Дж. Дж. Томсон

Британский физик (1856–1940)

Сэр Джозеф Джон Томсон , член Королевского общества ^[1] (18 декабря 1856 г. — 30 августа 1940 г.) — британский физик , лауреат Нобелевской премии по физике , которому приписывают открытие электрона — первой найденной субатомной частицы .

В 1897 году Томсон показал, что катодные лучи состоят из ранее неизвестных отрицательно заряженных частиц (теперь называемых электронами), которые, как он рассчитал, должны иметь тела, намного меньшие, чем атомы, и очень большое отношение заряда к массе . ^[2] Томсону также приписывают нахождение первых доказательств существования изотопов стабильного (нерадиоактивного) элемента в 1913 году в рамках его исследования состава канальных лучей (положительных ионов). Его эксперименты по определению природы положительно заряженных частиц, совместно с Фрэнсисом Уильямом Астоном , были первым применением масс-спектрометрии и привели к разработке масс-спектрографа. ^{[2] [3]}

Томсон был удостоен Нобелевской премии по физике 1906 года за свою работу по проводимости электричества в газах. ^[4] Томсон также был учителем, и семь его учеников впоследствии стали лауреатами Нобелевских премий: Эрнест Резерфорд (химия 1908), Лоуренс Брэгг (физика 1915), Чарльз Баркла (физика 1917), Фрэнсис Астон (химия 1922), Чарльз Томсон Риз Уилсон (физика 1927), Оуэн Ричардсон (физика 1928) и Эдвард Виктор Эпплтон (физика 1947). ^[5] Только запись наставничества Арнольда Зоммерфельда предлагает сопоставимый список учеников, добившихся высоких результатов.

Образование и личная жизнь

Джозеф Джон Томсон родился 18 декабря 1856 года в Читем-Хилле , Манчестер , Ланкашир , Англия. Его мать, Эмма Суинделлс, происходила из местной текстильной семьи. Его отец, Джозеф Джеймс Томсон, управлял антикварным книжным магазином, основанным прадедом Томсона. У него был брат, Фредерик Вернон Томсон, который был на два года моложе его. ^[6] Дж. Дж. Томсон был сдержанным, но набожным англиканином . ^{[7] [8] [9]}

Его раннее образование проходило в небольших частных школах, где он продемонстрировал выдающийся талант и интерес к науке. В 1870 году он был принят в колледж Оуэнс в Манчестере (ныне Манчестерский университет ) в необычно молодом возрасте 14 лет и попал под влияние Бальфура Стюарта , профессора физики, который познакомил Томсона с физическими исследованиями. ^[10] Томсон начал экспериментировать с контактной электрификацией и вскоре опубликовал свою первую научную работу. ^[11] Его родители планировали зачислить его в качестве ученика инженера в Sharp, Stewart & Co , производителя локомотивов, но этим планам не суждено было сбыться, когда его отец умер в 1873 году. ^[6]

В 1876 году он перешёл в Тринити-колледж в Кембридже . В 1880 году он получил степень бакалавра искусств по математике ( второй премия в Трипосе ^[12] и 2-я премия Смита ). ^[13] В 1881 году он подал заявку и стал членом Тринити-колледжа. ^[14] В 1883 году он получил степень магистра искусств (с премией Адамса ). ^[13]

Семья

В 1890 году Томсон женился на Роуз Элизабет Пэджет в церкви Св. Марии Меньшей . Роуз, которая была дочерью сэра Джорджа Эдварда Пэджета , врача и затем профессора физики в Кембридже , интересовалась физикой. Начиная с 1882 года женщины могли посещать демонстрации и лекции в Кембриджском университете. Роуз посещала демонстрации и лекции, в том числе и Томсона, что привело к их отношениям. ^[15]

У них было двое детей: Джордж Пейджет Томсон , который также был удостоен Нобелевской премии за свою работу по волновым свойствам электрона, и Джоан Пейджет Томсон (позже Чарнок), ^[16] которая стала писательницей, писала детские книги, документальную прозу и биографии. ^[17]

Карьера и исследования

Обзор

22 декабря 1884 года Томсон был назначен профессором физики имени Кавендиша в Кембриджском университете . ^[2] Назначение вызвало немалое удивление, учитывая, что такие кандидаты, как Осборн Рейнольдс или Ричард Глейзбрук, были старше и имели больший опыт в лабораторной работе. Томсон был известен своей работой в качестве математика, где он был признан исключительным талантом. ^[18]

В 1906 году он был удостоен Нобелевской премии «в знак признания его великих заслуг в теоретических и экспериментальных исследованиях по проводимости электричества газами». В 1908 году он был посвящен в рыцари , а в 1912 году награждён орденом «За заслуги ». В 1914 году он прочитал в Оксфорде лекцию Romanes на тему «Атомная теория». В 1918 году он стал магистром Тринити-колледжа в Кембридже , где и оставался до своей смерти. Он умер 30 августа 1940 года; его прах покоится в Вестминстерском аббатстве [ ^19] рядом с могилами сэра Исаака Ньютона и его бывшего ученика Эрнеста Резерфорда ^[20] .

