في التجربة التي أجراها العالم طومسون أظهرت الإلكترونات السلوك الموجي، فما السبب لأن تجربة طومسون هي السبب الرئيسي لاكتشاف الإلكترونات، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن تجربة طومسون وسنشرح أيضًا ما هي الموجة؟ السلوك الذي أظهرته الإلكترونات عند إجراء التجربة.
تجربة طومسون واكتشاف الإلكترون
وفي وقت سابق، اقترح العديد من العلماء مثل ويليام بروت ونورمان لوكير أن الذرات تتكون من وحدات أساسية صغيرة، ولكنهم تصوروا أن هذه الوحدات الأساسية أصغر قليلاً من الذرة، ولكن في عام 1897م، اقترح طومسون أن إحدى الوحدات الأساسية للذرة هي الذرة، الذرة، أصغر من 1000 مرة حجم الذرة، مما يدل على الجسيم دون الذري المعروف الآن بالإلكترون الذي اكتشفه طومسون أثناء دراسة خصائص أشعة الكاثود.
في الواقع، اكتشف طومسون في تجاربه أن أشعة الكاثود، التي كانت تُعرف آنذاك بأشعة لينارد، يمكن أن تنتقل عبر الهواء أكثر مما توقع لجسيم بحجم الذرة. قام طومسون بتقدير كتلة أشعة الكاثود عن طريق قياس الحرارة المتولدة عندما تصطدم الأشعة بموصل حراري، ومن ثم مقارنتها بالانحراف المغناطيسي للأشعة، وأظهرت تجاربه أن أشعة الكاثود كانت أخف من الذرة بأكثر من 1000 مرة وأن طاقتها وكانت الجماهير هي نفسها بغض النظر عن نوع الذرة. ولذلك، استنتج أن الأشعة تتكون من جسيمات خفيفة للغاية ذات شحنة سالبة، والتي اعتبرها اللبنات الأساسية للذرة، والتي تسمى الآن الإلكترونات.
في تجربة أجراها طومسون، أظهرت الإلكترونات سلوكًا موجيًا
في تجربة أجراها العالم طومسون أظهرت الإلكترونات سلوكا موجيا وهو حيود الإلكترون حيث يشير حيود الإلكترون إلى الطبيعة الموجية للإلكترونات وحيود الإلكترون هو الانكسار المنظم لموجات الإلكترون أثناء مرورها عبر البلورات وينتج عن هذا الانكسار تشتت شعاع الإلكترون تشكل البلورات المتساقطة توزيعًا منتظمًا يشير إلى التركيب البلوري المنتظم للمادة الصلبة الطول الموجي لشعاع الإلكترون عند المشي بالقرب من المواد، لأن الأطوال الموجية للإلكترونات والجسيمات الأخرى تتناسب عكسياً مع زخمها، وبالتالي فإن الإلكترونات السريعة لها أطوال موجية قصيرة، وبالتالي فإن شعاع الإلكترونات السريعة يخضع للحيود، وهو تأثير تسببه الموجات.
تُستخدم ظاهرة حيود الإلكترون لتحديد خواص المادة الكيميائية أو لتحديد موضع الذرات في المادة. ويمكن قراءة هذه المعلومات من الأنماط التي تتشكل عندما تتقاطع أجزاء مختلفة من شعاع الإلكترون مع بعضها البعض، ويتم ترتيب مواقع الارتطام بانتظام، بعضها يصل إلى العديد من الإلكترونات، والبعض الآخر يحتوي على عدد قليل من الإلكترونات أو لا يحتوي على أي إلكترونات على الإطلاق.
احسب نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته باستخدام طريقة طومسون
أجرى طومسون تجارب ليبين أن الذرات تتكون من جسيمات دون ذرية ذات شحنات موجبة وسالبة. وأشار إلى أن الجسيمات سالبة الشحنة وهي الإلكترونات تكون أخف بكثير من الجسيمات موجبة الشحنة عن طريق تسارع الإلكترونات عبر جهد كهربائي نحو صفيحة موجبة الشحنة، حيث تمر بعض الإلكترونات من خلال ثقب صغير في اللوحة وتشكل نفاثات من الإلكترونات التي تنتقل إلى منطقة بها مجال كهربائي ومجال مغناطيسي، تتسارع الإلكترونات. اتجاه يختلف عن اتجاه المجال الكهربائي واتجاه مختلف عن المجال المغناطيسي وباستخدام هذه التجربة تمكن طومسون من حساب نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته.
وفي نهاية هذا المقال علمنا أنه في تجربة أجراها الباحث طومسون أظهرت الإلكترونات السلوك الموجي وهو حيود الإلكترون. كما قمنا بشرح تفصيلي لتجربة طومسون لاكتشاف الإلكترون وذكرنا كيف قام طومسون بحساب نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته.