МИР АТОМА

ЭЛЕКТРОН

Мы упоминали уже о частицах атомов, движущихся по проводам, внутри радиоламп, рентгеновских трубок и многих других приборов. Эти частицы, получившие назва­ние электронов, являются мельчайшими частичками отри­цательного электричества.

В отличие от атомов химических элементов электрон является элементарной частичкой; мы никогда не наблю­

Дали её частей; при современных возможностях мы не мо­жем разбить её на части. Электрон — это наименьший от­рицательный электрический заряд.

Все электроны совершенно одинаковы, независимо от того, какому атому они принадлежали или принадлежат.

Масса электрона в 1838 раз меньше массы легчайшего (водородного) атома и равна

О, ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО 910 660 грамма.

Электрический заряд одного электрона также чрезвы­чайно мал. Через нить горящей двадцативаттной лам­почки (при юродском напряжении в сети) каждую се­кунду проходит миллиард миллиардов электронов; все они весят менее одной миллиардной доли грамма!

Невольно напрашивается вопрос, как были опреде­лены с такой точностью заряд и масса электрона?

Чтобы измерить заряд и массу электрона, нужно прежде всего получить свободные, не связанные с веще­ством электроны. Для этого существует множество спосо­бов. Электроны вырываются как из твёрдого вещества, так и из молекул и атомов газа при сильном нагревании, в некоторых случаях при освещении светом, в особен­ности невидимыми ультрафиолетовыми лучами и ещё лучше — рентгеновыми лучами. Особенно легко можно вырывать электроны из металлов, в которых они очень свободно перемещаются (в этом отличие металлов от не­проводников-изоляторов, в которых электроны «крепко связаны»).

Итак, мы имеем свободные электроны. Можно ли не­посредственно, на весах, взвесить один электрон? Оче­видно, это невозможно, он слишком мал. Но оказалось возможным определить заряд электрона, а затем косвен­ным путём найти и его массу.

Представьте себе крошечную капельку масла, мед­ленно падающую между двумя металлическими пластин­ками под действием силы тяжести (рис. 8). Создадим на капельке электрический заряд. Тогда падение капельки можно будет приостановить, зарядив пластинки, между которыми движется капелька, так, чтобы верхняя пла­стинка притягивала заряд капельки, а нижняя отталки­вала его. Капелька остановится, если электрическая сила, тянущая вверх заряд капельки, окажется в точности рав­ной силе тяжести, которая тянет капельку вниз.

Таким образом, мы сможем определить действующую на капельку электрическую силу, а значит, и её заряд; не­обходимо только точно знать силу тяжести, действующую на капельку, а для этого нужно знать и её массу. Массу капельки удалось определить, определив скорость её сво­бодного падения (без действия электрических сил), — чем тяжелее капелька, тем быстрее падает она, преодолевая сопротивление воздуха.

Этим способом был определён заряд электрона.

Опыт проводился так. Пульверизатор, расположенный над пластинками, распылял немного масла. Нужно было

Подождать, пока какая-либо из капелек масла не попа­дала между пластинками, проникая туда через крошеч­ное, специально для этого сделанное отверстие в верхней пластинке. С помощью специального микроскопа очень точно определялась скорость падения капельки. После этого на короткое время зажигалась рентгеновская лам­па. Рентгеновы лучи, проходя между пластинками, выры­вали из молекул воздуха множество электронов. Очень скоро один или несколько электронов или положительно заряженных молекул оседало на капельку; капелька при­обретала необходимый заряд. Затем пластинкам сооб­щался заряд такой величины, чтобы капелька повисла неподвижно.

Определив наименьший из зарядов, который могла нести капелька, нашли заряд одного электрона. Все другие получавшиеся заряды были больше найденного
наименьшего в два, в три, в четыре и в большее целое число раз, что соответствовало двум, трём, четырём и более электронам, осевшим на капельку.

Теперь нужно определить его массу, не взвешивая его. Как это сделать?

Представьте себе поток невидимых заряженных части­чек, проносящихся между заряженными пластинками (или полюсами магнита). Под действием электрических (или магнитных) сил они отклоняются вниз (рис. 9). Цель, в которую попадают частички, мы видим благодаря экрану, покрытому сернистым цинком, или обычной фото­пластинке. Сернистый цинк светится от ударов заряжен­ных частичек, а на фотопластинку эти заряженные

Частицы действуют так же, как и лучи света. Мы видим по маленькой светящейся точке на экране (или чёрной точке на фотопластинке), как отклонились частички. Мы можем судить о массе частичек, если знаем их скорость и силу, которая вызвала отклонение. А силу эту мы знаем, зная заряд частичек.

На самом деле прибор, конечно, оказывается гораздо более сложным, чем изображённый на рисунке, так как нужно ещё получить частички с одинаковой скоростью.

Определив массу электрона, мы убеждаемся в том, что эти мельчайшие отрицательно заряженные частички обла­дают массой, во много раз меньшей массы любого атома.