ผู้ค้นพบ
เจ
เจ ทอมสัน (J.J. Thomson)
ทำอย่างไรจึงค้นพบ
ทอมสัน ได้ทำการทดลองเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าของแก๊สในหลอดรังสีแคโทด
วิธีทำการทดลองและผลการทดลอง
หลอดรังสีแคโทด
เป็นหลอดแก้วที่สูบอากาศออกหมด แล้วบรรจุแก๊สเข้าไป เมื่อให้กระแสไฟฟ้า
10,000 โวลต์ แล้ววางฉากเรืองแสงที่ฉาบด้วยซิงค์ซัลไฟต์(ZnS) ไว้ภายในหลอด
จะเห็นเส้นเรืองสีเขียวพุ่งจากแคโทดไปยังแอโนด เรียกรังสีนี้ว่า "รังสีแคโทด"
เพื่อความมั่นใจว่ารังสีนั้นพุ่งจากแคโทดไปยังแอโนดจริง
เขาจึงดัดแปลงหลอดรังสีแคโทดใหม่ ทำให้เขาเห็นรังสีพุ่งเป็นเส้นตรงมาจากแคโทดไปกระทบกับฉากเรืองแสง
เขาทำการทดลองต่อไป เพื่อทดสอบสมบัติของรังสีนี้
โดยเพิ่มขั้วไฟฟ้า 2 ขั้วเพื่อทำให้เกิดสนามไฟฟ้า พบว่ารังสีเบี่ยงเบนเข้าหาขั้วบวก
เขาจึงสรุปว่ารังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบ
นอกจากนี้ เขาได้ทดลองให้รังสีแคโทดอยู่ในสนามแม่เหล็ก
ปรากฎว่ารังสีเบนไปอีกทิศทางหนึ่งซึ่งตรงกันข้ามกับรังสีแคโทดที่อยู่ในสนามไฟฟ้า
จะได้ว่า เมื่อรังสีแคโทดอยู่ในสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก
รังสีจะเบนไปจากแนวเดิม โดยรังสีจะวิ่งไปหาขั้วบวกของสนามไฟฟ้า ส่วนสนามแม่เหล็กนั้นรังสีวิ่งไปหาขั้วใต้
ดังนั้นเขาจึงผ่านสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กไปยังรังสีแคโทด แล้วใช้อีกสนามหนึ่งมาทำให้รังสีเบนกลับเป็นเส้นตรงเหมือนเดิม
แรงผลักของไฟฟ้าจะบอกว่ามีกี่ประจุ ส่วนแรงผลักจากสนามแม่เหล็กนั้นจะบอกว่าอนุภาคมีน้ำหนักเท่าใด
เขาจึงหาอัตราส่วนประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนได้
สรุปผลการทดลอง
อิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบร่วมที่พบในธาตุใดก็ได้ เพราะเมื่อเขาทำการทดลองซ้ำโดยเปลี่ยนชนิดของโลหะที่ใช้เป็นขั้วแคโทด
และเปลี่ยนชนิดของแก๊สที่บรรจุ แต่ผลการทดลองยังได้เหมือนเดิม
อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ
อัตราส่วนประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนเท่ากับ 1.76 X 108 คูลอมบ์ต่อกรัม
การทดลองหยดน้ำมัน(oil drop experiment)ของมิลลิแกน
รอเบิร์ต
แอนดรูส์ มิลลิแกน (Millikan)
มิลลิแกน ได้ทำการทดลองเพื่อหาค่าประจุของอิเล็กตรอนโดยวิธีหยดน้ำมัน
ทำได้โดย พ่นน้ำมันเป็นละอองเม็ดเล็ก ๆ ให้ตกลงมาระหว่างแผ่นโลหะ 2
แผ่น แล้วใช้รังสีเอกซ์ไปดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมของแก๊สในอากาศ แล้วให้อิเล็กตรอนไปเกาะหยดน้ำมัน
พบว่า แต่ละหยดน้ำมันมีอิเล็กตรอนมาเกาะจำนวนไม่เท่ากัน นั่นคือ หยดน้ำมันบางหยดมีอิเล็กตรอนเกาะติดเพียงตัวเดียว
บางหยดก็มีมากกว่า 1 ตัว หยดน้ำมันจะตกลงมาตามแรงโน้มถ่วงของโลก จากนั้นให้กระแสไฟฟ้าเข้าไปในแผ่นประจุบวกและลบ
แผ่นประจุลบซึ่งอยู่ด้านล่างผลักหยดน้ำมันที่มีอิเล็กตรอนมาเกาะจนหยุดนิ่ง
ซึ่งดูได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์(microscope) แสดงว่า แรงโน้มถ่วงของโลกเท่ากับแรงจากสนามไฟฟ้า
แล้วคำนวณหาค่าประจุ
จากผลการทดลองมิลลิแกนคำนวณหาค่าประจุของอิเล็กตรอนได้คือ
1.60 X 10-19 คูลอมบ์ ซึ่งเป็นค่าประจุของอิเล็กตรอน 1
อิเล็กตรอน
จากการทดลองของมิลลิแกน
เราทราบค่า e
= 1.60 X 10-19 คูลอมบ ์
จากการทดลองของทอมสัน
เราทราบค่า e/m
= 1.76 X 108 คูลอมบ์/กรัม
แทนค่า 1.60 X 10-19 /m
= 1.76 X 108
m
= 9.11 X 10-28 กรัม
ดังนั้น เราจะทราบมวลของอิเล็กตรอนเท่ากับ
9.11 X 10-28 กรัม