แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

  1. อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม

  2. อะตอมประกอบด้วยอนุภาคอิเล็กตรอนที่มีประจุเป็นลบ   อนุภาคโปรตรอนมีประจุเป็นบวก

  3. อะตอมจะมีโปรตรอนและอิเล็กตรอนกระจายอยู่ทั่วไปอย่างสม่ำเสมอ

  4. อะตอมเป็นกลางทางไฟฟ้า  เพราะ มีจำนวนประจุบวกเท่ากับประจุลบ

         การทดลองของรอเบิร์ด  แอนดรูส์  มิลลิแกน   ได้ผลการทดลองว่า

     1.      อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าเท่ากับ   1.60 x 10-19คูลอมบ์

      2.     อิเล็กตรอนมีมวลเท่ากับ 9.11  x  10-28กรัม

การนำไฟฟ้าของก๊าซ

ที่ความดันปกติก๊าซจะไม่นำไฟฟ้า  ถึงแม้ว่าจะใช้ไฟฟ้าที่มีค่าความต่างศักย์สูงๆก็ตาม แต่เนื่องจากมีปรากฎการณ์บางอย่าง

ในธรรมชชาติที่แสดงว่าก๊าซนำไฟฟ้าได้คือฟ้าแลบหรือฟ้าผ่าในขณะที่ฝนฟ้าคะนองนักวิทยาศาสตร์จึงได้ศึกษาเกี่ยวกับการนำไฟฟ้า

ของก๊าซ   จากการศึกษาพบว่าก๊าซต่างๆและอากาศเป็นตัวนำไฟฟ้าที่เลว   แต่ถ้าลดความดันของก๊าซและเพิ่มความต่างศักย์

ระหว่างขั้วไฟฟ้าให้มากขึ้นก๊าซจะนำไฟฟ้าได้ดีขึ้น

     หลอดรังสีแคโทด

     หลอดรังสีแคโทดเป็นเครื่องมือสำหรับทดลองเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าของก๊าซ  หลอดรังสีแคโทดประกอบด้วยหลอดแก้วซึ่งบรรจุก๊าซ

ที่มีความดันต่ำ   ที่ปลายทั้งสองด้านของหลอดมโลหะ  2 แผ่น  เรียกว่า อิเล็กโทด  ต่อกับ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าศักย์สูง  ประมาณ

10,000โวลต์    แผ่นโลหะที่ต่อจากปลายด้านไฟฟ้าลบ  เรียกว่า  ขั้วแอโนด

จากการทดลองพบว่าถ้าก๊าซที่อยู่ระหว่างขั้วทั้งสองมีความดันปกติกระแสไฟฟ้าจะไม่สามารถไหลผ่านได้แม้ว่าจะใช้ไฟฟาที่มี

ค่าความต่างศักย์สูงก็ตามแต่ถ้าสูบอากาสออกจนมีความดันต่ำพอก็สามารถตรวจสอบได้ว่ามีกระแสไฟฟ้าไหลครบวงจรหรือก๊าซนำ

ไฟฟ้าได้นั่นเอง   และถ้าวางฉากเรืองแสงซึ่งฉาบด้วยซิงค์ซัลไฟด์ในหลอดให้ขนานไปตามความยาวของหลอดจะสังเกตเห็นรังสีชนิด

หนึ่งพุ่งออกจากขั้วแคโทดเป็นเส้นตรงไปยังแอโนด     ทราบได้เพราะรังสีนี้กระทบฮากเรืองแสงแล้วทำให้เรืองแสงขึ้น จึงเรียกว่า

รังสีแคโทด

             สมบัติของรังสีแคโทด

  1.รังสีแคโทดสามารถทำให้ฉากเรืองแสงเกิดเรืองแสงได้

  2.เมื่อให้รังสีแคโทดอยู่ระหว่างขั้วไฟฟ้า   รังสีแคโทดจะเบนเข้าหาขั้วบวก   แสดงว่ารังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า

      เป็นลบ   ซึ่งต่อมาเรียกว่า  อิเล็กตรอน

   3.เมื่อให้รังสีแคโทดอยู่ในสนามแม่เหล็กจะเกิดการเบี่ยงเบนออกจากแนวเส้นตรง

   4.รังสีแคโทดเดินทางเป็นเส้นตรงจากแคโทดไปยังแอโนด  ถ้ามีวัตถุทึบแสงมากั้นทางเดินของรังสีก็จะทำให้เกิดเงา

การค้นพบอิเล็กตรอน

        เซอร์  โจเซฟ  จอร์น  ทอมสัน  นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้สนใจปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นในหลอดรังสีแคโทดจึงได้ใช้หลอดรังสี

