Elektron je negativno nabit osnovni delec, ki spada v razred leptonov (glej Elementarni delci), nosilec najmanjše doslej znane mase in najmanjšega električnega naboja v naravi. Leta 1897 ga je odkril angleški znanstvenik J. J. Thomson.

Elektron je sestavni del atoma, število elektronov v nevtralnem atomu je enako atomskemu številu, to je številu protonov v jedru.

Prve natančne meritve električnega naboja elektrona so bile izvedene v letih 1909-1913. Ameriški znanstvenik R. Milliken. Sodobna vrednost absolutne vrednosti elementarnega naboja je enota SGSE ali približno C. Menijo, da je ta naboj resnično "elementaren", to pomeni, da ga ni mogoče razdeliti na dele, naboji katerega koli predmeta pa so njegovi celi večkratniki.

Morda ste že slišali za kvarke z električnimi naboji, vendar so očitno trdno zaklenjeni znotraj hadronov in ne obstajajo v prostem stanju. Skupaj s Planckovo konstanto h in svetlobno hitrostjo c tvori elementarni naboj brezrazsežno konstanto = 1/137. Konstanta fine strukture je eden najpomembnejših parametrov kvantne elektrodinamike, saj določa intenzivnost elektromagnetnih interakcij (najtočnejša sodobna vrednost = 0,000015).

Masa elektrona g (v energijskih enotah). Če veljajo zakoni o ohranitvi energije in električnega naboja, potem so kakršni koli razpadi elektrona, kot npr., itd., Zato je elektron stabilen; Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da njegova življenjska doba ni krajša od let.

Leta 1925 sta ameriška fizika S. Goudsmit in J. Uhlenbeck predstavila notranji kotni moment elektrona - spin (s) - da bi razložila značilnosti atomskih spektrov. Spin elektrona je enak polovici Planckove konstante, vendar fiziki običajno preprosto rečejo, da je vrtenje elektrona = 1/2. S spinom elektrona je povezan njegov magnetni moment. Vrednost erg/G se imenuje Bohrov magneton MB (to je merska enota magnetnega momenta, sprejeta v atomski in jedrski fiziki; tukaj je h Planckova konstanta, m pa absolutna vrednost naboja in mase elektrona. , c je svetlobna hitrost); numerični koeficient je -faktor elektrona. Iz Diracove kvantnomehanske relativistične enačbe (1928) je sledila vrednost, to je, da mora biti magnetni moment elektrona enak točno enemu Bohrovemu magnetonu.

Vendar pa je bilo leta 1947 s poskusi odkrito, da je magnetni moment približno 0,1 % večji od Bohrovega magnetona. Razlaga tega dejstva je bila podana ob upoštevanju polarizacije vakuuma v kvantni elektrodinamiki. Zelo delovno intenzivni izračuni so dali teoretično vrednost (0,0000000000148), ki jo lahko primerjamo s sodobnimi (1981) eksperimentalnimi podatki: za elektron in pozitron (0,000000000050).

Vrednosti so izračunane in izmerjene z natančnostjo dvanajstih decimalnih mest, pri čemer je natančnost eksperimentalnega dela višja od natančnosti teoretičnih izračunov. To so najnatančnejše meritve v fiziki delcev.

Posebnosti gibanja elektronov v atomih, ki se podreja enačbam kvantne mehanike, določajo optične, električne, magnetne, kemijske in mehanske lastnosti snovi.

Elektroni sodelujejo v elektromagnetnih, šibkih in gravitacijskih interakcijah (glej Enotnost naravnih sil). Tako se kot posledica elektromagnetnega procesa pojavi anihilacija elektrona in pozitrona s tvorbo dveh -kvantov: . Visokoenergijski elektroni in pozitroni lahko sodelujejo tudi v drugih procesih elektromagnetne anihilacije s tvorbo hadronov: hadroni. Zdaj se takšne reakcije intenzivno preučujejo na številnih pospeševalnikih s trčnimi žarki (glej Pospeševalniki nabitih delcev).

Šibke interakcije elektronov se pojavijo na primer v procesih s kršitvijo paritete (glej Pariteta) v atomskih spektrih ali v reakcijah med elektroni in nevtrini.

