Historie
Joseph John Thomson
England, 1856 - 1940.
Thomson læste fysik på Trinity College i Cambridge, hvor han fra 1918 til sin død var leder (master). Fra 1884 til 1919 var han professor i eksperimentalfysik ved Cavendish-laboratoriet, som han fik opbygget til et af verdens bedste forskningslaboratorier.
I 1890'erne arbejdede Thomson med katodestråler. Allerede i slutningen af 1830'erne havde Faraday undersøgt lignende stråler: I et lukket glasrør sættes spænding mellem to metalelektroder, der er instøbt i hver ende af røret. Derefter pumpes luft ud af røret, og der opstår lys i røret. Disse lysfænomener varierede med spændingsforskellen mellem elektroderne og lufttrykket i røret. Da Thomson begyndte sit arbejde, vidste man, at strålerne udgik fra den negative elektrode (katoden), og at strålerne kunne skabe fluorescens i rørets glasvæg.
Katodestråler blev af tyske fysikere antaget at være elektromagnetiske bølger i stil med ultraviolet lys, begge dele fænomener, der foregik i æteren (det stof som bølgebevægelsen foregik i). Engelske fysikere mente, katodestrålerne bestod af elektriske partikler. For Thomson indgik elektriske partikler i hans atommodel, så det forsøg fra 1897, som er beskrevet i nedennævnte artikel (Cathode Rays), var for ham en bekræftelse på modellens rigtighed. Vi ser altså her en kobling fra de elektromagnetiske teorier til teorier om stoffernes opbygning. I Thomsons første atommodel bestod atomet af flere tusind negativt ladede partikler (Thomson brugte ikke selv ordet "elektron" om disse, men kaldte dem "corpuscles") i en masseløs positiv ladning (rosinbollemodellen).
Senere (1906) fandt han, at antallet af elektroner i et atom var mellem A og A/2 (A er atommassen bestemt ud fra kemiske metoder), og derfor måtte den positive ladning tillægges en stor del af massen. Allerede 5 år senere måtte Thomsons model vige for Rutherfords kerneatom, hvor massen er samlet i positive partikler i atomets centrum, og hvor elektronerne kredser udenom.
Opgave:
Du/I skal forberede et foredrag på ca. 30 minutter om J.J.Thomson.
I din/jeres forberedelse skal indgå
- at du/I læser om bestemmelse af forholdet mellem elektronens ladning og masse (e/m) i en gymnasiefysikbog
- at du/I læser dele af Thomsons artikel fra 1897, hvor han beskriver de forsøg, som mange steder kaldes "opdagelsen af elektronen"
- at du/I tager på Steno Museet og ser udladningsrør og katodestrålerør
Foredraget skal indeholde følgende:
- en fortælling om Thomson og hans forsøg byggende på ovenstående og på Thomsons egen artikel, herunder skal du/I gøre rede for, hvordan Thomson bestemte e/m og sammenligne det med den metode, man benytter i dag
- en fremvisning af udladningsrør og katodestrålerør, herunder skal du forklare mønstrene i udladningsrøret
Kilder:
- Dictionary of Scientific Biography. Charles Scribner's Sons, New York, 1970-1976.
- Poul la Cour og Jacob Appel: Historisk fysik, II: Den nyere Naturforskning. Det Nordiske Forlag, København 1897. Findes også i senere udgaver.
- Ole Knudsen: Elektromagnetisme 1820 - 1900. Foreningen Videnskabshistorisk Museums Venner, Århus 1991.
- Morris H. Shamos (ed): Great Experiments in Physics. Holt, Rinehart and Winston, New York 1959.
- J.J.Thomson: "Cathode Rays". Philosophical Magazine, vol 44 (1897) , series 5, p. 293-316
- Sir J.J.Thomsen: Recollections and Reflections. G. Bell and sons, London 1936.
- Helge Kragh: Atomteoriens historie / belyst ved kildeskrifter. Fysik- og Kemilærerforeningens skrifter. Gyldendal, København 1973
- Helge Kragh: "J.J.Thomson, the Electron, and Atomic Architecture". The Physics Teacher vol 35, nr. 6, September 1997 p. 328-332
- Lord Rayleigh: The Life of Sir J.J.Thomson. Cambridge University Press, 1942.
Joseph John Thomson
Thomson studerer katodestråler
Thomsons rosinbollemodel
Udladningsrør
Katodestrålerør
Afbøjning af katodestråle med magnet