Резерфорд стал его преемником на посту профессора физики Кавендишского университета . Шестеро научных сотрудников и младших коллег Томсона ( Чарльз Гловер Баркла , ^[21] Нильс Бор , ^[22] Макс Борн , ^[23] Уильям Генри Брэгг , Оуэн Вилланс Ричардсон ^[24] и Чарльз Томсон Риз Уилсон ^[1] ) получили Нобелевские премии по физике, а двое ( Фрэнсис Уильям Астон ^[25] и Эрнест Резерфорд ^[26] ) получили Нобелевские премии по химии. Сын Томсона ( Джордж Пэджет Томсон ) также получил Нобелевскую премию по физике 1937 года за доказательство волновых свойств электронов. ^[27]

Ранние работы

Награжденная премией магистерская работа Томсона « Трактат о движении вихревых колец » показывает его ранний интерес к атомной структуре. ^[4] В ней Томсон математически описал движения вихревой теории атомов Уильяма Томсона . ^[18]

Томсон опубликовал ряд статей, посвященных как математическим, так и экспериментальным вопросам электромагнетизма. Он рассмотрел электромагнитную теорию света Джеймса Клерка Максвелла , ввел понятие электромагнитной массы заряженной частицы и продемонстрировал, что движущееся заряженное тело, по-видимому, будет увеличивать свою массу. ^[18]

Большую часть его работы по математическому моделированию химических процессов можно считать ранней вычислительной химией . ^[2] В дальнейшей работе, опубликованной в виде книги под названием «Приложения динамики к физике и химии» (1888), Томсон обратился к преобразованию энергии в математических и теоретических терминах, предположив, что вся энергия может быть кинетической. ^[18] Его следующая книга, «Заметки о последних исследованиях в области электричества и магнетизма» (1893), была основана на « Трактате об электричестве и магнетизме » Максвелла и иногда упоминалась как «третий том Максвелла». ^[4] В ней Томсон делал упор на физические методы и эксперименты и включал обширные рисунки и схемы приборов, включая ряд для прохождения электричества через газы. ^[18] Его третья книга, «Элементы математической теории электричества и магнетизма» (1895) ^[28], была читаемым введением в широкий спектр предметов и достигла значительной популярности в качестве учебника. ^[18]

Первая страница «Заметок о последних исследованиях в области электричества и магнетизма» (1893 г.)

Серия из четырех лекций, прочитанных Томсоном во время визита в Принстонский университет в 1896 году, впоследствии была опубликована как «Разряд электричества через газы» (1897). Томсон также представил серию из шести лекций в Йельском университете в 1904 году. ^[4]

Открытие электрона

Несколько ученых, таких как Уильям Праут и Норман Локьер , предположили, что атомы состоят из более фундаментальной единицы, но они предполагали, что эта единица будет размером с самый маленький атом, водород. Томсон в 1897 году был первым, кто предположил, что одна из фундаментальных единиц атома более чем в 1000 раз меньше атома, что предполагает существование субатомной частицы, ныне известной как электрон. Томсон обнаружил это в ходе своих исследований свойств катодных лучей. Томсон выдвинул свое предположение 30 апреля 1897 года после своего открытия того, что катодные лучи (в то время известные как лучи Ленарда ) могут проходить через воздух гораздо большее расстояние, чем ожидалось для частицы размером с атом. ^[29] Он оценил массу катодных лучей, измерив тепло, выделяемое при попадании лучей на тепловой переход, и сравнив его с магнитным отклонением лучей. Его эксперименты показали не только, что катодные лучи были более чем в 1000 раз легче атома водорода, но также и то, что их масса была одинаковой в любом типе атома, из которого они произошли. Он пришел к выводу, что лучи состоят из очень легких, отрицательно заряженных частиц, которые являются универсальным строительным блоком атомов. Он назвал частицы «корпускулами», но позже ученые предпочли название электрон , которое было предложено Джорджем Джонстоном Стоуни в 1891 году, до фактического открытия Томсона. ^[30]

В апреле 1897 года Томсон имел только ранние указания на то, что катодные лучи могут отклоняться электрически (предыдущие исследователи, такие как Генрих Герц , считали, что это невозможно). Через месяц после объявления Томсона о корпускуле он обнаружил, что может надежно отклонять лучи электрическим полем, если он откачивает разрядную трубку до очень низкого давления. Сравнивая отклонение пучка катодных лучей электрическим и магнитным полями, он получил более надежные измерения отношения массы к заряду, которые подтвердили его предыдущие оценки. ^[31] Это стало классическим средством измерения отношения заряда к массе электрона. (Сам заряд не был измерен до эксперимента Роберта А. Милликена с каплей масла в 1909 году.)

