pieder atklājēja gods? Izcilais teorētiskais fiziķis N.Bors ir pārliecināts par F.E.A.Lenarda prioritāti, un nepārspējamais eksperimentālais fiziķis E.Raterfords ir pārliecināts par F.Kaufmanu.

Laika gaitā pretrunīgi vērtētais elektrona faktiskā atklāšanas periods ilgst 28 gadus: no 1871. līdz 1899. gadam. Kas stāvēja pie šī nozīmīgā atklājuma pirmsākumiem, kas izraisīja tik ilgas zinātniskas cīņas, kad šķēpi tika nopietni lauzti? Turklāt situācijā, kad daži no strīdniekiem jau paspējuši sarīkot pārāk daudz nepatikšanas. Daži no viņiem bija aizņemti ar zinātniskiem pētījumiem, bet daži ar zinātniskām intrigām. Tāpat kā diskusijās, lai noskaidrotu gaismas būtību.

Sākumā 1894. gadā savā starpā cīnījās ievērojamais vācu dabaszinātnieks Hermanis Ludvigs Helmholcs un viņa zinātniskais pretinieks īrs Džordžs Stounijs. Katrs no viņiem elektrona atklāšanas prioritāti piešķīra sev. Stounijs visu godīgo cilvēku priekšā apsūdzēja Helmholcu acīmredzamā plaģiātismā, publicējot viņam inkriminētos faktus rakstā “Par elektrības elektronu vai atomu”, kas parādījās vienā no žurnāla “Philosophics” numuriem (1894, vo1. 38, R.418). Cik patiesa bija šī apsūdzība?

Divpadsmit gadus pirms šīs publikācijas tajā pašā žurnālā (1882, 11. sēj., R. 361) Stounijs publicēja darbu, kurā viņš izklāstīja savus uzskatus par elektrona esamību, apgalvojot, ka “par katru pārrautu ķīmisko saiti elektrolītā ir noteikts, visos gadījumos identisks elektroenerģijas daudzums."

Bija pagājuši mazāk nekā divi mēneši, kad Ķīmijas biedrības izdotajā žurnālā parādījās Helmholca raksts, kurā tika paziņots par viņa elektrona atklāšanu. Tajā teikts: "Ja ideja par vienkāršu vielu atomu uzbūvi tiek uzskatīta par pareizu, tad nevar izvairīties no secinājuma, ka elektrība, gan negatīvā, gan pozitīvā, ir sadalīta elementārās daļās, kuras tiek turētas kopā kā elektrības atomi."

Vai Helmholcs zināja par Stounija darbu, kad viņš rakstīja šīs rindas? Acīmredzot viņš nevarēja nezināt. Nav arī izskaidrojams, kāpēc, spekulējot ar savu autoritāti, viņš pie katras izdevības burtiski sagrāva Stouniju, nemitīgi nodēvējot savu prioritāti par savu? Slavas vairošanas labad? Bet Helmholcs jau diezgan bieži peldējās tā staros. Stounim, pateicoties viņa iegremdēšanai “elektroniskajā” idejā, kuru viņš turpināja attīstīt, vienkārši nebija pietiekami daudz laika, lai neitralizētu kairinātāju Helmholca personā.

Tās attīstība viņu tik ļoti absorbēja, ka viņam ne tikai izdevās kvantitatīvi novērtēt mazāko elektrisko lādiņu, uzstājot uz tā iekļaušanu fundamentālo dabisko konstantu skaitā, bet arī nāca klajā ar stabilu nosaukumu negatīvi lādētai elementārdaļiņai - “ elektrons”.

Acīmredzot slēptā skaudība par strādīgā Stounija izrāvienu zinātnes nākotnē piespieda Helmholcu vispirms visur uzbrukt savam kolēģim un pēc tam gudri klusēt. Grūti paredzēt, vai aktīvā darbība, pretdarbība vai bezdarbība vislabāk uzvarēs ienaidnieku. Tāpēc viņš uz laiku apklusa.

