OverviewEdit
Pe 22 decembrie 1884, Thomson a fost numit Cavendish Profesor de Fizică la Universitatea din Cambridge. Numirea a provocat o surpriză considerabilă, având în vedere că candidații precum Osborne Reynolds sau Richard Glazebrook erau mai în vârstă și mai experimentați în munca de laborator. Thomson a fost cunoscut pentru munca sa de matematician, unde a fost recunoscut ca un talent excepțional.a primit Premiul Nobel în 1906, „ca recunoaștere a marilor merite ale investigațiilor sale teoretice și experimentale privind conducerea electricității prin gaze.,”A fost cavaler în 1908 și numit la ordinul de Merit în 1912. În 1914, a ținut prelegerea romanilor la Oxford despre „teoria atomică”. În 1918, a devenit Maestru al Trinity College, Cambridge, unde a rămas până la moartea sa. Joseph John Thomson a murit la 30 August 1940; cenușa sa se odihnește în Westminster Abbey, lângă mormintele lui Sir Isaac Newton și ale fostului său student, Ernest Rutherford.una dintre cele mai mari contribuții ale lui Thomson la știința modernă a fost în rolul său de profesor foarte talentat., Unul dintre studenții săi a fost Ernest Rutherford, care l-a succedat ulterior ca profesor de Fizică Cavendish. În plus față de Thomson însuși, șase asistenți de cercetare (Charles Glover Barkla, Niels Bohr, Max Born, William Henry Bragg, Owen Willans Richardson și Charles Thomson Rees Wilson) a câștigat Premii Nobel în fizică, și două (Francis William Aston și Ernest Rutherford) a câștigat premii Nobel în chimie. În plus, fiul lui Thomson (George Paget Thomson) a câștigat Premiul Nobel pentru Fizică din 1937 pentru dovedirea proprietăților asemănătoare valurilor electronilor.,lucrarea de masterat premiată de Thomson, Treatise on the motion of Vortex rings, arată interesul său timpuriu pentru structura atomică. În ea, Thomson a descris matematic mișcările teoriei vortex a atomilor lui William Thomson.Thomson a publicat o serie de lucrări care abordează atât problemele matematice, cât și cele experimentale ale electromagnetismului. El a examinat teoria electromagnetică a luminii lui James Clerk Maxwell, a introdus conceptul de masă electromagnetică a unei particule încărcate și a demonstrat că un corp încărcat în mișcare ar crește aparent în masă.,o mare parte din munca sa în modelarea matematică a proceselor chimice poate fi gândită ca chimie computațională timpurie. În lucrările ulterioare, publicate sub formă de carte ca aplicații ale dinamicii la fizică și chimie (1888), Thomson a abordat transformarea energiei în termeni matematici și teoretici, sugerând că toată energia ar putea fi cinetică. Următoarea sa carte, Notes on recent research in electricity and magnetism (1893), construită pe tratatul lui Maxwell despre electricitate și magnetism, și a fost uneori menționată ca „al treilea volum al lui Maxwell”., În ea, Thomson a subliniat metodele fizice și experimentarea și a inclus figuri extinse și diagrame ale aparatelor, inclusiv un număr pentru trecerea electricității prin gaze. A treia sa carte, Elements of the mathematical theory of electricity and magnetism (1895) a fost o introducere lizibilă pentru o mare varietate de subiecte și a obținut o popularitate considerabilă ca manual.o serie de patru prelegeri, date de Thomson într-o vizită la Universitatea Princeton în 1896, au fost ulterior publicate ca descărcarea de energie electrică prin gaze (1897)., Thomson a prezentat, de asemenea, o serie de șase prelegeri la Universitatea Yale în 1904.mai mulți oameni de știință, cum ar fi William Prout și Norman Lockyer, au sugerat că atomii au fost construiți dintr-o unitate mai fundamentală, dar au imaginat că această unitate este de dimensiunea celui mai mic atom, hidrogenul. Thomson în 1897 a fost primul care a sugerat că una dintre unitățile fundamentale a fost de peste 1.000 de ori mai mică decât un atom, sugerând particula subatomică cunoscută acum sub numele de electron. Thomson a descoperit acest lucru prin explorările sale asupra proprietăților razelor catodice., Thomson și-a făcut sugestia la 30 aprilie 1897, după ce a descoperit că razele catodice (cunoscute la acea vreme sub numele de raze Lenard) ar putea călători mult mai departe prin aer decât se aștepta pentru o particulă de dimensiuni atomice. El a estimat masa razelor catodice prin măsurarea căldurii generate atunci când razele au lovit o joncțiune termică și comparând aceasta cu deformarea magnetică a razelor. Experimentele sale sugerau nu numai că razele catodice erau de peste 1.000 de ori mai ușoare decât atomul de hidrogen, dar și că masa lor era aceeași în orice tip de atom provenea., El a concluzionat că razele erau compuse din particule foarte ușoare, încărcate negativ, care erau un bloc universal de atomi. El a numit particulele „corpusculi”, dar mai târziu oamenii de știință au preferat numele electron care a fost sugerat de George Johnstone Stoney în 1891, înainte de descoperirea reală a lui Thomson.