Томсон считал, что корпускулы возникают из атомов остаточного газа внутри его электронно-лучевых трубок . Таким образом, он пришел к выводу, что атомы делимы, а корпускулы являются их строительными блоками. В 1904 году Томсон предложил модель атома, предположив, что это сфера положительной материи, внутри которой электростатические силы определяют положение корпускул. ^[2] Чтобы объяснить общий нейтральный заряд атома, он предположил, что корпускулы распределены в однородном море положительного заряда. В этой « модели сливового пудинга » электроны рассматривались как внедренные в положительный заряд, как изюм в сливовый пудинг (хотя в модели Томсона они не были неподвижны, а быстро вращались по орбите). ^{[32] [33]}

Томсон сделал открытие примерно в то же время, когда Вальтер Кауфман и Эмиль Вихерт открыли правильное отношение массы к заряду этих катодных лучей (электронов). ^[34]

Название «электрон» было принято для этих частиц научным сообществом, в основном благодаря поддержке GF FitzGerald , J. Larmor и HA Lorentz . ^{[35] : 273} Первоначально этот термин был придуман Джорджем Джонстоном Стоуни в 1891 году как предварительное название для базовой единицы электрического заряда (которая тогда еще не была открыта). ^{[36] [37]} В течение нескольких лет Томсон сопротивлялся использованию слова «электрон», потому что ему не нравилось, как некоторые физики говорили о «положительном электроне», который должен был быть элементарной единицей положительного заряда, так же как «отрицательный электрон» является элементарной единицей отрицательного заряда. Томсон предпочел придерживаться слова «корпускула», которое он строго определил как отрицательно заряженное. ^[38] Он смягчился к 1914 году, используя слово «электрон» в своей книге «Атомная теория» . ^[39] В 1920 году Резерфорд и его коллеги согласились назвать ядро ​​иона водорода «протоном», создав отдельное название для наименьшей известной положительно заряженной частицы материи (которая в любом случае может существовать независимо). ^[40]

Изотопы и масс-спектрометрия

В правом нижнем углу этой фотопластинки имеются маркировки двух изотопов неона: неон-20 и неон-22.

В 1912 году в рамках своего исследования состава потоков положительно заряженных частиц, тогда известных как канальные лучи , Томсон и его научный сотрудник Ф. В. Астон направили поток ионов неона через магнитное и электрическое поле и измерили его отклонение, поместив на его пути фотопластинку. ^[6] Они наблюдали два пятна света на фотопластинке (см. изображение справа), что предполагало две разные параболы отклонения, и пришли к выводу, что неон состоит из атомов с двумя разными атомными массами (неон-20 и неон-22), то есть из двух изотопов . ^{[41] [42]} Это было первое доказательство существования изотопов стабильного элемента; Фредерик Содди ранее предполагал существование изотопов для объяснения распада некоторых радиоактивных элементов.

Разделение изотопов неона по массе, проведенное Томсоном, было первым примером масс-спектрометрии , которая впоследствии была усовершенствована и развита в общий метод Ф. У. Астоном и А. Дж. Демпстером . ^{[2] [3]}

Эксперименты с катодными лучами

Ранее физики спорили о том, являются ли катодные лучи нематериальными, как свет («какой-то процесс в эфире »), или они «на самом деле полностью материальны и... отмечают пути частиц материи, заряженных отрицательным электричеством», цитируя Томсона. ^[31] Эфирная гипотеза была неопределенной, ^[31] но корпускулярная гипотеза была достаточно определенной, чтобы Томсон мог ее проверить.

Магнитное отклонение

Томсон первым исследовал магнитное отклонение катодных лучей. Катодные лучи создавались в боковой трубке слева от аппарата и проходили через анод в главный колокол , где они отклонялись магнитом. Томсон обнаружил их путь по флуоресценции на квадратном экране в банке. Он обнаружил, что независимо от материала анода и газа в банке отклонение лучей было одинаковым, что предполагает, что лучи имели одинаковую форму независимо от их происхождения. ^[43]

Электрический заряд

Электронно-лучевая трубка, с помощью которой Дж. Дж. Томсон продемонстрировал, что катодные лучи могут отклоняться магнитным полем и что их отрицательный заряд не является отдельным явлением.

Хотя сторонники эфирной теории допускали возможность образования отрицательно заряженных частиц в трубках Крукса , ^{[ требуется цитата ]} они считали, что это всего лишь побочный продукт, а сами катодные лучи нематериальны. ^{[ требуется цитата ]} Томсон решил выяснить, может ли он на самом деле отделить заряд от лучей.

Томсон сконструировал трубку Крукса с электрометром , установленным с одной стороны, вне прямого пути катодных лучей. Томсон мог проследить путь луча, наблюдая фосфоресцирующее пятно, которое он создавал там, где он попадал на поверхность трубки. Томсон заметил, что электрометр регистрировал заряд только тогда, когда он отклонял катодный луч к нему магнитом. Он пришел к выводу, что отрицательный заряд и лучи были одним и тем же. ^[29]

Электрическое отклонение

Электронно-лучевая трубка с электрическим отклонением

В мае-июне 1897 года Томсон исследовал, могут ли лучи отклоняться электрическим полем. ^[6] Предыдущие экспериментаторы не смогли этого заметить, но Томсон считал, что их эксперименты были ошибочными, поскольку их трубки содержали слишком много газа.

