Joseph John Thomson

Joseph John Thomson Beschreibung dieses Bildes, auch unten kommentiert Foto von vor 1916. Schlüsseldaten
Geburt 18. Dezember 1856
Manchester ( England )
Tod 30. August 1940
Cambridge (England)
Staatsangehörigkeit britisch
Bereiche Körperlich
Institutionen Universität von Cambridge
Diplom Manchester University
Bekannt für Thomson-Atommodell
Entdeckung des Elektrons
Entdeckung von Isotopen
Erfindung der Massenspektrometrie
Thomson-Streuung
Auszeichnungen Nobelpreis für Physik (1906)

Ergänzungen

Vater des Nobelpreisträgers George Paget Thomson

Unterschrift

Unterschrift von Joseph John Thomson

Joseph John Thomson , geboren am18. Dezember 1856 und tot die 30. August 1940ist ein britischer Physiker .

Er entdeckte sowohl das Elektron als auch die Isotope und erfand die Massenspektrometrie  . Er analysierte die Ausbreitung geführter Wellen .

Er erhielt den Nobelpreis für Physik in 1906 für seine „theoretische und experimentelle Untersuchungen über die elektrische Leitfähigkeit in Gasen“ . Diese Forschung lieferte Beweise für die Existenz des Elektrons .

Biografie

Joseph John Thomson wurde als Sohn schottischer Eltern geboren in Cheetham Hill am Stadtrand von Manchester am18. Dezember 1856. 1870 begann er sein Ingenieurstudium an der University of Manchester , damals bekannt als Owens College, und 1876 trat er in das Trinity College in Cambridge ein . Das22. Januar 1890Er heiratete Rose Elizabeth Paget, eine Forscherin im Cavendish-Labor . Sie hatten zwei Kinder, Joan Paget Thomson und George Paget Thomson , später Gewinner des Nobelpreises für Physik von 1937. 1884 trat er die Nachfolge von Lord Rayleigh als Cavendish-Lehrstuhl für Experimentalphysik an. Im selben Jahr wurde Thomson Mitglied der Royal Society .

1902 erhielt er die Hughes-Medaille , 1906 den Nobelpreis für Physik für seine Arbeiten zur elektrischen Leitfähigkeit von Gasen und 1914 die Copley-Medaille . 1908 wurde er Mitglied des Verdienstordens und wurde geadelt , was ihm das Recht auf den Titel Sir gab .

Von 1916 bis 1920 war er Präsident der Royal Society . 1919 trat einer seiner Studenten, Ernest Rutherford , die Nachfolge des Cavendish-Lehrstuhls für experimentelle Physik an. Er starb an30. August 1940in Cambridge und ist in Westminster Abbey begraben .

Kathodenstrahlforschung

1897 bewies Thomson experimentell die Existenz von Elektronen , die 1874 von George Johnstone Stoney vorhergesagt worden war .

Diese Entdeckung ist das Ergebnis einer Reihe von Experimenten mit Kathodenstrahlen .

Im selben Jahr stellt er sein Modell des Atoms vor, das Pflaumenpuddingmodell .

Erste Erfahrung

In seinem ersten Experiment untersucht er die Möglichkeit, die negative elektrische Ladung von Kathodenstrahlen durch Magnetismus zu trennen .

Es baut eine Kathodenstrahlröhre auf, die in einem Zylinderpaar endet, dessen Schlitze in ein Elektrometer eingesteckt sind .

Thomson entdeckt, dass das Elektrometer kaum elektrische Ladung registriert , wenn die Kathodenstrahlen durch ein Magnetfeld abgelenkt werden , so dass sie nicht durch die Schlitze eintreten können. Er kommt zu dem Schluss, dass die negative Ladung nicht von den Strahlen getrennt werden kann.

