ปกติแก๊สเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี ปรากฏการณ์ที่ยืนยันได้ว่าแก๊สนำไฟฟ้าได้ก็คือการเกิดฟ้าแลบ ฟ้าผ่า แก๊สนำไฟฟ้าได้ดีขึ้นเมื่อแก๊สมีความดันต่ำ ๆ และมีความต่างศักย์ของขั้วไฟฟ้าสูง ๆ แก๊สนำไฟฟ้าได้เพราะแก๊สสามารถแตกตัวเป็นไอออนบวกและอิเล็กตรอน เมื่ออยู่ในสนามไฟฟ้าศักย์สูง ๆ เช่น แก๊สฮีเลียม (He) และแก๊สไฮโดรเจน (H2) จะเกิดการแตกตัวดังสมการ
He(g)
He+(g) + e–
H(g)
H+(g) + e–
แบบจำลองอะตอมของทอมสันการวิเคราะห์รังสีบวกของทอมสัน |
รางวัลโนเบล (Nobel Prize) สาขาฟิสิกส์ ในปีค.ศ. 1906United Kingdom University of Cambridge Cambridge, United Kingdom มีชีวิตอยู่ระหว่างปี 1856 - 1940 |
|
ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในหลอดรังสีแคโทด รังสีแคโทดเดินทางเป็นเส้นตรงจากขั้วแคโทดไปยังขั้วแอโนด รังสีแคโทดบี่ยงเบนเข้าหาขั้วบวก ของสนามไฟฟ้า |
เซอร์ โจเซฟ จอห์น
ทอมสัน (J.J Thomson)
นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้สนใจปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในหลอดรังสีแคโทด
จึงทำการทดลองเกียวกับการนำไฟฟ้าของแก๊สขึ้นในปี พ.ศ. 2440 (ค.ศ. 1897)
และได้สรุปสมบัติของรังสีไว้หลายประการ ดังนี้
1.
รังสีแคโทดเดินทางเป็นเส้นตรงจากขั้วแคโทดไปยังขั้วแอโนด
เนื่องจากรังสีแคโทดทำให้เกิดเงาดำของวัตถุได้
ถ้านำวัตถุไปขวางทางเดินของรังสี
2.
รังสีแคโทดเป็นอนุภาคที่มีมวล
เนื่องจากรังสีทำให้ใบพัดที่ขวางทางเดินของรังสีหมุนได้เหมือนถูกลมพัด
3.
รังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบ
เนื่องจากเบี่ยงเบนเข้าหาขั้วบวกของสนามไฟฟ้า
จากผลการทดลองนี้
ทอมสันอธิบายได้ว่า
อะตอมของโลหะที่ขั้วแคโทดเมื่อได้รับกระแสไฟฟ้าที่มีความต่างศักย์สูงจะปล่อยอิเล็กตรอนออกมาจากอะตอม
อิเล็กตรอนมีพลังงานสูง และเคลื่อนที่ภายในหลอด
ถ้าเคลื่อนที่ชนอะตอมของแก๊สจะทำให้อิเล็กตรอนในอะตอมของแก๊สหลุดออกจากอะตอม
อิเล็กตรอนจากขั้วแคโทดและจากแก๊สซึ่งเป็นประจุลบจะเคลื่อนที่ไปยังขั้วแอโนด
ขณะเคลื่อนที่ถ้ากระทบฉากที่ฉาบสารเรืองแสง เช่น
ZnS
ทำให้ฉากเกิดการเรืองแสง
ซึ่งทอมสันสรุปว่ารังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบเรียกว่า
“อิเล็กตรอน”
และยังได้หาค่าอัตราส่วนประจุต่อมวล (e/m)
ของอิเล็กตรอนโดยใช้สยามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าช่วยในการหา
ซึ่งได้ค่าประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนเท่ากับ 1.76 x 108
C/g ค่าอัตราส่วน
e/m
นี้จะมีค่าคงที่ ไม่ขึ้นอยู่กับชนิดของโลหะที่เป็นขั้วแคโทด
และไม่ขึ้นอยู่กับชนิดของแก๊สที่บรรจุอยู่ในหลอดรังสีแคโทด
แสดงว่าในรังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคไฟฟ้าที่มีประจุลบเหมือนกันหมดคือ
อิเล็กตรอน
นั่นเอง ทอมสันจึงสรุปว่า
|
|
|
การค้นพบโปรตอน | |
แบบจำลองอะตอมของทอมสัน การวิเคราะห์รังสีบวกของทอมสัน |
ในปี พ.ศ. 2409 (ค.ศ. 1866)
ออยเกน
โกลด์ชไตน์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน
ได้ทำการทดลองโดยเจาะรูที่ขั้วแคโทดในหลอดรังสีแคโทด
พบว่าเมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในหลอดรังสีแคโทดจะมีอนุภาคชนิดหนึ่งเคลื่อน
ที่เป็นเส้นตรงไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของรังสีแคโทดผ่านรูของ
ขั้วแคโทด
และทำให้ฉากด้านหลังขั้วแคโทดเรืองแสงได้ โกลด์ชไตน์ได้ตั้งชื่อว่า
“รังสีแคแนล”
(canal ray) หรือ “รังสีบวก”
(positive ray) สมบัติของรังสีบวกมีดังนี้
1.
เดินทางเป็นเส้นตรงไปยังขั้วแคโทด
2.
เมื่อผ่านรังสีนี้ไปยังสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า
รังสีนี้จะเบี่ยงเบนไปในทิศทางตรงข้ามกับรังสีแคโทด
แสดงว่ารังสีนี้ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก
3.
มีอัตราส่วนประจุต่อมวลไม่คงที่ ขึ้นอยู่กับชนิดของแก๊สในหลอด
และถ้าเป็นแก๊สไฮโดรเจนรังสีนี้จะมีอัตราส่วนประจุต่อมวลสูงสุด
เรียกอนุภาคบวกในรังสีแคแนลของไฮโดรเจนว่า
“โปรตอน”
4. มีมวลมากกว่ารังสีแคโทด
เนื่องจากความเร็วในการเคลื่อนที่ต่ำกว่ารังสีแคโทด
ทอมสันได้วิเคราะห์การทดลองของโกลด์
ชไตน์ และการทดลองของทอมสัน จึงเสนอแบบจำลองอะตอมว่า
|
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น