în aprilie 1897, Thomson a avut doar indicii timpurii că razele catodice ar putea fi deviate electric (anchetatorii anteriori, cum ar fi Heinrich Hertz, au crezut că nu pot fi)., La o lună după anunțul lui Thomson despre corpuscul, el a descoperit că ar putea devia în mod fiabil razele printr-un câmp electric dacă ar evacua tubul de descărcare la o presiune foarte scăzută. Comparând deformarea unui fascicul de raze catodice prin câmpuri electrice și magnetice, el a obținut măsurători mai robuste ale raportului masă-încărcare care au confirmat estimările sale anterioare. Acesta a devenit mijlocul clasic de măsurare a raportului încărcare-masă al electronului. (Taxa în sine nu a fost măsurată până la experimentul de picătură de ulei al lui Robert A. Millikan în 1909.,Thomson credea că corpusculii au ieșit din atomii urmelor de gaz din interiorul tuburilor sale catodice. Astfel, el a concluzionat că atomii erau divizibili și că corpusculii erau blocurile lor de construcție. În 1904, Thomson a sugerat un model al atomului, ipotezând că este o sferă de materie pozitivă în care forțele electrostatice au determinat poziționarea corpusculilor. Pentru a explica sarcina neutră globală a atomului, el a propus ca corpusculii să fie distribuiți într-o mare uniformă de încărcare pozitivă., În acest „model de budincă de prune”, electronii au fost văzuți ca încorporați în sarcina pozitivă ca stafidele într-o budincă de prune (deși în modelul lui Thomson nu erau staționari, ci orbitau rapid).Thomson a făcut descoperirea cam în același timp în care Walter Kaufmann și Emil Wiechert au descoperit raportul corect de încărcare a masei acestor raze catodice (electroni).
Izotopi și masă spectrometryEdit
În colțul din dreapta jos de această placă fotografică sunt semne pentru cei doi izotopi de neon: neon-20 și neon-22.,
În 1912, ca parte a lui de explorare în compoziția de fluxuri de particule încărcate pozitiv atunci cunoscut sub numele de canal raze, Thomson și asistent de cercetare F. W. Aston canalizate un flux de ionii de neon prin magnetic și un câmp electric și măsoară devierea ei prin plasarea o placă fotografică în calea sa., Ei au observat două pete de lumină pe placa fotografică (vezi imaginea din dreapta), care au sugerat două parabole diferite de deformare și au concluzionat că neonul este compus din atomi de două mase atomice diferite (neon-20 și neon-22), adică a doi izotopi. Aceasta a fost prima dovadă a izotopilor unui element stabil; Frederick Soddy a propus anterior existența izotopilor pentru a explica degradarea anumitor elemente radioactive.
J. J., Separarea izotopilor neonului de masa lor de către Thomson a fost primul exemplu de spectrometrie de masă, care a fost ulterior îmbunătățită și dezvoltată într-o metodă generală de către F. W. Aston și de către A. J. Dempster.mai devreme, fizicienii au dezbătut dacă razele catodice erau imateriale ca lumina („un proces în eter”) sau erau ” de fapt în întregime materiale și … marcați căile particulelor de materie încărcate cu electricitate negativă”, citând Thomson. Ipoteza aetherială a fost vagă, dar ipoteza particulelor a fost suficient de clară pentru ca Thomson să o testeze.,
deformarea Magneticăedit
Thomson a investigat mai întâi deformarea magnetică a razelor catodice. Razele catodice au fost produse în tubul lateral din stânga aparatului și au trecut prin anod în borcanul principal al clopotului, unde au fost deviate de un magnet. Thomson le-a detectat traiectoria prin fluorescență pe un ecran pătrat din borcan. El a descoperit că indiferent de Materialul anodului și de gazul din borcan, deformarea razelor era aceeași, sugerând că razele erau de aceeași formă, indiferent de originea lor.,
Electrice chargeEdit
tubul catodic prin care J. J. Thomson a demonstrat că razele catodice ar putea fi deviat de un câmp magnetic, și că lor sarcină negativă nu a fost un fenomen separat.
în Timp ce suporterii de aetherial teorie a acceptat posibilitatea ca particule încărcate negativ sunt produse în tuburi Crookes, au crezut că sunt un simplu produs și că razele catodice ei înșiși sunt nesemnificative., Thomson și-a propus să investigheze dacă ar putea sau nu să separe încărcătura de raze.Thomson a construit un tub Crookes cu un electrometru setat pe o parte, în afara căii directe a razelor catodice. Thomson ar putea urmări calea razei observând pătura fosforescentă pe care a creat-o unde a lovit suprafața tubului. Thomson a observat că electrometrul a înregistrat o încărcare numai atunci când a deviat raza catodică cu un magnet. El a concluzionat că sarcina negativă și razele erau una și aceeași.,
Electrice deflectionEdit
Găsiți surse: „J. J., Thomson” – știri · ziare · cărți · academic · JSTOR (August 2017) (a Învăța cum și când să elimina acest șablon de mesaj)
când placa superioară a fost conectată la polul negativ al bateriei și placa inferioară la polul pozitiv, plasturele strălucitor sa mutat în jos, iar când polaritatea a fost inversată, plasturele sa mutat în sus.