แคโทดศึกษารังสีแคโทด  ในการทดลอง  ทอมสันดัดแปลงหลอดรังสีแดโทดต่างไปจากเดิม  เช่นภายในหลอดมีฉากเรืองแสงและให้รังสีแคโทดผ่านช่องเล็กๆเพื่อให้รังสีแคโทดมีลักษณะเรียวเล็กก่อนที่จะผ่านสนามไฟฟ้าและ

สนามแม่เหล็กไปกระทบฉาก    ทอมสันได้ทดลองโดยนำหลอดรังสีแคโทดวางไว้ในสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า   โดยทิศทางของ

สนามแม่เหล็กตั้งฉากกับสนามไฟฟ้า   เมื่อรังสีแคโทดผ่านสนามไฟฟ้า  รังสีจะเบี่ยงเบนขึ้นด้านบน   เมื่อใส่สนามแม่เหล็กเข้าไป  และเพิ่มอำนาจสนามแม่เหล็กทีละน้อย   จะพบว่ารังสีแคโทดจะเบี่ยงเบนน้อยลง  และในที่สุดรังสีแคโทดจะกลับสู่ตำแหน่งเดิม ของตอนที่ไม่มีสนามไฟฟ้า    ทอมสันคำนวณหาอัตราส่วนประจุต่อมวล  (e/m)  ของอนุภาคไฟฟ้าในรังสีแคโทด

                                    e/m  =  1.759 x  108   คูลอมบ์ต่อกรัม   

           นอกจากนั้นทอมสันยังพบว่าไม่ว่าจะจะเปลี่ยนชนิดของก๊าซหลอด  หรือเปลี่ยนชนิดของโลหะที่ใชทำขั้วแคโทดเป็นชนิดใด 

รังสีแคโทดก็ยังมีสมบัติเหมือนเดิม  ค่าประต่อมวลก็คงที่เสมอ    ทอมสันสรุปว่า  อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าลบเป็นองค์ประกอบ ของ อะตอมของธาตุทุกชนิด   เรียกอนุภาคนี้ว่า  อิเล็กตรอน   จากการทดลองของทอมสัน  สรุปได้ว่า  อะตอมไม่ใช่สิ่งที่เล็กที่สุด   แต่

อะตอมจะประกอบด้วยอิเล็กตรอน  และอนุภาคอื่นๆอีก

การค้นพบโปรตอน

        ออยแกน  โกลด์สไตน์   นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน   ได้แสดงให้เห็นว่า  ถ้ามีการดัดแปลงหลอดรังสีแคโดโดยให้ขั้วแคโทด อยู่เกือบ ตรงกลางและเจาะรูขั้วแคโทด   จะสังเกตเห็นรังสีหลังขั้วแคโทด

        รังสีนี้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง   เมื่อศึกษาสมบัติตรงข้ามกับรังสีแคโทด    คือเบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กในทิศทางตรงข้ามกับรังสี

แคโทด   ในสนามไฟฟ้ารังสีนี้เบี่ยงเบนเข้าหาขั้วลบ    และทำให้ฉากเรืองแสงได้   ทำให้สรุปได้ว่ารังสีที่พบใหม่นี้ประกอบด้วยอนุภาค ที่มีประจุไฟฟ้าบวก  เรียกว่า  รังสีบวก   หรือรังสีแคแนล  อนุภาคบวกนี้เกิดจากอะตอมของก๊าซถูกชนด้วยอนุภาคอิเล็กตรอน   ที่พุ่ง

ออกมาจากแคโทด  ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอม   อะตอมจะกลายเป็นประจุบวก    อนุภาคนี้จึงเคลื่อนที่เข้าหาขั้วลบ   และ

พบว่าเมื่อเปลี่ยนชนิดของก๊าซที่บรรจุ  อนุภาคนี้จะมีค่าประจุต่อมวลไม่คงที่ขึ้นอยู่กับก๊าซที่บรรจุ    จากการทดลองพบว่าถ้าใช้ก๊าซ

ไฮโดรเเจน   จะอนุภาคบวกที่มีขนาดประจุเท่ากับอิเล็กตรอนและมีค่าประจุต่อมวลสูงสุด   เรียกอนุภาคนี้ว่า  โปรตอน

        จากผลการทดลองของทออมสัน   โกลด์สไตน์   ทำให้ทอมสันได้ข้อมูลเกี่ยวกับอะตอมมากขึ้นเขาจึงเสนอแบบจำลองอะตอมว่า

" อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม   ประกอบด้วยโปรตอนซึ่งมีประจุบวกและอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ   กระจายอยู่ทั่วไปอย่างสม่ำเสมอ

และในอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมีจำนวนโปรตอนเที่ากับจำนวนอิเล็กตรอน "

   

 

Back