Томсон сконструировал трубку Крукса с лучшим вакуумом. В начале трубки находился катод, из которого исходили лучи. Лучи были заострены в пучок двумя металлическими щелями — первая из этих щелей также служила анодом, вторая была соединена с землей. Затем пучок проходил между двумя параллельными алюминиевыми пластинами, которые создавали электрическое поле между ними, когда они были подключены к батарее. Конец трубки представлял собой большую сферу, где пучок ударялся о стекло, создавая светящееся пятно. Томсон приклеил шкалу к поверхности этой сферы, чтобы измерить отклонение пучка. Любой электронный пучок сталкивался с некоторыми остаточными атомами газа внутри трубки Крукса, тем самым ионизируя их и производя электроны и ионы в трубке ( пространственный заряд ); в предыдущих экспериментах этот пространственный заряд электрически экранировал внешнее приложенное электрическое поле. Однако в трубке Крукса Томсона плотность остаточных атомов была настолько низкой, что объемный заряд от электронов и ионов был недостаточен для электрического экранирования приложенного извне электрического поля, что позволило Томсону успешно наблюдать электрическое отклонение.

При подключении верхней пластины к отрицательному полюсу батареи, а нижней пластины к положительному полюсу, светящееся пятно перемещалось вниз, а при изменении полярности — вверх.

Измерение отношения массы к заряду

В своем классическом эксперименте Томсон измерил отношение массы к заряду катодных лучей, измерив, насколько они отклоняются магнитным полем, и сравнив это с электрическим отклонением. Он использовал тот же аппарат, что и в своем предыдущем эксперименте, но поместил разрядную трубку между полюсами большого электромагнита. Он обнаружил, что отношение массы к заряду было более чем в тысячу раз ниже, чем у иона водорода (H ⁺ ), что предполагает, что частицы были очень легкими и/или очень сильно заряженными. ^[31] Примечательно, что лучи от каждого катода давали одинаковое отношение массы к заряду. Это контрастирует с анодными лучами (теперь известно, что они возникают из положительных ионов, испускаемых анодом), где отношение массы к заряду меняется от анода к аноду. Сам Томсон оставался критически настроенным по отношению к тому, что установила его работа, в своей речи при получении Нобелевской премии ссылаясь на «корпускулы», а не на «электроны».

Расчеты Томсона можно обобщить следующим образом (в его оригинальной записи, используя F вместо E для электрического поля и H вместо B для магнитного поля):

Электрическое отклонение определяется как , где Θ — угловое электрическое отклонение, F — приложенная электрическая напряженность, e — заряд частиц катодных лучей, l — длина электрических пластин, m — масса частиц катодных лучей, а v — скорость частиц катодных лучей. Магнитное отклонение определяется как , где φ — угловое магнитное отклонение, а H — приложенная напряженность магнитного поля. ${\displaystyle \Theta =Fel/mv^{2}}$ ${\displaystyle \phi =Hel/mv}$

Магнитное поле изменялось до тех пор, пока магнитное и электрическое отклонение не становились одинаковыми, когда . Это можно упростить, дав . Электрическое отклонение измерялось отдельно, чтобы получить Θ и H, F и l были известны, поэтому m/e можно было рассчитать. ${\displaystyle \Theta =\phi ,Fel/mv^{2}=Hel/mv}$ ${\displaystyle m/e=H^{2}l/F\Theta }$

Выводы

Поскольку катодные лучи несут заряд отрицательного электричества, отклоняются электростатической силой, как если бы они были отрицательно заряжены, и подвергаются воздействию магнитной силы точно таким же образом, каким эта сила действовала бы на отрицательно заряженное тело, движущееся по пути этих лучей, я не вижу никакого выхода из заключения, что они представляют собой заряды отрицательного электричества, переносимые частицами материи.

—  Дж. Дж. Томсон ^[31]

Что касается источника этих частиц, Томсон полагал, что они возникают из молекул газа вблизи катода.

Если в очень интенсивном электрическом поле вблизи катода молекулы газа диссоциируют и расщепляются не на обычные химические атомы, а на те первичные атомы, которые мы для краткости будем называть корпускулами; и если эти корпускулы заряжены электричеством и выбрасываются из катода электрическим полем, то они будут вести себя точно так же, как катодные лучи.

—  Дж. Дж. Томсон ^[44]

Томсон представлял себе атом как состоящий из этих корпускул, вращающихся в море положительного заряда; это была его модель сливового пудинга . Позднее эта модель оказалась неверной, когда его ученик Эрнест Резерфорд показал, что положительный заряд сосредоточен в ядре атома.

Другая работа

В 1905 году Томсон открыл естественную радиоактивность калия . ^[45 ]

В 1906 году Томсон продемонстрировал, что водород имеет только один электрон на атом. Предыдущие теории допускали различное количество электронов. ^{[46] [47]}

Награды и почести

В течение своей жизни

Мемориальная доска в честь открытия электрона Дж. Дж. Томсоном у старой Кавендишской лаборатории в Кембридже

Автохромный портрет Жоржа Шевалье, 1923 г.

Томсон ок.  1920–1925

Томсон был избран членом Королевского общества (FRS) ^{[1] [48]} и назначен на должность профессора экспериментальной физики в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета в 1884 году. ^[2] За свою карьеру Томсон завоевал множество наград и почестей, в том числе:

• Премия Адамса (1882)
• Королевская медаль (1894)
• Медаль Хьюза (1902)
• Медаль Ходжкинса (1902)
• Нобелевская премия по физике (1906)
• Медаль Эллиота Крессона (1910)
• Медаль Копли (1914)
• Медаль Франклина (1922)

Томсон был избран членом Королевского общества ^[1] 12 июня 1884 года и занимал пост президента Королевского общества с 1915 по 1920 год.

