Diskretnost naelektrisanja

Ideje koje su vodile do teorije atoma� Diskretna struktura materija- atomi� Diskretnost naelektrisanja- elektron� Kvantiziranost energije- foton- objašnjenje zakona zračenja crnog

tijela, fotoelektričnog efekta, Comptonovog efekta, kratkotalasne granice kontinuiranog dijela X-zračenja,....

Kvantiziranost naelektrisanja

� Thomsonov eksperiment. Odreñivanje odnosa e/me

� Milikenov eksperiment. Odreñivanje elementarnog naboja e

Kvantiziranost naelektrisanja

� Helmoltz je na osnovu Faradejevih zakona elektrolize istakao pretpostavku o postojanju “atoma elektriciteta”.

� Stoney je predložio naziv “elektron”� Thomson je utvrdio da katodne zrake predstavljaju struju elektrona� Millikan je 1910. godine izvršio tačna mjerenja e� Otkriće i identifikacija elektrona, saznanje o njegovoj masi i količini

naelektrisanja doveli su do tumačenja mehanizma zračenja i apsorpcije EM energije, te mehanizma interakcije EM talasa sa materijom

Thomsonov eksperiment� Elektroliza- Faradejevi zakoni- atomiziranost supstance i naelektrisanja

Q=NA*e

Thompsonov eksperiment

� 1897. godine izmjerio odnos električnog naboja (e) i mase elektrona (me)

� Koristio osobine električnog pražnjenja u gasovima� Joni odgovorni za provodnost gasova nose isto naelektrisanje kao i

joni u elektrolizi

Thompsonova cijev

Thompsonov eksperiment

Skretanje katodnih zraka pod uticajem električnog polja izmeñu otklonskih pločia P i P’

2

1 2 2 2 2 22Ex x x

qEL qEDL qEL Ly y y D

mv mv mv = + = + = +

1

Thompsonov eksperiment

� Da bi odredio vx, Thompson je cijev unio u magnetno polje. Tada na naelektrisane čestice djeluje i električna i magnetna sila

� Razmotrimo djelovanje samo magnetnog polja

Thompsonov eksperiment

� Pod dejstvom magnetnog polja čestica mijenja pravac kretanja, ali ne i intenzitet brzine tj. kretaće se po kružnici radijusa r sa brzinom istog intenziteta v

� Ukupan otklon čestice u magnetnom polju je

�

3 4 2Bx

qBL Ly y y D

mv = + = − +

Ako se otkloni nastali pod uticajem ova dva polja izjednače dobićemoIznos brzine vx

vx=E/B

Uvrštavanjem u 1 dobijamo iznos q/m

2

Thompsonov eksperiment

( )2

2

2Ey Eq

m B L L D=

+Odnos q/m ne zavisi od materijala katode niti od gasa u cijeviZaključak: Katodne zrake su snop čestica (elektrona) koje su iste za svematerijale

q/m=(1,758796±0,000019)·1011 C/kg

Specifični naboj elektrona e/meBrzina elektrona 1/10 c, što je tada bila najveća izmjerena brzina materijalne čestice

Milikenov eksperiment

� 1909. godine-prva tačna mjerenja e� e i me su veoma male veličine pa ih je teško mjeriti� Naelektrisanje elektrona je u ovom eksperimentu odreñeno iz

veličine sile kojoj je elektron podvrgnut u električnom polju� ne zahtijeva izdvajanje pojedinačnog elektrona� jaka električna sila može biti mjerljiva čak i kad djeluje na tako malo

naelektrisanje

Milikenov eksperiment

Milikenov eksperiment

Milikenov eksperiment( ) ( )6g E g Ek v v r v v

qE E

πη+ += =

Mjerio je vrijeme padanja i podizanja uočene kapljicePoznavajući rastojanje izmeñu dva zareza u vidnom polju mikroskopaRačunao je brzine kretanja kapljica naniže i navišedobio rezultate=(1,591·10-19) CU 1 eksperimentu na hiljadu kapljica je nosila ovo minimalno naelektrisanjeDanašnja vrijednoste=(1,602189±0,000047)·10-19 CPoznavajući e, mogla se naći masa elektrona iz Thompsonovog eksperimentame=(9,109353 ±0,000047)·10-31 kgSad je bilo moguće izračunati NA na osnovu Faradejevih zakona elektrolize kojije već bio utvrñen