مقاله فارسی الكترون

به نام خدا
الكترون
در اوايل قرن نوزدهم ميلادي شيميدان انگليسي هامفري ديديبه بررسي الكتروووليز شيميايي يعني تجزيه مواد در اثر جريان الكتريكي پرداخت .نتيجه اين بررسيها ديوي را به اين نظريه رهنمون كرد كه عناصر يك تركيب شيميايي به وسيله پيوندهايي كه طبيعت الكتريكي دارند به هم پيوسته اند .رابطه كمي ميان مقدار الكتريسيته مصرف شده در يك الكتروليز و اثر شيميايي الكتروليز در سالهاي 1833و1832توسط مايكل فاراده دست پرورده و جانشين ديوي تعيين شد جورج جانستون استوني در سال 1874ضمن تفسير كارهاي فاراده به اين نتيجه رسيد كه واحدهايي از بار المتريكي به اتمها وابسته اند و در 1891پيشنهاد كرد كه اين واحدها (از واژه ي يوناني به معني “كهربا”به خاطر اثري كه به هنگام مالش در آن پديد مي آيد)ناميده شوند.
بخش اعظم اطلاعات موجد درباره الكترونها از مطالعه اشعه كاتدي نتيجه شده است .اگر بين دو الكترود در يك محفظه شيشه اي مسدود كه تا حد ممكن از هوا تخايه شده است يك ولتاژ قوي برقرار شود از الكترود منفي (كاتد)اشعه اي صادر ميشود .اين اشعه داراي بار منفي است در امتداد
خهط مسقيم سير مي كند و در محل برخورد با ديواره شيشه اي مقابل كاتد موجب تلا لو مي شود .

در اواخر قرن نوزدهم طبيعت اشعه كاتدي به تفصيل مورد بررسي قرار گرفت. آزمايش نشان داد كه اين اشعه جرياني از الكترونهايي است كه حركتي سريع دارند اين الكترونها كه از فلز الكترود منفي ناشي مي شوند به جنس آنها بستگي ندارد .به عبارت ديگر جنس فلز كاتد هر چه باشد جنس اشعه كاتدي ناشي از ان تفاوت نمي كند
در سال 1897جوزف .جي .تامسون نسبت بار الكترون به جرم آن (em)را از طريق بررسي انحراف اشعه كاتدي در ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي معيين كرد.اما روش تامسون قادر نيست كه هر يك از مقادير eيا mرا به تنهايي بدست آورد .
از آنجا كه الكترونها داراي بار المتريكحي هستند الكترونهاي در حال حركت يك جريان الكتريكي بوجود مي
غاورند از طرف ديگر ميدان مغناطييسي و جريا الكتريكي بر يكديگر تاثير متقابل دارند (موتورهاي الكتريكي بر اساس اين اصل عمل مي كنند )بنابر اين وقتي كه يك الكترون با بار الكترييكي eو جرمmو سرعتvوارد يك ميدان مغناطيسي مي شود از مسير عادي مستقيم خود منحرف شده و در مسير دايره اي با شعاع(r)به حركت در مي ايد امتداد انحراف عمود بر ميدان مغناطيسي است و الكترون پس از خروج از حوزه اثر ميدان در يك مسير مستقي به حركت خود ادامه مي دهد

مقدار rرا از رابطه زير بدست مي آورند
R=mv/He
كه در آن Hشدت ميدان مغناطيسي است هر چه شدت ميدان و بار الكتريكي ذره بيشتر باشد انحراف از خط مستقيم بيشتر است ولي انحراف بيشتر بدان معني است كه مقدار
Rكوچكتر است بنابر اين h,eبه طور معكوس با r متناسبند از طرف ديگر ذراتي كه جرم بزرگتر داشته باشند يا سرعت حركت آنها زياد باشد انحرافشان از مسير مستقيم كمتر خواهد بود و بنا بر اين شعاع دايره مسير آنه بزرگتر استع از اين رو m,vبا rنسبت مستقيم دارند