Zweite Erfahrung

In seinem zweiten Experiment zeigt er, dass Kathodenstrahlen durch ein elektrisches Feld abgelenkt werden können, das für geladene Teilchen vorhersagbar ist. In der Tat hatten andere Forscher erfolglos versucht, diesen Effekt zu beobachten, aber Thomson glaubt, dass frühere Experimente aufgrund von Gasspuren falsch waren.

Er baut eine Kathodenstrahlröhre mit höherem Vakuum und ist am Ende mit einer Schicht phosphoreszierender Farbe versehen , um einfallende Strahlen zu erfassen.

Thomson zeigt eine Abweichung in eine Richtung, was darauf hinweist, dass die Ladung der Kathodenstrahlen negativ ist.

Dritte Erfahrung

In einem dritten Experiment bestimmte Thomson das Verhältnis von Ladung zu Masse (e / m) von Kathodenstrahlen, indem er ihre Abweichung unter dem Einfluss des Magnetfelds sowie ihre kinetische Energie maß . Er berechnet eine E / M tausendmal höher als das analoge Verhältnis für ein Wasserstoff - Ion (H + ), die diese Kathodenstrahlen schlagen enthalten entweder sehr hell oder sehr hoch geladene Teilchen.

Thomson kommt zu einem kühnen Schluss: Kathodenstrahlen bestehen aus "Korpuskeln", die aus dem Inneren der Atome der Elektroden stammen, was impliziert, dass die Atome teilbar sind. Das von Thomson entdeckte "Teilchen" ist das von Stoney bereits vorhergesagte Elektron .

Thomson stellt sich ein "  Pflaumenpuddingmodell  " des Atoms vor, in dem sich diese Körperchen (die Pflaumen) in einem Meer positiver Ladungen (dem Pudding) bewegen. Diese Idee wird jedoch später von Ernest Rutherford widerlegt , der zeigt, dass die positive Ladung im Kern konzentriert ist.

Die Entdeckung des Elektrons wird am angekündigt 30. April 1897vor der Royal Institution und sorgte in der wissenschaftlichen Welt für Aufsehen. Im Jahr 1906 erhielt Thomson den Nobelpreis für Physik .

Im Jahr 1906 zeigte Thomson, dass das Wasserstoffatom nur ein Elektron enthält. Zu dieser Zeit berücksichtigten bestimmte Theorien verschiedene Anzahlen von Elektronen.

1912 untersuchte er die Zusammensetzung von Gemischen positiver Ionen, die als „Anodenionen“ bekannt sind. Während dieser Forschung misst er die Ablenkung eines Strahls aus ionisiertem Neon (Ne + ), der sowohl ein Magnetfeld als auch ein elektrisches Feld durchläuft. Auf der Fotoplatte, die als Detektor dient, beobachtet er zwei Punkte (siehe Bild), die Atomen der Massen 20 und 22 entsprechen. Er kommt zu dem Schluss, dass Neon aus Atomen zweier unterschiedlicher Massen oder Isotope besteht .

Diese Trennung der Atome nach ihrer Masse ist das erste Beispiel für Massenspektrometrie , eine Methode, die später von Francis William Aston (Schüler von Thomson) und Arthur Jeffrey Dempster  (en) entwickelt wurde .

Funktioniert

Anmerkungen und Referenzen

Anmerkungen

  1. Tochter von Sir George E. Paget.

Verweise

  1. (en) „  in Anerkennung der großen Verdienste seiner theoretischen und experimentellen Untersuchungen zur Leitung von Elektrizität durch Gase  “ in der Redaktion, „  Der Nobelpreis für Physik 1906  “, Nobelstiftung , 2010. Zugriff im Juni 13, 2010.
  2. Cavendish Professor für Experimentalphysik .
  3. London Gazette  : n o  28206, p.  9650 , 18-12-1908.
  4. (in) Harald Fritzsch, Elementarteilchen: Bausteine ​​der Materie , World Scientific,2005, p.  12.

Siehe auch

Zum Thema passende Artikel

Externe Links