Томсон был избран международным почетным членом Американской академии искусств и наук в 1902 году, международным членом Американского философского общества в 1903 году и Национальной академии наук США в 1903 году. ^{[49] [50] [51]}

В ноябре 1927 года Томсон открыл здание Томсона, названное в его честь, в школе Лейс в Кембридже. ^[52]

Посмертно

В 1991 году в его честь был предложен томсон (символ: Th) в качестве единицы измерения отношения массы к заряду в масс-спектрометрии . ^[53]

Авеню Дж. Дж. Томсона на территории Кембриджского университета в Западном Кембридже названа в честь Томсона. ^[54]

Медаль Томсона , спонсируемая Международным фондом масс-спектрометрии , названа в честь Томсона. ^[55]

Медаль и премия имени Джозефа Томсона Института физики названы в честь Томсона. ^[56]

Смотрите также

• Список президентов Королевского общества

Ссылки

1. Рэлей (1941). "Джозеф Джон Томсон. 1856–1940". Некрологи членов Королевского общества . 3 (10): 586–609. doi : 10.1098/rsbm.1941.0024 .
2. "Джозеф Джон "Дж. Дж." Томсон". Институт истории науки . Июнь 2016 г. Получено 20 марта 2018 г.
3. Jones, Mark. "Газовая хроматография-масс-спектрометрия". Американское химическое общество . Получено 19 ноября 2019 г.
4. "JJ Thomson – Biographical". Нобелевская премия по физике 1906 года . Нобелевский фонд . Получено 11 февраля 2015 года .
5. Sengupta, Sudipto (6 апреля 2015 г.). «Extraordinary Professor: JJ Thomson and his Nobel Prize Factory». Probashi . Durga Puja & Cultural Association (India) . Получено 7 августа 2022 г. Среди его учеников-лауреатов Нобелевской премии — Резерфорд, Астон, Уилсон, Брэгг, Баркла, Ричардсон и Эпплтон.
6. Дэвис и Фалконер, Дж. Дж. Томсон и открытие электрона
7. Питер Дж. Боулер, Примирение науки и религии: дебаты в Британии начала двадцатого века (2014). Издательство Чикагского университета. стр. 35. ISBN 9780226068596. «И лорд Рэлей, и Дж. Дж. Томсон были англиканами». 
8. Сигер, Рэймонд. 1986. "Дж. Дж. Томсон, англиканец", в "Перспективы науки и христианской веры", 38 (июнь 1986 г.): 131–132. Журнал Американской научной ассоциации. "Как профессор, Дж. Дж. Томсон посещал воскресную вечернюю службу в часовне колледжа, а как магистр — утреннюю службу. Он был постоянным причастником в англиканской церкви. Кроме того, он проявлял активный интерес к миссии Троицы в Кэмбервелле. Что касается его личной религиозной жизни, Дж. Дж. Томсон неизменно практиковал коленопреклонение для ежедневной молитвы и читал Библию перед сном каждый вечер. Он был поистине практикующим христианином!" ( Рэймонд Сигер 1986, 132).
9. Ричардсон, Оуэн. 1970. «Джозеф Дж. Томсон», в словаре National Biography , 1931–1940. LG Wickham Legg, редактор. Oxford University Press .
10. Роберт Джон Стратт (1941). «Джозеф Джон Томсон, 1856–1940». Биографические мемуары членов Королевского общества . 3 (10): 587–609. doi : 10.1098/rsbm.1941.0024 .
11. Джозеф Томсон (1876). "XX. Эксперименты по контактному электричеству между непроводниками". Труды Королевского общества . 25 (171–178): 169–171. doi : 10.1098/rspl.1876.0039 .
12. Грейсон, Майк (22 мая 2013 г.). «Ранняя жизнь Дж. Дж. Томсона: вычислительная химия и эксперименты с газовым разрядом». Профили в химии . Фонд химического наследия . Получено 11 февраля 2015 г.
13. "Томсон, Джозеф Джон (THN876JJ)". База данных выпускников Кембриджа . Кембриджский университет.
14. Univ, Manchester (1882). Календарь Университета Виктории для сессии 1881–2. стр. 184. Получено 11 февраля 2015 г. ^{[ ISBN отсутствует ]}
15. Наварро, Жауме (2012). История электрона: JJ и GP Томсон. Cambridge University Press. ISBN 978-1-139-57671-0.
16. "Джоан Пэджет Томсон (позже Чарнок), дочь". Национальный архив . Кембриджский университет: Библиотека Тринити-колледжа . Получено 22 марта 2020 г.
17. NA, NA (2016). Справочник писателей. Спрингер. ISBN 978-1-349-03650-9.
18. Ким, Дон-Вон (2002). Лидерство и креативность: история Кавендишской лаборатории, 1871–1919. Дордрехт: Kluwer Acad. Publ. ISBN 978-1402004759. Получено 11 февраля 2015 г.
19. 'The Abbey Scientists' Hall, AR стр. 63: Лондон; Роджер и Роберт Николсон; 1966