Podatkov o notranji zgradbi elektrona ni. Sodobne teorije temeljijo na konceptu leptonov kot točkastih delcev. To je bilo zdaj eksperimentalno preverjeno do razdalj cm Novi podatki se lahko pojavijo šele s povečanjem energije trka delcev v prihodnjih pospeševalnikih.

Znano je, da imajo elektroni negativen naboj. Toda kako smo lahko prepričani, da sta masa elektrona in njegov naboj konstantna za vse te delce? To lahko preverite samo tako, da ga ujamete na muho. Ko se bo ustavil, se bo izgubil med molekulami in atomi, ki sestavljajo laboratorijsko opremo. Proces razumevanja mikrokozmosa in njegovih delcev je prehodil dolgo pot: od prvih primitivnih poskusov do najnovejših dosežkov na področju eksperimentalne atomske fizike.

Prve informacije o elektronih

Pred sto petdesetimi leti elektronov niso poznali. Prvi signal, ki je nakazal obstoj »gradnikov« elektrike, so bili poskusi z elektrolizo. V vseh primerih je vsak nabit delec snovi nosil standardni električni naboj, ki je imel enako vrednost. V nekaterih primerih se je znesek dajatve podvojil ali potrojil, vendar je vedno ostal večkratnik enega najnižjega zneska dajatve.

Poskusi J. Thompsona

V Cavendishevem laboratoriju je J. Thomson izvedel poskus, ki je dejansko dokazal obstoj delcev elektrike. Da bi to naredil, je znanstvenik pregledal sevanje, ki izvira iz katodnih cevi. Pri poskusu so žarke odbijali od negativno nabite plošče in privlačili pozitivno nabito. Hipoteza o stalni prisotnosti določenih električnih delcev v električnem polju je bila potrjena. Njihova hitrost gibanja je bila primerljiva s svetlobno hitrostjo. Izkazalo se je, da je električni naboj glede na maso delca neverjetno velik. Iz svojih opazovanj je Thompson potegnil več zaključkov, ki so jih pozneje potrdile druge študije.

Thompsonove ugotovitve

1. Atome lahko razbijemo, ko jih bombardirajo hitrejši delci. Hkrati negativno nabite celice uidejo iz sredine atomov.
2. Vsi nabiti delci imajo enako maso in naboj, ne glede na snov, iz katere izvirajo.
3. Masa teh delcev je veliko manjša od mase najlažjega atoma.
4. Vsak delec snovi nosi najmanjši možni delež električnega naboja, manj kot v naravi ne obstaja. Vsako naelektreno telo nosi celo število elektronov.

Podrobni poskusi so omogočili izračun parametrov skrivnostnih mikrodelcev. Posledično je bilo ugotovljeno, da so odprte nabite celice nedeljivi atomi električne energije. Kasneje so jih poimenovali elektroni. Prišel je iz stare Grčije in izkazal se je za primernega za opis novoodkritega delca.

Neposredno merjenje hitrosti elektronov

Ker elektrona ni mogoče videti, se poskusi, potrebni za merjenje osnovnih količin tega elementarnega delca, izvajajo s pomočjo polj – elektromagnetnega in gravitacijskega. Če prvi vpliva samo na naboj elektrona, potem je bilo s pomočjo subtilnih poskusov ob upoštevanju gravitacijskega učinka mogoče približno izračunati maso elektrona.

Elektronska pištola

Prve meritve mas in nabojev elektronov so bile opravljene z uporabo elektronske pištole. Globok vakuum v telesu pištole omogoča, da elektroni hitijo v ozkem žarku od ene katode do druge.

Elektroni so prisiljeni iti skozi ozke luknje dvakrat s konstantno hitrostjo v. Poteka postopek, podoben tistemu, kako curek iz vrtne cevi vstopi v luknjo v ograji. Deli elektronov letijo vzdolž cevi s konstantno hitrostjo. Eksperimentalno je bilo dokazano, da če je napetost na elektronski top 100 V, bo hitrost elektrona izračunana kot 6 milijonov m/s.