Taču, ja vēl nedaudz pagriežam pulksteni atpakaļ, vispār nebija jēgas sākt cīņu par zinātnisko vadību, jo pēc rūpīgas jautājuma vēstures izpētes parādījās vēl divi vārdi. Izrādās, ka 1878. gadā pirms Stounija zinātnieku uzmanību idejai par elektrisko lādiņu diskrētumu jau bija pievērsis viens no fizikālās zinātnes pīlāriem holandietis Hendriks Lorencs, bet septiņus gadus pirms Lorenca – vācu fiziķis Vilhelms. Eduards Vēbers runāja par elektronu, paredzot īra un visu pārējo viņu sekotāju izpēti. Piemēram, Vēbers ar pārsteidzošu ieskatu apgalvoja: "... ar elektrības universālo izplatību ir pieļaujams uztvert, ka elektriskais atoms ir saistīts ar katru vielas atomu." Varbūt viņam vajadzēja saņemt goda laurus?

Maz ticams. Galu galā viena lieta ir izteikt vērtīgu ideju, cita lieta ir visādā veidā veicināt tās attīstību. Un tāpēc bez sirdsapziņas sāpēm prioritāti elektrona esamības teorētiskajā pamatojumā, faktiski negatīvi lādētas elementārdaļiņas prognozēšanā droši var dot īram Stounijam, kura vārds diemžēl netiek minēts. jebkur: ne uzziņu grāmatās, ne enciklopēdijās.

Starp citu, par prioritārajām tiesībām atklāt elektronu cīnījās ne tikai teorētiķi, bet arī eksperimentētāji, noskaidrojot, kurš eksperimentāli atklājis negatīvi lādēto daļiņu? Mūsdienās katrs skolēns zina J. J. Tomsona vārdu, kurš, pēc lielākās daļas zinātnes hronistu domām, ir patiesais elektrona “vecāks”. Tieši par šo satriecošo atklājumu viņam 1906. gadā tika piešķirta Nobela prēmija.

Prioritāte tiek uzskatīta par neapstrīdamu, lai gan patiesībā vēsturiskā realitāte ir tai pretrunā. Lai par to pārliecinātos, pietiek paņemt Kēnigsbergas universitātes žurnālu par 1897. gada janvāri, kur publicēti jaunākie pētījumi ķīmijas un fizikas jomā. 38. janvāra sējumā šī periodiskā izdevuma 12. lappusē tika publicēts vācu fiziķa Emīla Viherta raksts, kurā nepārprotami tika apliecināta prioritāte aiz tā esošā elektrona eksperimentālajā atklāšanā.

Tomsons par šo pašu atklājumu ziņoja Anglijas Karaliskās institūcijas zinātniskajai padomei divus mēnešus vēlāk - 1897. gada 30. aprīlī, un viņa pirmā publikācija, kurā detalizēti aprakstīts šis jautājums, parādījās tikai maijā. Zinātniekus ar to iepazīstināja žurnāls "Elektrība" (1897, ou1.39, R.104).

Tādējādi Viherts par pieciem mēnešiem apsteidza lielisko GG. Bet kuru interesēja notikumu hronoloģija, kad runa bija par neapšaubāmas autoritātes darbu zinātnes pasaulē? Šeit mēs atgriežamies pie jautājuma, kas būtu jāņem par izejas punktu intelektuālā īpašuma izplatīšanā: pati ideja, tās attīstība un pamatojums vai novatoriskais iespieddarbs, kas ietver abus?

Šķiet, ka jebkurā gadījumā nevar ignorēt atklājuma vai izgudrojuma nonākšanas pie varas hronoloģisko secību. Pat ar nosacījumu, ka sākotnēji bija hipotēze, kurai vajadzēja “nokārtoties” laikā un prātos. Tāpēc elektrona atklāšanā tikpat, ja ne lielākā mērā, kā Stounijs, Vēbers un slavenais Tomsons, mazpazīstamais Viherts bija iesaistīts elektrona atklāšanā.

Bet tikai dažās īpašās uzziņu grāmatās var lasīt, ka neatkarīgi no J. J. Tomsona šis fiziķis atklāja elektronu un noteica tā relatīvo lādiņu. Šajā piemērā mēs esam pārliecināti par zinātnes reālo spēku, kas piemīt autoritātes spēkam.