Sir Joseph John Thomson (18 December 1856 – 30 August 1940) was born in Cheetham Hill, a suburb of Manchester on December 18, 1856. He enrolled at Owens College, Manchester, in 1870, and in 1876 entered Trinity College, Cambridge as a minor scholar. He became a Fellow of Trinity College in 1880, when he was Second Wrangler and Second Smith's Prizeman, and he remained a member of the College for the rest of his life, becoming Lecturer in 1883 and Master in 1918. He was Cavendish Professor of Experimental Physics at Cambridge, where he succeeded Lord Rayleigh, from 1884 to 1918 and Honorary Professor of Physics, Cambridge and Royal Institution, London.
Thomson was a British physicist and Nobel laureate. He is credited for the discovery of the electron and of isotopes, and the invention of the mass spectrometer. Thomson was awarded the 1906 Nobel Prize in Physics for the discovery of the electron and for his work on the conduction of electricity in gases.
Source : (www.sites.uol.com.br.[available online.. 29 june 2011])
Keywords.
Atomic hypothesis, J.J.Thomson experiment, Robert Millikan experiment, Atomic models : Dalton's model,Thomson's Model, Rutherford's model, Bohr's hydrogen atom and Schrodinger-Heisenberg model, Ground state, Excited state, Photon, Mass-Energy equivalent, Photon energy, Franks - Hertz Experiment, X-ray ,Wave-Particle duality : Photelectric effect, Copmton scattering and Matter or De Broglie wave. , Quantun mechanics, Uncirtainty Principle, Electron configuration.
Short Story of the Atom...ครูโก้~
Atomic hypothesis สมมุติฐานการศึกษาของนักปราชญ์และนักวิทยาศาสตร์เป็นการแสดงคำตอบหรือคำอธิบายไว้ล่วงหน้า เรื่องราวและสมมุติฐานในการอธิบายสรรพทุกสิ่งเกี่ยวกับธรรมชาติโดยเฉพาะสสารและองค์ประกอบ สมัยก่อนพุทธกาลอันมีดิน น้ำลม ไฟเป็นธาตุหลัก จากนักปราชญ์ ได้แก่ ลูซิปปุส ดิโมเครตุส อริสโตเติล โรเบิร์ด บอยล์ ลาวัวซิเยร์ และจอห์น ดาลตัน ต่อมาหลายศตวรรษเรื่องราวอะตอมในเชิงฟิสิกส์เริ่มกล่าวถึงนักฟิสิกส์ตามลำดับโดยท่านแรกคือ J.J.Thomsonได้ผลิตหลอดรังสีคาโทดและทำการทดลองวัดประจุต่อมวลของอนุภาครังสีคาโทดซึ่งคือลำอนุภาคอิเลกตรอนความเร็วสูงมีค่าคงตัวค่าหนึ่ง จากนั้นRobert Millikan ทำการวัดค่าประจุ(electric charge, e) ของอิเลกตรอนโดยใช้ชุดทดลองหยดน้ำมัน เราเรียกกันว่า Millikan’s oil drop experiment เมื่อนำไปวิเคราะห์ค่าประจุต่อมวลจากการทดลองของ Thomson ก็ได้ค่ามวลอิเลกตรอน หลายสิบปีต่อมาได้มีการศึกษาอะตอมกันอย่างแพร่หลาย นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า Atomic model หรือแบบจำลองอะตอม ได้แก่แบบจำลองอะตอมของทอมสัน modelลักษณะคล้ายลูกพลัมหรือแตงโมซึ่งทอมสันตั้งชื่อครั้งแรกว่า raisin bread model. (Thomson's model is sometimes
