Niedługo po opublikowaniu pracy Thomsona model cząsteczkowy promieni katodowych został powszechnie przyjęty przez naukowców. Jednak jego model zgodnie, z którym cząsteczki promieni katodowych wchodzą w skład wszystkich atomów i stanowią jeden z jego składników, nie wywołał większego entuzjazmu (wielu naukowców nie zaakceptowało go).
Przez kolejne lata Thomson starał się coraz dokładniej wyznaczać stałą e/m elektronu. Wiele odkryć dokonywanych w tym okresie dowodziło powszechnego występowania tych cząsteczek w przyrodzie.
W roku 1896 holenderski naukowiec Pieter Zeeman umieścił źródło światła pomiędzy biegunami elektromagnesu i obserwował jego widmo rozchodzące się prostopadle do kierunku pola magnetycznego. W pierwszych doświadczeniach nie udało mu się niczego zauważyć, jednak po zwiększeniu natężenia pola magnetycznego Zeeman zaobserwował nieduże poszerzenie linii widmowych. Naukowiec zwrócił się z prośbą do Antoona Lorentza o pomoc w wytłumaczeniu odkrytego zjawiska.
Przy założeniu, iż w atomie istnieją jakieś małe, naładowane, poruszające się po orbitach cząstki emitujące światło, można się spodziewać, że w zewnętrznym polu magnetycznym orbity te zostaną nieco zmienione (wydłużone bądź skrócone). Zmiana orbit jest uzależniona od stosunku q/m poruszającyh się cząsteczek. Znając więc poszerzenie linii widmowych można było określić ten stosunek. Zeeman i Lorentz obliczyli, iż q/m tych cząsteczek jest w przybliżeniu równe wielkości e/m elektronów Thomsona.
Niedługo po swoim odkryciu Zeeman stosując mocniejsze pole magnetyczne zaobserwował, iż rozszerzenie linii okazuje się jej rozszczepieniem na trzy składowe (odkrycia tego równolegle dokonał Sir Oliver Lodge). Kolejnym odkryciem Zeemana było zaobserwowanie polaryzacji światła rozchodzącego się równolegle do pola. Analizując wyniki doświadczeń naukowiec doszedł do wniosku, iż światło to musi być emitowane przez ujemne cząsteczki poruszające się wewnątrz atomów. Było to jedyne wytłumaczenie obserwowanych faktów doświadczalnych. Wszystko wskazywało więc na to, iż w atomach po pewnych orbitach poruszały się elektrony.
W 1887 roku Hertz odkrył zjawisko emisji ujemnie naładowanych cząsteczek z metalu pod wpływem światła ultrafioletowego. Liczba emitowanych cząsteczek była bardzo mała i przez długi czas nie udało się określić stosunku ich ładunku do masy. Dopiero w roku 1899 Thomson przeprowadził takie doświadczenie.
W celu obliczenia stosunku q/m cząsteczek wybijanych z metalu pod wpływem światła ultrafioletowego naukowiec zbudował specjalne urządzenie (rys 1). Światło padało pod pewnym kątem na metalową płytę. Nad nią w pewnej odległości znajdowała się druga płyta naładowana dodatnio. Światło padające na płytę wybijało z niej cząsteczki, które następnie były przyśpieszane przez pole elektryczne w kierunku naładowanej płyty. Równoległe do płyt pole magnetyczne zakrzywiało tor ruchu cząsteczek. Przy odpowiednio dużym natężeniu tego pola wszystkie ujemnie naładowane cząsteczki wracały po okręgu do płyty, z której zostały wybite. Używając czułego elektrometru dołączonego do dodatnio naładowanej płyty, Thomsona mógł wyznaczyć to natężenie, a następnie stosunek q/m tych cząsteczek. Wielkość ta wynosiła 0,76*1011 kulombów na kilogram, a więc była bardzo bliska e/m cząsteczek promieni katodowych. Przemawiało to za faktem, iż cząstki te są elektronami.
| W roku 1883 Thomas Alva Edison (1847-1931) - wyjątkowo uzdolniony naukowiec amerykański, odkrył iż rozżarzone przepływem prądu elektrycznego włókno emituje jakieś ujemnie naładowane cząstki. W roku 1899 Thomsona przeprowadził doświadczenie, którego przebieg podobny był do doświadczenia z cząstkami wybijanymi przez światło. Naukowiec obliczył w nim stosunek ładunku do masy cząsteczek emitowanych przez rozżarzony metal, który wyniosła 0,87*1011 kulombów na kilogram. Prawdopodobnie więc również i te cząstki są elektronami. |
|
Pod koniec XIX wieku badano zjawisko promieniotwórczości. Wiedziano, iż substancje promieniotwórcze emitują pewne ujemnie naładowane cząsteczki nazwane "promieniami beta". W 1900 roku Becquerel otrzymał, w podobny sposób jak Thomsona dla promieni katodowych, stosunek ich ładunku do masy. Okazało się, że wynosi on około 1*1011 kulombów na kilogram.
Przez ostatnie cztery lata XIX wieku naukowcy odkryli, iż ujemne cząsteczki, które emitowane są w różnych procesach fizycznych, są elektronami. Jak dowodził Zeeman, elektrony wchodzą w skład atomów, są więc bardziej podstawowym składnikiem materii niż te atomy. Obliczona w przybliżeniu wartość e/m elektronu, która wynosiła 1*1011 kulombów na kilogram. Nie wiedziano jednak ile wynoszą same wielkości e i m elektronu. Próby wyznaczenia ich zajmowały wielu naukowców w pierwszym dziesięcioleciu XX wieku.
