كيف تم اكتشاف الإليكترون

كيف تم اكتشاف الإلكترون؟ ويلعب الإلكترون دورًا أساسيًا وفعالًا في الظواهر الفيزيائية وكذلك في التفاعلات الكهرومغناطيسية التي تحيط بنا، كما هو الحال في التفاعلات الكيميائية والكهربائية والمغناطيسية والعمليات الأخرى التي تحدث في الكون، وبالنظر إلى أهمية الإلكترون ودوره الأساسي في معظم التفاعلات والعمليات التي تحيط بنا. تضمنت هذه المقالة التي قدمها الموقع تريندي كيفية اكتشاف الإلكترون ولمحة موجزة عن الإلكترون ومكتشفه.

ما هو الإلكترون؟

يُعرف الإلكترون، الذي يرمز إليه بالرمز (–E)، بأنه جسيم ذري ذو شكل كروي وهو المكون الرئيسي للذرة. هذا الإلكترون له شحنة كهربائية سالبة وكتلة الإلكترون حوالي 1/1836 من كتلة البروتون، لذلك فهو يعتبر جسيمًا أوليًا. كما أن للإلكترون قيمة وهي نصف عدد الوحدات الكامل ()، وهذا يعني أنه فيرميون (بوزيترون) وهو عكس الإلكترون وهو مطابق له في كل شيء إلا أنه عكسه. في الإشارة التي تحملها، وعندما يصطدم الاثنان، يتشتتان ويتشظيان لإنتاج زوج من فوتونات أشعة جاما.

وينتمي الإلكترون إلى الجيل الأول من جسيمات ليبتون، مما يساعد ويسهم في إضعاف القوى النووية الأساسية والجاذبية الكهرومغناطيسية، وله خصائص وخصائص الازدواجية في ميكانيكا الكم وعندما يصطدم بجزيئات أخرى ينحرف مثل الضوء و يظهر هذا بشكل أكبر في التجارب المعملية، وعندما يتحرك الإلكترون، فهذا يعني أنه يمتص أو ينتج الطاقة على شكل فوتونات تحيط بالنواة، والتي تتكون من البروتونات والنيوترونات، ومن ثم تشكل الذرة معًا، و يساهم الإلكترون في ذلك بنسبة صغيرة جدًا تبلغ 0.06٪ من كتلة الذرة.

تاريخ الإلكترون

قبل الكلمة الأخيرة في اكتشاف الإلكترون وبداية صياغته في ال العلمية ودراسته المتأنية والمدروسة، كان للإلكترون تاريخ طويل في أوقات مختلفة، ومن أبرز تلك التواريخ ما يلي

كانت المرحلة التاريخية الأولى والتجارب التي مرت بها البشرية في اكتشاف الإلكترون بالكهرباء، وعندها لاحظ الإغريق القدماء انجذاب الأشياء إلى الكهرمان بفركها بقطعة قماش.
في عام 1600 م، أشار العالم والفيزيائي الإنجليزي ويليام جيلبرت إلى مصطلح صاغه من اللغة اللاتينية الجديدة وأطلق عليه (electricus)، للإشارة إلى خاصية جذب الأشياء البسيطة بعد فركها، وهي مأخوذة من كلمة يونانية قديمة. . نسبة إلى العنبر.
في عام 1737 م اكتشف العالمان هوكسبي وتشارلز دي فاي وجود شحنتين من الكهرباء أحدهما ناتج عن الاحتكاك بالزجاج والآخر نتيجة الاحتكاك بالراتنج، وقالا في ذلك الوقت إن هناك شحنتين. الكهرباء. أطلق على سوائل الزجاج والراتنج، ثم جاء العالم بنجامين فرانكلين إلى القرن ليقول إن الكهرباء لا تتكون من سوائل، فأولاً أدخلت شحنة موجبة وسالبة.
كما أوضح عالم الطبيعة البريطاني ريتشارد لامينج في الفترة ما بين 1851 1838 م، أن الذرة تتكون من مادة محاطة بجزيئات ذرية غير الذرة وتتكون من شحنات كهربائية.
في عام 1846 م، أثبت العالم الألماني كيبر نظريته بأن الكهرباء تتكون من سائلين بشحنات موجبة وسالبة ويخضع تفاعلهما لقانون التربيع العكسي.
أيضًا، في عام 1874 م، قدم العالم الأيرلندي جورج ستوني اقتراحًا بعد دراسة التحليل الكهربائي واعترف بوجود كمية محددة من الكهرباء بشحنة أيونية أحادية التكافؤ، واعتقد أيضًا في ذلك الوقت أن هذه الشحنات مرتبطة بشكل دائم بالذرات ولا يمكنها يتم فصلها أو إزالتها عن طريق إلقاء مصطلح الإلكترون لوصف هذه الشحنات الأولية في عام 1881 م.