تامسون مقادير r را برا يانحراف اشعه كاتدي در ميدانهاي مغناطيسي با شدت معلوم معيي كرد واز انجا توانست مقدارe/mvرا بدست اورد از رابطه 1 نتيجه مي شود
e/mv=i/Hr
ولي براي ان كه مقدار e/mاز رابطه (2) بدست ايد بايد سرعت حركت الكترون v تعيين شود يكي از روشهايي كه تامسون براي پيدا كردن مقدار vبه كار برد مطالعه اشعه كاتدي در لامپي بود كه در اطراف ان ميدانهاي الكتريكي ومغناطيسي همزمان وعمود بر يكديگر بر قرار شد
الكترونها در يك ميدان الكتريكي مسيري سهمس شكل دارند و به طرف صفحه مثبت منحرف مي شود . در اين صورت اگر الكترون تنها حت اثر ميدان الكتريكي باشد در نقطه cبه ديواره لامپ برخورد مي كند نيرويي كه موجب انحراف يك ذره باردا ر در يك ميدان الكتريكي مي شود فقط به شدت ميدان الكتريكي(E)و مقدار بار الكتريكي ذره (eبراي الكترون ) بستگي دارد . اين نيرو به حركت ياسكون ذره باردار بستگي ندارد . از اين رو مي توتن ميتوان نوشت :
F=Ee
اشعه كاتدي اگر تنها تحت اثر ميدان مغناطيسي باشد پس از انحراف در انحراف در نقطه aبه ديواره لوله برخورد مي كند . ميدان مغناطيسي اثري بر ذره باردا ساكن ندارد بلكه فقط بر جريان الكتريكي يعني ذرات باردار متحرك موثر است بنابر اين نيرويي كه در ميد انو مغناطيسي موجب انحراف مي شود نه تنها به شد ت ميدان مغناطيسي و با ر الكتريكي الكترون بلكه به سرعت ان نيز بستگي دارد
F=Hev
معادلات 3و4تنها مقدار نيثروهايي را كه سبب انحراف مي شوند معين مي كند اما مقدار انحراف چه در ميدان الكتريكي و چه در ميدان مغناطيسي به جرم الكترون ومدت زماني كه الكترون تحت تاثر ميدان قرار مي گيرد نيز بستگي دارد تامسون شدت دو ميدان مغناطيسي و الكتريكي را كه همزمان وعمود بر هم در اطرافغ لامپ بر قرار شده
بودند به نحوي تنظيم كرد كه اشعه كاتدي هيچ گكونه انحرافي پيدا نكند و در نقطه bبه ديواره لامپ برخورد نمايد در اين شرايط الكترون كه داراي جرمي ثابت است به همان مدت كه تحت اثر ميدان مغناطيسي است تحت اثر ميدان الكتريكي مخالف نيز هست چون انحرافي در مسير اشعه كاتدي وجود ندارد پس دو نيروي مخالف بايد با هم برابر باشند بنابر اين با توجه به معادلات 3و4 مي توان نوشت
Hev=Ee
v=E/H
با ضرب كردن مقدار e/mv(كه با استفاده از معادله 2 تعيين مي شود )در v(كه با استفاده از معادله6 تعيين مي شود)مقدارe/m بدست مي ايد
esu 17 e/m=-5.2728*10
نخستين اندازه گيري دقيق بار الكترون كه واحد بار الكتريكي است توسط رابرت ميليكان در سال 1909انجام گرفت

در روش ميليكان قطرات بسيار ريز روغن بر اثر قرار گرفتن در معرض تابش اشعه xبار الكتريكي بدست مي اورند . اين قطرات بين دو صفحه افقي قرار مي گيرند و جرم يك قطره با اندازه گيري سرعت سقوط آن معين مي شود .
وقتي كه صفحات باردار شوند سرعت سقوط ذره باردار تغيير مي كند اندازه سرعت قطره در اين شرايط محاسبه بار قطره را امكان پذير مي سازد بارهايي كه به اين ترتيب محاسبه مي شوند با هم برابر نيستند ولي همه انها مضربهايي ساده از مقدار 4/8033*10-10 esuكه همان واحد بار الك.تريكي است مي باشد پس مي توان نتايجه گرفت كه

فایل : 8 صفحه

فرمت : Word