จากการที่ Max Planck นักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ของโลกคนหนึ่งท่านกำลังศึกษาทดลองและอธิบายเกี่ยวกับ black body radiation ว่า black body จะแผ่รังสีแบบ discreate radiation โดยมีลักษณะเป็น quantum of energy และกำหนดให้ว่า 1 quantum : E= hf, เมื่อ h=planck's constant,f=frequency ,Einstein เรียก quantum นี้ว่า photon หมายถึง photon of energy ในการอธิบาย photoelectric effect จนในที่สุด Einstein ก็ได้รับ Nobel prize จากการอธบายปรากกการณ์นี้นั่นเอง
มาถึง Neils Bohr ได้ตั้งสมมุติฐาน 3 ข้อสำหรับการอธิบายไฮโดรเจนอะตอม คือprotium (3 isotopes of hydrogen atom are protium deuterium and tritium) โดยได้อธิบายphoton radiation จากการเปลี่ยนวงโคจรของอิเลกตรอนด้วย E=hf ของ Max Planck เมื่อเปลี่ยนจากวงนอกเข้าสู่วงในหรือลงที่ ground state ในสมมุติฐานข้อที่ 3 ของ Bohr นั่นเองแต่สมมุติฐานของ Bohr ข้อที่ 2 นั้นมีอัศวินม้าขาวมาช่วยแสดงเหตุผลไขข้อสงสัยของนักวิทยาศาสตร์อีกหลายท่าน คือ Louis De Broglie ด้วยคุณสมบัติของคลื่นสสาร(matter wave) จากการที่ Neils Bohr ตั้งสมมุติฐานก็มีนักฟิสิกส์ค้นคว้าทดลองต่างๆ มากมาย จึงสามารถนำผลการศึกษามาสนับสนุนเกี่ยวกับสมมุติฐานของ Niels Bohr คือ Franks and Henrich Hertz ผลิตชุดค้นคว้าวิจัยที่เรียกว่า Franck-Hertz apparatus โดยทำการเร่งอิเลกตรอนพลังงานในช่วงไม่เกิน 20 MeV เข้าชนอะตอมปรอทที่อยู่ในสภาพไอ ผลสรุปคืออะตอมจะมีพลังงานไม่ต่อเนื่อง และผลงานของอีกท่านหนึ่งคือ Wilhelm Conrad Röntgenได้ทำการศึกษาวิจัยและได้ค้นพบรังสีเอกซ์(X-ray) จากการเร่งอนุภาคอิเลกตรอนเข้าชนเป้า(target)ของโลหะหนัก พบว่ามีรังสีเอกซ์แบบเส้นเกิดร่วมกับแบบต่อเนื่อง การเกิดเส้นรังสีเอกซ์แบบเส้นจึงสามารถนำมาประกอบเป็นเหตุผลตามสมมุติฐานของ Neils Bohr ทั้งนี้นักฟิสิกส์ทั้งสองต่างคนต่างศึกษา วิจัยและทดลองเป็นของตนอย่างอิสระ นำผลการศึกษาของตนมาเสนอต่อที่ประชุมและเผยแพร่สู่วงการวิทยาศาสตร์สาขาฟิสิกส์ระดับโลก
การศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับอะตอมที่กล่าวต่อไปได้แก่ Wave-Particle Duality ประกอบด้วย 3 ส่วนย่อยหลักคือ Photoelectric effect อธิบายแสงแสดงสมบัติของอนุภาค, Compton effect อธิบายแสงแสดงสมบัติของอนุภาคและ Matter wave อธิบายอนุภาคแสดงสมบัติในเชิงคลื่น โดยเฉพาะ คลื่นสสารหรือเรียกกันว่า De Broile wave นำไปอธิบายและเชื่อมโยงไปสู่กลศาสตร์ควันตัม(quantun mechanics) ซึ่งเป็นการอธิบายสิ่งต่างๆ ในเชิงคลื่น
จะต้องไม่ละเลย Uncirtainty Principle ของ Werner Heisenberg ที่กล่าวถึงความไม่นอนของการวัดสองอย่างพร้อมกันในเวลาเดียวกัน ในการคิดค่าปริมาณ 2 ปริมาณจะต้องคิดในค่าของ root mean square !! และสุดท้ายก็ได้เกิด Schrodinger-Heisenberg Model โดยใช้Quantum mechanics ที่สามารถอธิบายได้อย่างสมบูรณ์ซึ่งมี 2 แบบคือ wave quantum mechanics ของ Schrodinger และแบบ metrix quantum mechanics ของ Werner Heisenberg เนื้อหาเรื่องฟิสิกส์อะตอมจะกล่าวถึงเรื่องการจัดเรียงลำดับพลังงอิเลกตรอน ของอะตอม หรือ Electron configuration ตามที่นักเรียนพบวิชาเคมี สำหรับกลศาสตร์ควันตัมนักเรียนอาจได้เรียนอย่างลึกซึ้งในระดับมหาวิทยาลัยต่อไปหากเรียนในสาขาวิชาฟิสิกส์.