اقرأ أيضًا كيف يؤدي اكتشاف التقنيات الجديدة إلى تطوير علم الأحياء والنهوض به

كيف تم اكتشاف الإلكترون؟

لمعرفة كيف تم اكتشاف الإلكترون يجب أن تعلم أن هذا الاكتشاف قد مر بمراحل عديدة حتى وصل إلى ما وصل إليه من أهم هذه المراحل

التجارب والاكتشافات الأولية

في عام 1869 م، اكتشف العالم والفيزيائي الألماني يوهان فيلهلم، أثناء دراسته للكهرباء في الغازات المنفذة، أن هناك وهجًا وضوءًا ينبعث من مهبط طائرات الهليكوبتر سيزداد حجمه إذا تم تقليل ضغط الغاز عليه.
في عام 1876، قال الفيزيائي الألماني يوجين غولدشتاين أن هناك أشعة في ظل هذا التوهج، وأطلق عليها اسم أشعة الكاثود.
كما لعب السير وليام كروكس دورًا مهمًا خلال القرن السابع عشر، حيث صمم أول أنبوب لأشعة الكاثود مجوفًا بداخله، ومن خلال دراسته للأشعة، اكتشف أنه يحمل طاقة ويتحرك بين القطبين الموجبين والسالب.
من بين العلماء الذين ساهموا بقوة في اكتشاف الشحنة الإلكترونية قبل اكتشافها، الفيزيائي البريطاني آرثر شوستر، بعد أن تطور من تجارب كروكس السابقة بوضع صفيحة معدنية موازية لأشعة الكاثود وتطبيق جهد كهربائي بين لوحين. ، وبالتالي فإن المجال المتولد ينحرف ويخرج الأشعة باتجاه الصفيحة الموجبة الشحنة، الأمر الذي أوضح أن هذه الأشعة تحمل شحنة سالبة، وفي عام 1890 م قدر شوستر نسبة هذه الشحنة بقياس انحرافها عن المستوى المحدد للتيار.

الاكتشاف الحقيقي للإلكترون

في عام 1896 م اكتشف الإلكترون من قبل الفيزيائي البريطاني جوزيف طومسون بمساعدة تاونستيد وويلسون مساعديه حيث أجرى تجارب أظهرت أن أشعة الكاثود هي جسيمات مفردة وليست موجات أو جسيمات أو ذرات كما كان يعتقد سابقًا. لذلك أعطى طومسون قيمة لهذه الجسيمات. جديد من الشحنة e والكتلة m واسمها، الكريات، لها كتلة يمكن أن تكون 1/1000 من كتلة أدنى الأيونات التي كانت معروفة في ذلك الوقت، وهي الهيدروجين. الكتلة e / m مستقلة عن مادة الكاثود، كما أنتج طومسون جسيمات سالبة الشحنة من المواد المشعة بالحرارة والمواد المضيئة، بعد أن أعاد العالم والفيزيائي الأيرلندي تسمية هذه الجسيمات وأطلق عليها مصطلح (الإلكترون) ومنذ ذلك الحين عُرفت هذه الجسيمات بهذا الاسم حتى يومنا هذا .

ومن خلال اكتشاف الإلكترون من قبل طومسون، الذي أطلق عليه في البداية اسم الجسيمات، ولعب هذا الاكتشاف دورًا أساسيًا في اكتشاف ومعرفة التركيب الذري، من خلال ربط الإلكترونات بنواة الذرات المشحونة. إيجابي. الشحنة من خلال التجاذب الذي يحدث بين الشحنات الكهربائية المتقابلة عبر ذرة محايدة، حيث يكون عدد إلكتروناتها مساويًا لعدد الإلكترونات في الشحنة الموجبة في النواة، وبذلك نستنتج أن أي ذرة يمكن أن تحتوي على عدد من الإلكترونات التي تحمل الشحنة السالبة إلى عدد أصغر أو أكبر من الشحنات الموجبة، واعتمادًا على عدد الإلكترونات، فإن هذه الذرة مشحونة سالبة أو موجبة ككل.

لمحة موجزة عن طومسون

جوزيف جون طومسون عالم فيزياء بريطاني، ولد في 18 ديسمبر 1856 في تشيثام هيل بالمملكة المتحدة، والتحق بدراسة الهندسة في سن الرابعة عشرة في كلية أوينز العلمية، حيث درس الرياضيات والهندسة، وهذا سمح له فيما بعد أن يدرس الفيزياء التجريبية في مختبر كافنديش الملحق بجامعة كامبريدج عام 1884 م، ليتمكن بعد ما يقرب من ثلاثة عشر عامًا من القبول، من اكتشاف الإلكترون، وذلك في عام 1896 م للبدء في التصميم والتطبيق. بعض التجارب وتصميمه لأنبوب أشعة الكاثود مما ساعد بشكل كبير في اكتشاف الإلكترون والعديد من الاكتشافات الأخرى التي تلت ذلك، ليتم تكريمه بحصوله على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1906 م، بالإضافة إلى العديد من الجوائز والتكريمات الأخرى التي حصل عليها. قبل وفاته في 30 أغسطس 1940 م[3]

مكونات أنبوب أشعة الكاثود

يتكون أنبوب أشعة الكاثود الذي جربه طومسون عند اكتشاف الإلكترون من مجموعة من الأجزاء الرئيسية، على النحو التالي

أنبوب زجاجي مفرغ من الهواء تمامًا.
مولد موثوق به يعمل كمدفع إلكتروني وينتج شعاعًا من الإلكترونات.
مجموعة من الملفات الحارقة التي تنتج مجالًا كهرومغناطيسيًا منخفض التردد، وهذا يغير اتجاه الحزمة بشكل دائم.
القطب السالب يسمى (الأنود).
القطب الموجب (يسمى الكاثود).
شاشة فسفورية احصل على ضوء ساطع عندما يصطدم الإلكترون به.