Eksperimentalne ugotovitve

Neposredno merjenje hitrosti elektronov pokaže, da ne glede na to, iz katerih materialov je pištola in kolikšna je potencialna razlika, velja razmerje e/m = const.

Ta ugotovitev je nastala že v začetku 20. stoletja. Takrat še niso znali ustvariti homogenih žarkov nabitih delcev, za poskuse so uporabljali druge naprave, a rezultat je ostal enak. Poskus nam je omogočil, da naredimo več zaključkov. Razmerje med nabojem elektrona in njegovo maso ima za elektrone enako vrednost. To omogoča sklepanje o univerzalnosti elektrona kot sestavnega dela katere koli snovi v našem svetu. Pri zelo visokih hitrostih se vrednost e/m izkaže za nižjo od pričakovane. Ta paradoks je v celoti pojasnjen z dejstvom, da se pri visokih hitrostih, primerljivih s hitrostjo svetlobe, masa delca poveča. Robni pogoji Lorentzove transformacije kažejo, da ko je hitrost telesa enaka hitrosti svetlobe, masa tega telesa postane neskončna. Opazno povečanje mase elektronov se zgodi v popolnem skladu s teorijo relativnosti.

Elektron in njegova masa mirovanja

Paradoksalna ugotovitev, da masa elektrona ni konstantna, vodi do več zanimivih zaključkov. V normalnem stanju se masa mirovanja elektrona ne spremeni. Lahko se meri na podlagi različnih poskusov. Trenutno je bila masa elektrona večkrat izmerjena in znaša 9,10938291(40)·10⁻³¹ kg. Elektroni s tako maso vstopajo v kemične reakcije, tvorijo gibanje električnega toka in jih ujamejo najnatančnejši instrumenti, ki beležijo jedrske reakcije. Opazno povečanje te vrednosti je možno le pri hitrostih blizu svetlobne hitrosti.

Elektroni v kristalih

Fizika trdne snovi je veda, ki opazuje obnašanje nabitih delcev v kristalih. Rezultat številnih poskusov je bilo ustvarjanje posebne količine, ki označuje obnašanje elektrona v poljih sil kristalnih snovi. To je tako imenovana efektivna masa elektrona. Njegova vrednost se izračuna na podlagi dejstva, da je gibanje elektrona v kristalu podvrženo dodatnim silam, katerih vir je sama kristalna mreža. Takšno gibanje lahko opišemo kot standardno za prosti elektron, vendar pri izračunu gibalne količine in energije takega delca ne bi smeli upoštevati mase mirovanja elektrona, temveč efektivno, katere vrednost bo drugačna.

Gibalna količina elektrona v kristalu

Stanje katerega koli prostega delca je mogoče označiti z velikostjo njegove količine. Ker je vrednost gibalne količine že določena, se zdi, da so koordinate delca po principu negotovosti zabrisane po celotnem kristalu. Verjetnost srečanja z elektronom na kateri koli točki kristalne mreže je skoraj enaka. Zagon elektrona označuje njegovo stanje v kateri koli koordinati energijskega polja. Izračuni kažejo, da je odvisnost energije elektrona od njegove gibalne količine enaka kot pri prostem delcu, hkrati pa lahko masa elektrona zavzame drugačno vrednost od običajne. Na splošno bo imela energija elektrona, izražena z gibalno količino, obliko E(p)=p 2 /2m*. V tem primeru je m* efektivna masa elektrona. Praktična uporaba efektivne elektronske mase je izjemno pomembna pri razvoju in študiju novih polprevodniških materialov, ki se uporabljajo v elektroniki in mikrotehnologiji.

Mase elektrona, kot katerega koli drugega kvazidelca, ni mogoče označiti s standardnimi značilnostmi, primernimi za naše vesolje. Vsaka lastnost mikrodelca lahko preseneti in postavi pod vprašaj vse naše predstave o svetu okoli nas.