จบนิทาน~
All my students ! Forget this link not !!!
>> ฟิสิกส์ราชมงคล>> วิชาการ.คอม
ฟิสิกส์อะตอม ภาค 2
การศึกษาอะตอมของนักฟิสิกส์เริ่มตั้งแต่ Classical Physics ผ่าน Modern Physics และเริ่มเข้าสู่ Quantum Physics เมื่อเนื้อหากล่าวถึงหลักความไม่แน่นอนของไฮน์เซนเบิกร์ก(Uncirtainty Principle)
Source :(www.google.co.th, 2012)
การค้นพบอิเลกตรอน
หลักการสำคัญของทอมสันจากหลอดรังสีคาโทดคือแรงสมดุลระหว่างแรงกระทำต่ออิเลกตรอนเนื่องจากสนามไฟฟ้ากับแรงเนื่องจากสนามแม่เหล็ก โดยสนามทั้งสองตั้งฉากกันและกัน ดังรูป เมื่อแทนค่าปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องและแก้สมการ จะได้ค่า e/m ตามที่
ทดลองได้ Up to the second method he got q/m = 0.77x10exp(11)coulombs per kilogram. That result was much different from the first method result. The error wascaused by inaccuracy in measurements. He accepted that approximately q/m =1x10exp(11) coulombs per kilogram. Thomson didn't know what are the concrete uantities of q and m. He only knew their proportion (q/m or m/q). He also knew the ration of hydrogen's m/q, which was much bigger than the first one (the one from his xperiment). So the q of electron was bigger than the q of hydrogen or the m of electron as smaller then the m of hydrogen. Taking into consideration the size of the molecule be came to the opinion that mass of the electron was the one which was very mall.The result of his experiment he published in the year 1897.(www.wikipedia.org.th,2012)
Atomic Model
แบบจำลองอะตอม เป็นแบบที่นักวิทยาศาสตร์สร้างขึ้นจากหลักฐานและข้อมูลที่ได้พิสูจน์ ทดลองชัดเจน เพื่อใช้ศึกษาและอธิบายสิ่งที่ค้นพบ แบบจำลองอะตอมมี 4 แบบ นิยมเรียกตามชื่อนักวิทยาศาสตร์ผู้คิดค้น ได้แก่
1. Thomson's atomic model
2. Bohr's atomic model
3. Rutherford's atomic model
4. Summerfield's atomic model
นักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาจะได้ศึกษา 3 แบบแรกอย่างละเอียด แบบที่ 4. จะพบได้ในระดับชั้นเรียนที่สูงขึ้นต่อไป
Millikan Oil Drop Experiment
Source:(www.google.co.th, 2012)
Millikan calculated the force gravity would have on the droplet and then equaled that to the observed amount of charge that was required to suspend the droplet to determine the absolute charge of a particular droplet. When Millikan calculated the force gravity had on the droplets he very soon realized that the amount of charge on each minutely affected the velocity of the fall. This was proof of a very small electron mass. Millikan also noticed that the absolute charge of each droplet was a multiple of a smallest quanta of charge, 1.6 X 10-19 coulombs. He assumed this to be the charge of a single electron. Millikan could now calculate the mass of an electron with Thomson’s ratio of charge to mass (qe/m = 1.76 X 1011 coul/kg) m = 1.6 X 10-19 coul , qe/m= 1.76 X 1011 coul/kg , then m = .091 X 10-30 kg (www.library.thinkquest.org, 2012)