خواص الإلكترونات

ينتمي الإلكترون إلى مجموعة من الجسيمات دون الذرية تُعرف باسم اللبتونات، وهي أجسام أولية، ولهذا السبب يعتبر الإلكترون الأقل كتلة من جميع جسيمات ليبتون ويتميز بسلسلة من الخصائص، من بينها ما يلي

إذا كان الجسم يحتوي على إلكترونات موجبة أكثر أو أقل في النواة، فإن هذا ينتج شحنة كهربائية، وتصبح سالبة إذا كان عدد الإلكترونات أكبر، وتصبح الشحنة موجبة إذا كان عدد الإلكترونات أقل من عدد البروتونات في النواة.
الكتلة الساكنة للإلكترون تساوي ما يقدر بـ 9.109 × 10 estimated31 كجم، أو 5.489 × 10−4 من وحدات الكتلة الذرية، وفقًا لمبدأ أينشتاين للطاقة ومعادلة المادة، أي ما يعادل تقريبًا 1/1836 من كتلة البروتون .
الشحنة الكهربائية للإلكترون تساوي (-1.602 × 10-19 كولوم) والكولوم هو وحدة شحنة الجسيمات دون الذرية، ويُشار إلى الشحنة الأولية بالرمز e، بينما يُرمز الإلكترون سالب الشحنة بواسطة الرمز e – وللبوزيترون e + لأنهما لهما نفس الخصائص ولكن بعلامات معاكسة.
لا يحتوي الإلكترون على بيئة تفصيلية محددة، حيث يتم وصفه على أنه جسيم نقطي بشحنة نقطية لا تحتوي على مساحة فضاء.
يمتلك الإلكترون زخمًا زاويًا يبلغ 1/2 ويتم تحديد هذه الخاصية بالإشارة إلى الإلكترون كجسيم يبلغ 1/2 حجم الدوران لهذه الجسيمات.
يمكن أن تصبح الإلكترونات موجات مثل الجسيمات الأخرى، وهو ما يسمى بازدواجية الموجة والجسيم وهذا ما توضحه تجربة الشق المزدوج.
جميع الإلكترونات متشابهة ولا يمكن تمييزها عن بعضها البعض أو التفريق بينها بواسطة الخصائص الفيزيائية الفعلية.
في حالة التناظر العكسي، يتم حل معادلة الموجة للإلكترونات المتفاعلة، مما يؤدي إلى احتمال صفر، لذلك يحتل كل زوج نفس الحالة والمكان.
في حالة ظهور زوج من البوزيترونات وإلكترون افتراضي، فإن قوة كولوم للحقل الكهربائي المحيط بالإلكترون تخلق البوزيترون الذي ينجذب إلى الإلكترون الأساسي.
يولد الإلكترون مجالًا كهربائيًا يمارس فيه قوة جذب على الجسيمات الموجبة مثل البروتون، بالإضافة إلى صد الجسيمات سالبة الشحنة.
عندما يتحرك الإلكترون داخل مجال مغناطيسي، فإنه يخضع لقوة لورنز، والتي تؤثر على مساره المحدد وكذلك سرعته بشكل عمودي.

دلالات اكتشاف الإلكترون

بالنسبة لاكتشاف الإلكترون، فإن العديد من التأثيرات التي نتجت عنه، من بينها، على سبيل المثال، كانت أكثر دراية بطبيعة وسلوك العمليات الكهربائية وكذلك مع التركيب والتركيب الذري للنواة، وهذا سهل ورائع. التطورات المتسارعة.التكنولوجيات التكنولوجية من اختراع التلغراف والراديو والتلفزيون والرادارات، على سبيل المثال الراديو يتكون من موجات كهرومغناطيسية، وهذا على عكس التلفزيون الذي يعتمد بشكل أساسي على أشعة الكاثود التي توجه شعاع الإلكترون نحو الشاشة، تظهر الصورة .[4]

في نهاية المقال، قمنا بإدراج السؤال بسرعة والرد عليه، كيف تم اكتشاف الإلكترون؟ مع شرح موجز لما هو الإلكترون وتاريخ اكتشافه، بالإضافة إلى التعرف على مكتشفه وملخص موجز عن حياته، دعنا ننتقل منه إلى خصائص الإلكترون ثم نذكر بعض الآثار التي نتجت عن ذلك. من اكتشافه.