الفصل الثالث من مقرر فيزياء 4

تجربة تومسون مع الالكترونات

تجربة طومسون Thompsom

أجرى العالم جى جى طومسون مجموعة تجارب مهمة تهدف لدراسة الأشعة الصادرة من المهبط، حيث استخدم انابيب ضوئية أسطوانية من زجاجية تنتهي بطرفين من سطح معدني حيث يعملان كقطبي خلية كهربية بحيث حين توصل الخلية بمصدر تيار كهربي و بذلك يتولد فرق جهد يجعل أحد القطبين يحمل شحنة سالبة ويعمل كمهبط (أو كاثود) ويصبح الطرف الآخر حاملا شحنة موجبة ليعمل كمعصد (أو أنود).

وفي حالة تطبيق فرق الجهد لاحظ طومسون ظهور توهج ضوئي في الاسطوانة (أي انها اصبحت كالمصباح).

وكان المطلوب معرفة ما إذا كان هذا التوهج الضوئي هو فقط أشعة ضوئية أم أنه ذو طبيعة جسيمية، و لاختبار هذا الفرض قام طومسون بالآتي

1- وضع مروحة صغيرة مكونة من وريقات صغيرة وخفيفة فلاحظ أن هذه المروحة تدور كلما ظهر التوهج الضوئي، و هنا كان الافتراض أن هذا التوجه هو نتيجة انطلاق جسيمات من المهبط (الكاثود)

2- من المنطقي أن الافتراض أن الجسيمات الصادرة من المهبط ذو الشحنة السالبة سوف تكون سالبة الشحنة ايضا ولكن طومسون ارد التأكد بما لا يدع مجالا للشك فقام بتطبيق مجال كهربي على الأنبوبة حين خروجها فلاحظ أن الأشعة تنحرف ناحية الطرف الموجب للمجال الكهربي بعيدا عن الطرف السالب، مما الفرض أنها سالبة الشحنة أمرا قويا.

3- ولكنه لم يكتف بذلك بل أراد مزيدا من التأكد فطبق مجال مغناطيسي على الأنبوبة حين خروج الأشعة فوجد أن جسيمات المهبط تنحرف نحو القطب الشمال مما يعطي تأكيدا على أنها حاملة لشحنة سالبة.

لم تقتصر تجربة طومسون على هذه الجوانب الوصفية بل أنه بتطبيق فروق جهود مختلفة القيمة و حساب تسارع الجسميات السالبة للمهبط التي هي الإلكترونات ناحية المصعد استطاع أن يحسب قيمة نسبة كتلتها إلى شحنتها لكل تغير في فرق الجهد.

وهنا وجد أن قيمة هذه النسبة كانت ثابتة دائما، هذه النسبة ظلت ثابتة حتى عندما غير مادة الأقطاب و نوعية الزجاج الموكن للأنابيب، كما أنه أعاد التجربة مرار باستخدام غازات مختلفة حينا و حين تفريغ الأنابيب تماما من الغاز.