20. Вестминстерское аббатство. «Сэр Джозеф Джон Томсон».
21. "Charles Glover Barkla – Biographical". Нобелевская премия . Нобелевские лекции по физике 1901–1921, Elsevier Publishing Company. 1967. Получено 11 октября 2022. он работал под руководством Дж. Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории в Кембридже.
22. "Нильс Бор – Биографический". Нобелевская премия . Нобелевские лекции по физике 1922–1941 гг., Elsevier Publishing Company, Амстердам. 1965 г. Получено 18 октября 2022 г. Он остановился в Кембридже, где с пользой для себя следил за экспериментальной работой, которая велась в Кавендишской лаборатории под руководством сэра Дж. Дж. Томсона.
23. "Макс Борн - Биографический". Нобелевская премия . Нобелевские лекции по физике 1942–1962, Elsevier Publishing Company. 1964. Получено 11 октября 2022. Затем Борн на короткое время отправился в Кембридж, чтобы учиться у Лармора и Дж. Дж. Томсона.
24. "Сэр Оуэн Уилланс Ричардсон, британский физик". Encyclopedia Britannica . Получено 18 октября 2022 г. Ричардсон, выпускник (1900) Тринити-колледжа в Кембридже и ученик Дж. Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории
25. "Francis W. Aston – Biographical". Нобелевская премия . Нобелевские лекции по физике 1922–1941, Elsevier Publishing Company. 1966. Получено 13 октября 2022. В конце 1909 года он принял приглашение сэра Дж. Дж. Томсона работать его ассистентом в Кавендишской лаборатории.
26. "Эрнест Резерфорд – Биография". NobelPrize.org . Получено 6 августа 2013 г. в качестве студента-исследователя в Кавендишской лаборатории под руководством Дж. Дж. Томсона.
27. "Биографическая статья Джорджа Пэджета Томсона". Нобелевская премия . Получено 8 июня 2022 г. Он провел эксперименты по поведению электронов... которые показали, что электроны ведут себя как волны...
28. Маккензи, А. Стэнли (1896). «Обзор: Элементы математической теории электричества и магнетизма Дж. Дж. Томсона» (PDF) . Bull. Amer. Math. Soc . 2 (10): 329–333. doi : 10.1090/s0002-9904-1896-00357-8 .
29. Томсон, Дж. Дж. (1897). «Катодные лучи». Электрик . 39 : 104.
30. Фальконер, Изобель (2001). «Корпускулы в электроны» (PDF) . В Бухвальд, Дж. З.; Уорвик, А. (ред.). История электрона . MIT Press. стр. 77–100. ISBN 978-0262024945.
31. Томсон, Дж. Дж. (7 августа 1897 г.). "Катодные лучи" (PDF) . Philosophical Magazine . 5. 44 (269): 293. doi :10.1080/14786449708621070 . Получено 4 августа 2014 г. .
32. Меллор, Джозеф Уильям (1917), Современная неорганическая химия, Longmans, Green and Company, стр. 868. Согласно гипотезе Дж. Дж. Томсона, атомы состоят из систем вращающихся колец электронов.
33. Даль (1997), стр. 324: «Модель Томсона, таким образом, состояла из равномерно заряженной сферы положительного электричества (пудинга) с дискретными корпускулами (сливами), вращающимися вокруг центра по круговым орбитам, общий заряд которых был равен и противоположен положительному заряду».
34. Чоун, Маркус (29 марта 1997 г.). «Форум: Кто же открыл электрон?». New Scientist (2075) . Получено 17 октября 2020 г. Маркус Чоун говорит, что правда не совсем такая, как предполагают исторические книги.
35. O'Hara, JG (март 1975). «Джордж Джонстон Стоуни, член Королевского общества, и концепция электрона». Заметки и записи Лондонского королевского общества . 29 (2). Королевское общество: 265–276. doi :10.1098/rsnr.1975.0018. JSTOR  531468. S2CID  145353314.
36. Джордж Джонстон Стони (1891). «О причине двойных линий и равноотстоящих спутников в спектрах газов». Научные труды Королевского Дублинского общества . 4 : 583–608.
37. Джордж Джонстон Стони (1894). «Об «Электроне», или Атоме Электричества». Философский Журнал . Серия 5. 38 (233): 418–420.