Ta izraz ima druge pomene, glejte Elektron (pomeni). "Electron 2" "Electron" je serija štirih sovjetskih umetnih zemeljskih satelitov, izstreljenih leta 1964. Namen ... Wikipedia

Elektron- (Novosibirsk, Rusija) Kategorija hotela: hotel s 3 zvezdicami Naslov: 2nd Krasnodonsky Lane ... Hotelski katalog

ELEKTRON- (simbol e, e), prvi element. h tsa odkrili v fiziki; mater. nosilec najmanjše mase in najmanjše električne moči. naboj v naravi. E. sestavni del atomov; njihovo število v nevtr. atom je enak at. število, to je število protonov v jedru. Naboj (e) in masa ... ... Fizična enciklopedija

Elektron- (Moskva, Rusija) Kategorija hotela: hotel z 2 zvezdicama Naslov: Andropov Avenue 38 building 2 ... Hotelski katalog

Elektron- (e, e) (iz grškega elektrona jantar; snov, ki se zlahka naelektri s trenjem), stabilen elementarni delec z negativnim električnim nabojem e=1,6´10 19 C in maso 9´10 28 g v razred leptonov. Odkril angleški fizik ... ... Ilustrirani enciklopedični slovar

ELEKTRON- (e e), stabilen negativno nabit osnovni delec s spinom 1/2, masa pribl. 9.10 28 g in magnetni moment enak Bohrovemu magnetonu; spada med leptone in sodeluje pri elektromagnetnih, šibkih in gravitacijskih interakcijah.... ...

ELEKTRON- (oznaka e), stabilen ELEMENTARNI DELEC z negativnim nabojem in maso mirovanja 9,1310 31 kg (kar je 1/1836 mase PROTONA). Elektrone je leta 1879 odkril angleški fizik Joseph Thomson. Premikajo se po JEDRU,... ... Znanstveni in tehnični enciklopedični slovar

elektron- samostalnik, število sinonimov: 12 delta elektron (1) lepton (7) mineral (5627) ... Slovar sinonimov

ELEKTRON- umetni zemeljski satelit, ustvarjen v ZSSR za preučevanje sevalnih pasov in zemeljskega magnetnega polja. Izstreljeni so bili v parih, eden po poti, ki je ležala pod in drugi nad radiacijskimi pasovi. Leta 1964 sta bila izstreljena 2 para Electrons... Veliki enciklopedični slovar

ELEKTRON- ELECTRON, ELECTRON, mož. (grško elektron jantar). 1. Delec z najmanjšim negativnim električnim nabojem, ki tvori atom v kombinaciji s protonom (fizikalno). Gibanje elektronov ustvarja električni tok. 2. samo enote. Lahka magnezijeva zlitina,... ... Razlagalni slovar Ušakova

ELEKTRON- ELEKTRON, a, m. Elementarni delec z najmanjšim negativnim električnim nabojem. Razlagalni slovar Ozhegova. S.I. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949 1992 … Razlagalni slovar Ozhegov

knjige

• Elektron. Energija vesolja, Landau Lev Davidovič, Kitaigorodsky Alexander Isaakovič. Knjigi nobelovca Leva Landaua in Aleksandra Kitaigorodskega sta besedila, ki prevračata običajno dojemanje sveta okoli nas. Večina nas, ki se nenehno sooča z... Kupite za 491 RUR
• Electron Space Energy, Landau L., Kitaigorodsky A.. Knjigi Nobelovega nagrajenca Leva Landaua in Aleksandra Kitaigorodskega so besedila, ki prevračajo filistrsko predstavo o svetu okoli nas. Večina od nas, ki se nenehno sooča s...

Specifični naboj elektrona (tj. razmerje) je prvič izmeril Thomson leta 1897 z uporabo razelektritvene cevi, prikazane na sl. 74.1. Elektronski žarek, ki je izhajal iz luknje v anodi A (katodni žarki; glej § 85), je šel med ploščama ploskega kondenzatorja in udaril v fluorescentni zaslon ter na njem ustvaril svetlečo liso.

