كيف اكتشف طومسون الإلكترون

اكتشاف طومسون للإلكترون

عُدّ اكتشاف طومسون في البداية مثيراً للجدل، لكن تم قبول اكتشافاته تدريجياً من قبل العلماء، فقد أجرى تجاربه باستخدام أنابيب أشعة الكاثود، التي باتت جُزيئاتها تعرف بالإلكترونات وفيما يأتي كيفيّة اكتشاف طومسون للإلكترون :

• بدأ العالم الفيزيائي طومسون تجربة أنابيب أشعة الكاثود في أواخر القرن التّاسع عشر، وتقوم التجربة على تولّد أشعة عند الكاثود (القطب السالب) ومرورها عبر شق في الأنود (القطب الموجب)، ومن ثمّ انحراف الأشعة بعيداً عن اللوح الكهربائي سالب الشحنة، وباتجاه اللوح الكهربائي موجب الشّحنة، وتمكّن طومسون من تحديد نسبة الكتلة إلى الشّحنة الخاصّة بالجُسميات عن طريق كميّة الأشعة التي انحرفت عن طريق المجال المغناطيسي .
• قام طومسون بوضع لوحين كهربائيين مُتعاكسين في الشحنة لفحص خصائص الجسيمات، ولاحظ انحراف أشعة الكاثود بعيداً عن الّلوح الكهربائي المشحون بالشّحنة السالبة، وتوجهها باتجاه اللوحة المشحونة بالشحنة الموجبة، ممّا يشير إلى أنّ أشعة الكاثود تتألّف من جسميات سالبة الشحنة.
• قام طومسون بوضع مغناطيس على كلّ طرف من الأنبوب، حيث لاحظ أنّ أشعة الكاثود تنحرف عن المجال المغناطيسي.
• كرر طومسون تجاربه باستخدام معادن مختلفة كمواد قطب كهربائي، ولاحظ أن أشعة الكاثود بقيت ثابتةً بغض النظرعن المادّة المصنوع منها الكاثود.

مكونات أنبوب أشعة الكاثود

يتكوّن أنبوب أشعة الكاثود من الأجزاء الآتية:

• أنبوب زجاجي مُفرّغ من الهواء.
• مولّد مدفع الإلكترون الذي يُنتج شعاعاً من الإلكترونات.
• اللفائف الحارفة لإنتاج المجال الكهرومغناطيسي ذو التردّد المنخفض، ممّا يسمح بتعديل اتجاه الحزمة بشكل مُستمر.
• الأنود (القطب السالب).
• الكاثود (القطب الموجب).
• الشاشة المغطّاة بمادّة فسفوريّة، أو الشاشة الفلوريّة: حيث يتكوّن ضوء ساطع عند اصطدام الإلكترون بها.

الآثار المترتبة على اكتشاف الإلكترون

قدّمت مُساهمات طومسون فهماً مُتطوّراً لطبيعة وسلوك العمليات الكهربائيّة، والهيكل الذري، ممّا جعل التطوّرات التكنولوجيّة أسهل وأسرع، حيث مكّنت التحقيقات التي أجريت في عصر طومسون من اختراع وتطوير التلغراف لاسلكي، أو المذياع، وكذلك أدّت إلى اختراع التلفاز، وتطوير تكنولوجيا الرادار، حيث يتكوّن المذياع من طبيعة الأثير الكهرمغناطيسي، أو الغلاف الجوي، وهذا ما توصّل إليه طومسون في بحثه، أمّا بالنسبة للتلفاز فإنه يعتمد على أنابيب أشعّة الكاثود التي يتوجّه فيها شعاع الإلكترونات على الشاشة.