38. JJ Thomson (1907). «Современная теория электропроводности металлов». Журнал Института инженеров-электриков . 38 (183): 455–468. doi :10.1049/jiee-1.1907.0026.: "Возможно, я смогу лучше всего выразить свою признательность, попытавшись ответить на вопросы, которые профессор Сильванус Томпсон задал мне. Я думаю, его первый вопрос был скорее вопросом обозначения, относительно разницы между электроном и корпускулой. Я предпочитаю корпускулу по двум причинам: во-первых, это мое собственное дитя, и я испытываю к ней своего рода родительскую привязанность; и, во-вторых, я думаю, что у нее есть одно достоинство, которого нет у термина электрон. Мы говорим о положительных и отрицательных электронах, и я думаю, что когда вы используете один и тот же термин для них, это предполагает, что существует равенство, так сказать, в свойствах. С моей точки зрения, разница между отрицательным и положительным существенна и гораздо больше, чем, как я думаю, можно было бы предположить с помощью терминов положительный электрон и отрицательный электрон. Поэтому я предпочитаю использовать специальный термин для отрицательных единиц и называть его корпускулой. Корпускула - это просто отрицательный электрон".
39. Дж. Дж. Томсон (1914). Атомная теория. Oxford Clarendon Press.
40. Орм Массон (1921). «Конституция атомов». Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал . 41 (242): 281–285. doi :10.1080/14786442108636219.
    Примечание Эрнеста Резерфорда: «Во время написания этой статьи в Австралии профессор Орм Массон не знал, что название «протон» уже было предложено в качестве подходящего названия для единицы массы, близкой к 1, в терминах кислорода 16, которая, по-видимому, входит в ядерную структуру атомов. Вопрос о подходящем названии для этой единицы обсуждался на неформальном заседании ряда членов Секции А Британской ассоциации [по содействию развитию науки] в Кардиффе в этом году. Было упомянуто название «барон», предложенное профессором Массоном, но оно было сочтено неподходящим из-за существующего разнообразия значений. Наконец, название «протон» получило всеобщее одобрение, особенно потому, что оно предполагает первоначальный термин «протил», данный Праутом в его известной гипотезе о том, что все атомы состоят из водорода. На необходимость специального названия для ядерной единицы массы 1 обратил внимание сэр Оливер Лодж на заседании секции, и тогда автор предложил название «протон».
41. Дж. Дж. Томсон (1912) «Дальнейшие эксперименты с положительными лучами», Philosophical Magazine , серия 6, 24 (140): 209–253.
42. Дж. Дж. Томсон (1913) «Лучи положительного электричества», Труды Королевского общества A, 89 : 1–20.
43. Томсон, Дж. Дж. (8 февраля 1897 г.). «О катодных лучах». Труды Кембриджского философского общества . 9 : 243.
44. Томсон, Дж. Дж. (1897). «Катодные лучи». Philosophical Magazine . 44 : 293.
45. Томсон, Дж. Дж. (1905). «О излучении отрицательных корпускул щелочными металлами». Philosophical Magazine . Серия 6. 10 (59): 584–590. doi :10.1080/14786440509463405.
46. Хеллеманс, Александр; Банч, Брайан (1988). Расписания науки . Саймон и Шустер . стр. 411. ISBN 0671621300.
47. Томсон, Дж. Дж. (июнь 1906 г.). «О числе корпускул в атоме». Philosophical Magazine . 11 (66): 769–781. doi :10.1080/14786440609463496 . Получено 4 октября 2008 г.
48. Томсон, сэр Джордж Пэджет. «Сэр Дж. Дж. Томсон, британский физик». Encyclopaedia Britannica . Получено 11 февраля 2015 г.
49. "Джозеф Джон Томсон". Американская академия искусств и наук . 10 февраля 2023 г. Получено 2 февраля 2024 г.
50. "История членства в APS". search.amphilsoc.org . Получено 2 февраля 2024 г. .
51. "Джозеф Дж. Томсон". www.nasonline.org . Получено 2 февраля 2024 г. .
52. "Открытие нового научного здания: Томсон". 1 декабря 2005 г. Архивировано из оригинала 11 января 2015 г. Получено 10 января 2015 г.
53. Кукс, РГ; А.Л. Роквуд (1991). «Томсон». Предлагаемая единица для масс-спектроскопистов». Быстрые коммуникации в масс-спектрометрии . 5 (2): 93.
54. "Cambridge Physicist is streets ahead". 18 июля 2002 г. Архивировано из оригинала 2 февраля 2017 г. Получено 31 июля 2014 г.
55. "Страница наград - Премия за медаль Томсона". Международный фонд масс-спектрометрии . Архивировано из оригинала 13 мая 2019 года . Получено 7 марта 2023 года . Премия за медаль Томсона названа в честь сэра Дж. Дж. Томсона, который был ответственным за первый масс-спектрограф.
56. "Silver Subject Medals and Prizes". Institute of Physics . Получено 7 марта 2023 г.