Z napetostjo na ploščah kondenzatorja je bilo mogoče vplivati ​​na žarek s skoraj enakomernim električnim poljem. Cev je bila nameščena med poli elektromagneta, s pomočjo katerega je bilo mogoče ustvariti enotno magnetno polje, pravokotno na električno na istem odseku poti elektronov (območje tega polja je obkroženo na sl. 74.1 s pikčastim krogom). Ko so bila polja izklopljena, je žarek zadel zaslon v točki O. Vsako od polj posebej je povzročilo premik žarka v navpični smeri. Vrednosti pomikov so določene s formulama (73.3) in (73.4), pridobljenimi v prejšnjem odstavku.

Z vklopom magnetnega polja in merjenjem premika žarkovne sledi, ki jo povzroča

Thomson je tudi vklopil električno polje in izbral njegovo vrednost tako, da je žarek ponovno zadel točko O. V tem primeru sta električno in magnetno polje delovala na elektrone žarka hkrati z enakima, vendar nasprotno usmerjenima silama. V tem primeru je bil pogoj izpolnjen

Če skupaj rešimo enačbi (74.1) in (74.2), je Thomson izračunal .

Bush je uporabil metodo magnetnega fokusiranja za določitev specifičnega naboja elektronov. Bistvo te metode je naslednje. Predpostavimo, da v enakomernem magnetnem polju iz neke točke odleti rahlo razhajajoči žarek elektronov, simetričen glede na smer polja, ki ima enako hitrost v. Smeri oddajanja elektronov tvorijo s smerjo B majhne kote a. V § 72 je bilo ugotovljeno, da se elektroni v tem primeru gibljejo po spiralnih trajektorijah, ki se dokončajo v istem času

polni obrat in premik vzdolž smeri polja na razdalji, ki je enaka

Zaradi majhnosti kota a se razdalje (74,3) za različne elektrone izkažejo za praktično enake in enake (za majhne kote). Posledično se rahlo razhajajoči žarek osredotoči na točko, ki je oddaljena od točke emisije elektronov

V Bushevem poskusu se elektroni, ki jih oddaja vroča katoda K (slika 74.2), pospešijo s potencialno razliko U, ki se uporablja med katodo K in anodo A. Posledično pridobijo hitrost u, katere vrednost je mogoče najti iz razmerja

Ko nato elektroni odletijo iz luknje v anodi, tvorijo ozek žarek, usmerjen vzdolž osi izpraznjene cevi, vstavljene v solenoid. Na vhodu v solenoid je nameščen kondenzator, na katerega se napaja izmenična napetost. Polje, ki ga ustvari kondenzator, odklanja elektrone žarka od osi naprave pod majhnimi koti a, ki se spreminjajo s časom. To vodi do "vrtinčenja" žarka - elektroni se začnejo premikati po različnih spiralnih trajektorijah. Na izhodu solenoida je nameščen fluorescentni zaslon. Če izberemo magnetno indukcijo B tako, da razdalja G od kondenzatorja do zaslona izpolnjuje pogoj

(l je korak spirale, je celo število), potem bo točka presečišča trajektorij elektronov zadela zaslon - elektronski žarek se bo fokusiral na to točko in vzbudil ostro svetlobno točko na zaslonu. Če pogoj (74.6) ni izpolnjen, bo svetlobna točka na zaslonu zamegljena. Ko skupaj rešimo enačbe (74.4), (74.5) in (74.6), lahko najdemo

Najbolj natančna vrednost specifičnega naboja elektronov, ugotovljena ob upoštevanju rezultatov, pridobljenih z različnimi metodami, je enaka

Vrednost (74,7) podaja razmerje med nabojem elektrona in njegovo maso mirovanja. V poskusih Thomsona, Busha in drugih podobnih poskusih je bilo razmerje med nabojem in relativistično maso določeno enako

V Thomsonovih poskusih je bila hitrost elektronov približno 0,1 s. Pri tej hitrosti relativistična masa presega maso mirovanja za 0,5 %. V naslednjih poskusih je hitrost elektronov dosegla zelo visoke vrednosti. V vseh primerih je bilo ugotovljeno zmanjšanje izmerjenih vrednosti z naraščanjem v, kar se je zgodilo natančno v skladu s formulo (74.8).

