과학에 대한 Joseph John Thomson의 공헌은 원자 구조의 이해에 혁명을 일으켰습니다. 수학자이자 교육을받은 실험 물리학 자이지만 J. 제이. Thomson은 전자의 존재를 발견하고 질량 분석기를 개발하고 동위 원소의 존재를 확인함으로써 화학 분야에 광범위하게 기여했습니다.
Thomson의 과학에 대한 초기 관심
제이. 제이. Thomson은 1856 년 영국 맨체스터에서 태어났습니다. 그의 아버지는 그가 엔지니어가되기를 기대했습니다. 공학 견습생이 실현되지 않았을 때 그는 14 세 때 Owen College로 보내졌습니다. J. J.의 아버지, 엔지니어링 견습 비용은 관리 할 수 없었습니다. 대신 1876 년에 그는 캠브리지의 트리니티 칼리지에서 장학금을 받았습니다. 수학 공부.
Trinity College를 다닌 후 Thomson은 1880 년에 Trinity College의 연구원이되었습니다. 그는 그의 경력 내내 트리니티에서 교수로 남았습니다. 28 세의 나이에 그는 1884 년 케임브리지에서 실험 물리학의 카벤 디시 교수로 레일리 경 (아르곤 발견 자이자 가스 밀도 조사자)을 계승했습니다.
J.J. Thomson: 실험 시작
실험 물리학 교수 인 Thomson은 수학적 모델을 구축하여 원자와 전자기학.
그는 1894 년에 음극선을 연구하기 시작했습니다. 당시에는 고진공 유리관에서 빛나는 빛의 광선 외에 음극선에 대해 거의 이해되지 않았습니다. 음극선 관은 공기가 제거되어 진공을 생성하는 중공 유리 직사각형 용기입니다. 음극에는 고전압이 적용되어 유리관의 반대쪽 끝에 녹색 빛이납니다.
작은 입자가 전기를 전달한다는 아이디어는 1830 년대에 제안되었습니다. Thomson은 음극선이 진공에 비해 공기를 통과하도록 허용했을 때 멈춰지기 전에 먼 거리를 이동했음을 발견했습니다. 그들은 진공 상태에서 더 멀리 여행했습니다. 그는 입자가 원자의 예상 크기보다 작아야한다고 생각했습니다.
J.J. Thomson: 음극선 편향 실험
음극선 입자가 원자 크기보다 작다는 그의 가설을 테스트하기 위해 Thomson은 실험 장치를 개선하고 전기 및 자기로 음극선을 편향시키기 시작했습니다. 필드. 그의 목표는이 입자들이 양전하를하는지 음전하를 띠고 있는지 확인하는 것이 었습니다. 또한 편향 각을 통해 질량을 추정 할 수 있습니다.
이 광선이 편향되는 각도를 측정 한 후 그는 입자의 질량에 대한 전하의 비율을 계산했습니다. Thomson은 실험에 사용 된 가스에 관계없이 비율이 동일하게 유지된다는 사실을 발견했습니다. 그는 가스에 포함 된 입자가 만능인 사용되는 가스의 조성에 의존하지 않습니다.
J.J. Thomson: 원자 모형
J까지. 제이. Thomson의 음극선 입자 실험에서 과학계는 원자가 우주에서 가장 작은 입자라고 믿었습니다. 2,000 년이 넘도록 원자는 가능한 가장 작은 입자로 간주되었고 그리스 철학자 Democritis는이 가장 작은 입자를 명명했습니다. 원자 ...에 대한 절단 할 수없는.
이제 세계는 아 원자 입자를 처음으로 보게되었습니다. 과학은 영원히 변할 것입니다. 원자의 새로운 모델은 다음을 포함해야합니다. 아 원자 입자.
Thomson은 이러한 입자 소체라고 불렀습니다. 그리고 그는 입자의 존재에 대해 옳았지만, 그가 부여한 이름은 변경되었습니다.이 음전하를 띤 입자는 이제 전자로 알려져 있습니다.
J.J. Thomson: 원자 이론
이 새로운 아 원자 입자 J. 제이. Thomson은 원자 구조에 관한 새로운 원자 모델 또는 원자 이론을 생성했습니다.