Библиография

Титульный лист к «Заметкам о новейших исследованиях в области электричества и магнетизма» (1893)

Титульный лист книги «Электричество и материя» (1904)

• 1883. Трактат о движении вихревых колец: эссе, которому в 1882 году была присуждена премия Адамса в Кембриджском университете . Лондон: Macmillan and Co., стр. 146. Последняя перепечатка: ISBN 0-543-95696-2 . 
• 1888. Applications of Dynamics to Physics and Chemistry . Лондон: Macmillan and Co., стр. 326. Последнее переиздание: ISBN 1-4021-8397-6 . 
• 1893. Заметки о последних исследованиях в области электричества и магнетизма: задумано как продолжение «Трактата об электричестве и магнетизме» профессора Клерка-Максвелла. Oxford University Press, стр. xvi и 578. 1991, Монография Корнелльского университета: ISBN 1-4297-4053-1 . 
• Томсон, Джозеф Джон (1893). Заметки о последних исследованиях в области электричества и магнетизма. Оксфорд: Clarendon Press.
• Томсон, Джозеф Джон (1900). Разряд электричества через газы (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт.
• Томсон, Джозеф Джон (1904). Электричество и материя (на английском языке). Оксфорд: Clarendon Press.
• Томсон, Джозеф Джон (1905). Электричество и материя (на итальянском языке). Милан: Hoepli.
• Томсон, Джозеф Джон (1908). Корпускулярная теория материи (на немецком языке). Брауншвейг: Vieweg und Sohn.
• 1921 (1895). Элементы математической теории электричества и магнетизма . Лондон: Macmillan and Co. Скан издания 1895 года.
• Учебник физики в пяти томах , в соавторстве с Дж. Х. Пойнтингом : (1) Свойства материи, (2) Звук, (3) Тепло, (4) Свет и (5) Электричество и магнетизм. Датирован 1901 годом и позже, с исправленными поздними изданиями.
• Даль, Пер Ф. (1997). Вспышка катодных лучей: История электрона Дж. Дж. Томсона . Бристоль и Филадельфия: Издательство Института физики. ISBN 0-7503-0453-7.
• JJ Thomson (1897) «Катодные лучи», The Electrician 39, 104, также опубликовано в Proceedings of the Royal Institution 30 апреля 1897 г., 1–14 – первое объявление о «корпускуле» (до классического эксперимента с массой и зарядом)
• Дж. Дж. Томсон (1897), Катодные лучи, Philosophical Magazine , 44, 293 – классическое измерение массы и заряда электрона
• JJ Thomson (1904), "О структуре атома: исследование устойчивости и периодов колебаний ряда корпускул, расположенных на равных интервалах по окружности круга; с применением результатов к теории атомной структуры", Philosophical Magazine Series 6, Volume 7, Number 39, pp. 237–265. В этой статье представлена ​​классическая " модель сливового пудинга ", из которой сформулирована проблема Томсона .
• Дж. Дж. Томсон (1906). «О числе корпускул в атоме» (PDF) . Philosophical Magazine . 6. 11 (66): 769–781. doi :10.1080/14786440609463496.
• Джозеф Джон Томсон (1908). О свете, пролитом недавними исследованиями электричества на связь между материей и эфиром: лекция Адамсона, прочитанная в университете 4 ноября 1907 года. University Press.

  

  Корпускулярная теория материи , 1908 г.

• Дж. Дж. Томсон (1912), «Дальнейшие эксперименты с положительными лучами» Philosophical Magazine , 24, 209–253 – первое объявление о двух неоновых параболах
• Дж. Дж. Томсон (1913), Лучи положительного электричества, Труды Королевского общества , A 89, 1–20 – открытие изотопов неона
• Дж. Дж. Томсон (1923), Электрон в химии: Пять лекций, прочитанных в Институте Франклина, Филадельфия.
• Томсон, сэр Дж. Дж. (1936), Воспоминания и размышления , Лондон: G. Bell & Sons, Ltd. Переиздано в цифровом формате, Кембридж: University Press, 2011 (серия Cambridge Library Collection).
• Томсон, Джордж Пэджет. (1964) Дж. Дж. Томсон: первооткрыватель электрона . Великобритания: Thomas Nelson & Sons, Ltd.
• Дэвис, Эвард Артур и Фалконер, Изобель (1997), Дж. Дж. Томсон и открытие электрона . ISBN 978-0-7484-0696-8 
• Фальконер, Изобель (1988) «Работа Дж. Дж. Томсона по положительным лучам, 1906–1914» Исторические исследования в области физических и биологических наук 18(2) 265–310
• Фальконер, Изобель (2001) «От корпускул к электронам» в книге Дж. Бухвальда и А. Уорвика (редакторы) «Истории электронов» , Кембридж, Массачусетс: MIT Press, стр. 77–100.
• Наварро, Жауме (2005). «Дж. Дж. Томсон о природе материи: корпускулы и континуум». Centaurus . 47 (4): 259–282. Bibcode : 2005Cent...47..259N. doi : 10.1111/j.1600-0498.2005.00028.x.
• Даунард, Кевин М. (2009). «Дж. Дж. Томсон едет в Америку». Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 20 (11): 1964–1973. Bibcode : 2009JASMS..20.1964D. doi : 10.1016/j.jasms.2009.07.008. PMID  19734055. S2CID  34371775.

Внешние ссылки

• Открытие электрона. Архивировано 16 марта 2008 г. в Wayback Machine.
• Дж. Дж. Томсон на Nobelprize.orgс Нобелевской лекцией 11 декабря 1906 г. Носители отрицательного электричества
• Аннотированная библиография Джозефа Дж. Томсона из цифровой библиотеки по ядерным вопросам Алсос
• Эссе о жизни и религиозных взглядах Томсона
• Сайт электронно-лучевой трубки
• Открытие Томсоном изотопов неона
• Фотографии некоторых сохранившихся аппаратов Томсона в музее Кавендишской лаборатории
• Короткий фильм о лекции Томсона по электротехнике и открытию электрона (1934)
• Работы Дж. Дж. Томсона в Project Gutenberg
• Работы Дж. Дж. Томсона или о нем в Архиве Интернета
• История электрона: Дж. Дж. и Г. П. Томсон, опубликовано Университетом Страны Басков (2013)