Naboj elektrona je leta 1909 z veliko natančnostjo določil Millikan. Millikan je vnesel drobne kapljice olja v zaprt prostor med vodoravno nameščenima kondenzatorskima ploščama (slika 74.3). Ob brizganju so se kapljice naelektrile in jih lahko z izbiro vrednosti in predznaka napetosti na kondenzatorju nepremično postavimo.

Ravnovesje je nastopilo pod pogojem

tukaj je naboj kapljice, P je rezultanta gravitacije in Arhimedove sile, enaka

(74.10)

( - gostota kapljice, - njen polmer, - gostota zraka).

Iz formul (74.9) in (74.10), vedoč , je bilo mogoče najti . Za določitev polmera smo izmerili hitrost enakomernega padca kapljice v odsotnosti polja. Enakomerno gibanje kapljice se vzpostavi pod pogojem, da je sila P uravnotežena z uporno silo (glej formulo (78.1) 1. zvezka; - viskoznost zraka):

(74.11)

Gibanje kapljice smo opazovali z mikroskopom. Za meritev je bil določen čas, v katerem je kapljica prepotovala razdaljo med dvema nitima, vidnima v vidnem polju mikroskopa.

Zelo težko je natančno določiti ravnovesje kapljice. Zato se je namesto polja, ki je izpolnjevalo pogoj (74.9), vklopilo polje, pod vplivom katerega se je kapljica začela premikati navzgor z nizko hitrostjo. Enakomerna hitrost vzpenjanja se določi iz pogoja, da sila P in skupna sila uravnotežita silo

Z izključitvijo P in iz enačb (74.10), (74.11) in (74.12) dobimo izraz za

(Milliken je to formulo spremenil, pri čemer je upošteval, da so bile velikosti kapljic primerljive s prosto potjo zračnih molekul).

Torej, z merjenjem hitrosti prostega padanja kapljice in hitrosti njenega dviga v znanem električnem polju je bilo mogoče najti naboj kapljice e Po merjenju hitrosti pri določeni vrednosti naboja je Millikan povzročil ionizacijo zraka z obsevanjem prostora med ploščama z rentgenskimi žarki. Posamezni ioni, ki so se lepili na kapljico, so spreminjali njen naboj, posledično se je spreminjala tudi hitrost. Po merjenju nove vrednosti hitrosti je bil prostor med ploščama ponovno obsevljen itd.

Spremembe v naboju kapljice in sam naboj, ki ga je vsakič izmeril Millikan, so se izkazali za celoštevilske večkratnike iste vrednosti. Tako je bila eksperimentalno dokazana diskretnost električnega naboja, to je dejstvo, da je vsak naboj sestavljen iz elementarnih nabojev enake velikosti.

Vrednost osnovnega naboja, ugotovljena ob upoštevanju Millikanovih meritev in podatkov, pridobljenih z drugimi metodami, je enaka

Omenili smo že atomske delce, ki se premikajo po žicah, znotraj radijskih cevi, rentgenskih cevi in ​​mnogih drugih naprav. Ti delci, imenovani elektroni, so drobni delci negativne elektrike.

Za razliko od atomov kemijskih elementov je elektron elementarni delec; nikoli ne bomo videli

Dali so ji dele; S sodobnimi zmogljivostmi ga ne moremo razdeliti na dele. Elektron je najmanjši negativni električni naboj.

Vsi elektroni so popolnoma enaki, ne glede na to, kateremu atomu so pripadali ali pripadajo.

Masa elektrona je 1838-krat manjša od mase najlažjega (vodikovega) atoma in je enaka

Oh, OOO OOO OOO OOO OOO OOO OOO OOO 910.660 gramov.

Tudi električni naboj enega elektrona je izjemno majhen. Vsako sekundo gre skozi žarilno nitko goreče dvajsetvatne žarnice (pri napetosti v omrežju) milijardo milijard elektronov; vsi tehtajo manj kot milijardo grama!

Neizogibno se pojavi vprašanje: kako sta bila naboj in masa elektrona določena s tako natančnostjo?