Măsurarea masei-de-taxa ratioEdit
În experimentul clasic, Thomson măsurat masa-pentru-taxa raportul dintre razele catodice prin măsurarea cât de mult au fost deviat de un câmp magnetic și comparând acest lucru cu electric deviere., El a folosit același aparat ca în experimentul său anterior, dar a plasat tubul de descărcare între polii unui electromagnet mare. El a descoperit că raportul masă-încărcare era de peste o mie de ori mai mic decât cel al unui ion de hidrogen (H+), sugerând fie că particulele erau foarte ușoare și/sau foarte încărcate. În mod semnificativ, razele de la fiecare catod au obținut același raport masă-încărcare. Acest lucru este în contrast cu razele anodice (acum cunoscute ca apar din ionii pozitivi emise de anod), unde raportul masă-încărcare variază de la anod la anod., Thomson însuși a rămas critic față de ceea ce a stabilit lucrarea sa, în discursul său de acceptare a Premiului Nobel referindu-se mai degrabă la „corpusculi” decât la „electroni”.,
Thomson, calculele pot fi rezumate după cum urmează (în original de notație, folosind F în loc de E pentru câmpul electric și H în loc de B pentru câmpul magnetic):
electric De deformare este dată de Θ = F e l / m v 2 {\displaystyle \Theta =Fel/mv^{2}} , unde Θ este unghiular electric deviere, F este aplicată electric de intensitate, e este responsabil de catodic particule, l este lungimea de plăci electrice, m este masa de cel catodic particule și v este viteza de catodic particule., Deformarea magnetică este dată de ϕ = H E l / M v {\displaystyle \ phi = hel / MV}, unde φ este deformarea magnetică unghiulară și H este Intensitatea câmpului magnetic aplicat.,
ConclusionsEdit
Ca razele catodice transporta o încărcătură de energie electrică negativă, sunt deviate de un camp electrostatic vigoare, dacă acestea au fost în mod negativ electrificate, și sunt acționat de o forță magnetică, exact în felul în care această forță va acționa pe un negativ electrificate corpul se deplasează de-a lungul calea de aceste raze, Nu pot vedea nici o scăpare de la concluzia că acestea sunt tarifele de energie electrică negativă realizată prin particule de materie.
iv— – J. J., Thomson
În ceea ce privește sursa acestor particule, Thomson credea că au apărut din moleculele de gaz din vecinătatea catodului.,
Dacă, în foarte intens câmpul electric în vecinătatea catodului, moleculele de gaze sunt disociate și sunt împărțite, nu în comun chimice atomii, dar în aceste primordial atomi, ceea ce ne trebuie pentru concizie numesc corpusculii; și dacă aceste senzatii sunt percepute cu energie electrică și proiectat de la catod prin câmp electric, care s-ar comporta exact ca razele catodice.
iv— – J. J., Thomson
Thomson și-a imaginat atomul ca fiind alcătuit din acești corpusculi care orbitează într-o mare de sarcină pozitivă; acesta a fost modelul său de budincă de prune. Acest model a fost ulterior dovedit incorect atunci când studentul său Ernest Rutherford a arătat că sarcina pozitivă este concentrată în nucleul atomului.în 1905, Thomson a descoperit radioactivitatea naturală a potasiului.în 1906, Thomson a demonstrat că hidrogenul avea un singur electron per atom. Teoriile anterioare au permis diferite numere de electroni.,
Premii și honoursEdit
Placa de comemorare J. J. Thomson a descoperit electronul în afara veche Laboratorul Cavendish din Cambridge
Thomson c. 1920-1925
Thomson a fost ales membru al Royal Society (IAS) și numit la Cavendish Profesor de Fizică Experimentală la Laboratorul Cavendish, de la Universitatea din Cambridge, în 1884., Thomson a câștigat numeroase premii și distincții în timpul carierei sale, inclusiv:
Thomson a fost ales membru al Royal Society la 12 iunie 1884 și a servit ca președinte al Royal Society din 1915 până în 1920.în noiembrie 1927, J. J. Thomson a deschis clădirea Thomson, numită în onoarea sa, în școala Leys, Cambridge.în 1991, thomson (simbol: Th) a fost propus ca unitate pentru măsurarea raportului masă-încărcare în spectrometria de masă în onoarea sa.J J Thomson Avenue, pe site-ul West Cambridge al Universității din Cambridge, este numit după Thomson.,Premiul Thomson Medal Award, sponsorizat de International Mass Spectrometry Foundation, poartă numele Thomson.
Medalia și Premiul Institutului de Fizică Joseph Thomson este numit după Thomson.