Thomson의 이론은 이제 자두 푸딩 원자 모형 또는 Thomson 원자 모델. 원자는 전하의 균형을 맞추기 위해 전자가 전체에 흩어져있는 ( "매화"와 같은) 균일하게 양으로 하전 된 질량 ( "푸딩"또는 "반죽")으로 시각적으로 생각되었습니다.
자두 푸딩 모델은 잘못된 것으로 판명되었지만 아 원자 입자를 원자 이론에 통합하려는 첫 번째 시도를 제공했습니다. 1911 년 어니스트 러더 포드 (J. 제이. Thomson — 핵을 실험하고 가설을 세움으로써이 이론이 틀렸다는 것을 증명했습니다.
질량 분석기의 발명
질량 분석기는 음극선 관과 유사하지만 빔은 전자가 아닌 양극선 또는 양전하로 만들어집니다. J. 제이. Thomson의 전자 실험에서 양이온은 전기장과 자기장에 의해 직선 경로에서 편향됩니다.
Thomson은 감지 지점에 오실로스코프와 같은 스크린을 부착하여 알려진 양극 선관을 개선했습니다. 스크린은 광선에 맞았을 때 형광을 발하는 물질로 코팅되었습니다.
하전 입자가 자기장을 통과하면 편향됩니다. 이 편향은 질량 대 전하 비율 (m / e)에 비례합니다. 포물선의 일부인 편향은 화면에 대해 정확하게 기록 될 수 있습니다. 양극 선관을 통해 보내진 각 종에는 별도의 포물선이 있습니다.
가벼운 종이 화면에 너무 깊숙이 침투했을 때 J. 제이. Thomson은 스크린이 놓일 튜브에 슬릿을 만들었습니다. 이를 통해 상대 질량에 대한 강도를 그릴 수 있었고 최초의 질량 분석기를 만들었습니다.
Thomson은 학생 연구원과 함께 질량 분석기를 개발했습니다. 프랜시스 윌리엄 애스턴. Aston은이 연구를 계속했고 1922 년 그의 연구로 노벨상을 수상했습니다.
동위 원소 발견
제이. 제이. Thomson과 Aston은 질량 분석기를 사용하여 수소와 헬륨의 양이온을 식별했습니다. 1912 년, 그들은 전기장과 자기장에 이온화 된 네온을 발사했습니다. 빔에 대한 두 개의 개별 패턴이 나타났습니다. 하나는 원자 질량이 20이고 더 약한 포물선은 질량이 22입니다.
불순물을 제안한 후 그는이 약한 포물선이 더 무거운 형태의 네온이라는 것을 깨달았습니다. 이것은 동위 원소로 더 잘 알려진 다른 질량을 가진 두 개의 네온 원자를 나타냅니다.
동위 원소는 핵 내의 중성자 수의 변화임을 상기하십시오. 동위 원소의 경우 원소의 정체는 동일하게 유지되지만 핵에있는 중성자의 수는 다릅니다. 제이. 제이. Thomson과 Aston은 중성자의 존재를 알지 못한 채 다른 네온 동위 원소의 질량이 더 높다는 결론을 내 렸습니다 (1932 년 James Chadwick에 의해 발견됨).
J.J. Thomson: 과학에 대한 기여
1906 년에 J. 제이. 톰슨은 노벨상 물리학에서“이 이론 및 실험 조사의 큰 장점을 인정하여 가스에 의한 전기 전도.” Thomson은 전자를 입자로 식별 한 것으로 알려져 있습니다. 원자.
다른 많은 과학자들이 Thomson의 실험 기간 동안 원자 입자를 관찰했지만 그의 발견은 전기와 원자 입자에 대한 새로운 이해로 이어졌습니다.
Thomson은 동위 원소의 발견과 양전하를 띤 입자에 대한 그의 실험으로 질량 분석기를 개발 한 것으로 정당하게 인정 받고 있습니다. 이러한 업적은 현재까지 계속되고있는 물리학 및 화학 분야의 지식과 발견의 진화에 기여했습니다.
제이. 제이. Thomson은 1940 년 캠브리지에서 사망하고 Isaac Newton과 Charles Darwin 근처의 Westminster Abbey에 묻혔습니다.