Če želite izmeriti naboj in maso elektrona, morate najprej pridobiti proste elektrone, ki niso vezani na snov. Obstaja veliko načinov za to. Elektroni se izločijo tako iz trdne snovi kot iz plinastih molekul in atomov, ko so izpostavljeni intenzivni vročini, v nekaterih primerih osvetljeni s svetlobo, zlasti nevidnimi ultravijoličnimi žarki in, še bolje, rentgenskimi žarki. Posebej enostavno je iztrgati elektrone iz kovin, v katerih se gibljejo zelo prosto (to je razlika med kovinami in neprevodnimi izolatorji, v katerih so elektroni »trdno vezani«).

Torej imamo proste elektrone. Ali je mogoče neposredno stehtati en elektron na tehtnici? Očitno je to nemogoče, premajhen je. Vendar se je izkazalo, da je mogoče določiti naboj elektrona in nato posredno ugotoviti njegovo maso.

Predstavljajte si, da drobna kapljica olja pod vplivom gravitacije počasi pada med dve kovinski plošči (slika 8). Ustvarimo električni naboj na kapljici. Takrat lahko padec kapljice zaustavimo tako, da naelektrimo plošče, med katerimi se kapljica giblje, tako da zgornja plošča privlači naboj kapljice, spodnja pa jo odbija. Kapljica se bo ustavila, če je električna sila, ki vleče naboj kapljice navzgor, popolnoma enaka sili gravitacije, ki vleče kapljico navzdol.

Tako bomo lahko določili električno silo, ki deluje na kapljico, in s tem njen naboj; natančno morate vedeti samo silo gravitacije, ki deluje na kapljico, za to pa morate poznati njeno maso. Maso kapljice smo določili tako, da smo določili hitrost njenega prostega pada (brez delovanja električnih sil) – težja ko je kapljica, hitreje pada, pri čemer premaguje zračni upor.

Ta metoda je bila uporabljena za določitev naboja elektrona.

Poskus je bil izveden takole. Steklenička z razpršilom nad krožniki je razpršila malo olja. Imel

Počakajte, da katera koli kapljica olja pade med plošče in tja prodre skozi majhno luknjico, narejeno posebej za ta namen v zgornji plošči. S posebnim mikroskopom so zelo natančno določili hitrost padanja kapljice. Po tem se je za kratek čas prižgala rentgenska svetilka. Rentgenski žarki, ki so prehajali med ploščama, so iztrgali veliko elektronov iz molekul zraka. Zelo kmalu se je na kapljico usedel en ali več elektronov ali pozitivno nabitih molekul; kapljica je pridobila potreben naboj. Nato so plošče dobile takšen naboj, da je kapljica negibno visela.

Ko smo določili najmanjši naboj, ki ga lahko nosi kapljica, smo našli naboj enega elektrona. Vsi drugi nastali naboji so bili večji od ugotovljenega.
najmanjši za dva, tri, štiri ali večje celo število krat, kar je ustrezalo dvema, trem, štirim ali več elektronom, odloženim na kapljico.

Zdaj morate določiti njegovo maso brez tehtanja. Kako narediti?

Predstavljajte si tok nevidnih nabitih delcev, ki drvijo med nabitimi ploščami (ali magnetnimi poli). Pod vplivom električnih (ali magnetnih) sil se odklonijo navzdol (slika 9). Tarčo, ki jo delci zadenejo, vidimo po zaslugi zaslona, ​​prevlečenega s cinkovim sulfidom, ali navadne fotografske plošče. Cinkov sulfid zažari od udarcev nabitih delcev, ti nabiti delci pa se odbijejo na fotografsko ploščo.

Delci delujejo na enak način kot svetlobni žarki. Iz majhne svetleče pike na zaslonu (ali črne pike na fotografski plošči) vidimo, kako so se delci oddaljili. Maso delcev lahko ocenimo, če poznamo njihovo hitrost in silo, ki je povzročila odklon. In poznamo to silo, saj poznamo naboj delcev.

V resnici se naprava seveda izkaže za veliko bolj zapleteno od tiste na sliki, saj je še vedno treba pridobiti delce z enako hitrostjo.

Ko smo določili maso elektrona, smo prepričani, da imajo ti drobni negativno nabiti delci maso, ki je mnogokrat manjša od mase katerega koli atoma.