Cho đến thế kỷ 19, sự thấng lợi của thuyết Động Học Phân Tử
và thuyết về Cấu Tạo Nguyên tử mới thực sự đưa sự tổn tại của các “
nguyên tử điện “ từ một tư tưởng triết học thành một giả thuyết khoa học
với các cơ sở thực nghiệm vững vàng.
Bắt đầu là kết quả rút ra từ thí nghiệm của Faraday về hiện tượng điện phân : khối lượng chất m thoát ra ở điện cực là tỉ lệ với điện tích q,
đã đưa đến kết luận :
+ Một nguyên tử vật chất bao giờ cũng ứng với một nguyên tử
điện tích.
+ Sự dịch chuyển vật chất thông thường và sự dịch chuyển điện là
hai mật của một quá trình.
Sau đó ít lâu ,năm 1874, Stoney đo được điện tích nguyên tố, tức
là điện tích do một nguyên tử Hidro mang theo khi được giải phóng có
giá trị e = 1,602023,10°"C . Đây là bằng chứng đánh tin cậy cho giả thuyết về sự tổn tại của electron.
Giả thuyết này tiếp tục được khẳng định qua nhiéu bằng chứng
trực tiếp:
Pluker, Hittorf, Crookers phát hiện ra tỉa 4m cực và các tính chất
của chúng là làm quay chong chóng bức xạ và bị lệch trong từ trường.
Từ kết quả này có thể kết luận tia âm cực là “vat chất dưới dang tia * tuy nhiên chưa thể thừa nhận nó phải là dòng các electron riêng biệt.
Sv NGUYEN THỊ CAT Trang 31
Luận văn tốt nghiệp Gvhd NGUYEN MANH HÙNG
Sau đó, Schuter , nhà Vật Lý người Đức đã xác định tỉ số £ của tia âm cực bằng cách dựa vào sự chênh lệch của nó trong từ trường và nhận thấy giá trị này lớn hơn hàng nghìn lấn so với trường hợp trong chất điện phân .Từ điều này . có thể rút ra nhận xét: khối lượng của các hat trong tia âm cực là nhỏ hơn hàng nghìn lẳn so với khối lượng các ion.
1894 Thomson thực hiện thí nghiệm do vận tốc tia âm cực trong điện trường và từ trường ,ông thu được kết quả là 1,9 10°m/s: rất nhỏ so với hằng số c. Như vậy chắc chấn đây không phải là sóng ánh sáng.
Do đó, Thomson đưa ra giả thuyết tia âm cực gém các hạt mang điện tích e, khối lượng m . Lúc đó , ông gọi tên các hạt này là “ corpuscle” ,
sau này ta gọi là “Electron”.
Ông cũng xác định chính xác hơn tỉ số £ của dòng electron phát ra từ một catot bị nung nóng và khẳng định kết luận của mình về sự tổn tại một loại hạt có điện tích bằng điện tích nguyên tố nhưng có khối lượng nhỏ hơn một phần nghìn khối lượng nguyên tử.
Năm 1909, Milliken tiến hành thí nghiệm về các giọt dấu : các
giọt đầu được phun vào một buổng kín có hai ngăn . Do ma sát với ống phun nên các giọt dấu đã được tích điện dù điện tích là rất nhỏ. Trong buồng kín , các giọt dẫu bị rơi xuống dưới tác đụng của trọng lực , qua
một lỗ rất nhỏ để rơi xuống ngăn thứ hai của buồng. Ở ngăn thứ hai , ta
bố trí một từ trường có thể điểu chỉnh được , có chiểu hướng lên , can trở chuyển động của giọt dau . Lúc đó , chuyển động của giọt dầu là rất chậm , ta có thể đo được các giá trị khá chính xác và có thể tin tưởng
rằng đang làm việc trên những hạt mang điện nhỏ nhất : các electron và
các ion.
Thí nghiệm của Milliken đã chứng tỏ “ một cách không thể chối cãi rằng electron không phải là một “(rung binh thống kê “ mà điện tích của các ion hoặc phải đúng bằng điện tích của electron , hoặc là một
bội nguyên nhỏ của điện tích đó” .Với thí nghiệm này ,vài năm sau ,
Milliken không chỉ chứng minh được sự tổn tại của electron mà còn xác
định được khá chính xác giá trị của electroa : e =1.59 +0.002 .10°”
Sv NG N THỊ CAT N Trang 32
Luận văn tốt nghiệp Gvhd NGUYÊN MANH HUNG
Để giải thích các kết quả thu được từ thực nghiệm , các nhà vật lv đã đưa ra m6 hình e như một chất điểm mang điện tích, có khối lượng và
điện tích không đổi..
Tuy nhiên đến nam 1901, Kauphoman tiến hành các thí nghiệm
và rút ra nhận xét : d số + giảm khi vận tốc tăng . Như vậy khối lượng
elecưon phải phụ thuộc vào vận tốc và phương của vận tốc .
Do đó ,Lorentz đã đưa ra những cải tiến cho mô hình electron .
Theo ông , mô hình electron có thể hình dung như sau ;
+Electron bình thường có dạng hình cầu
+Khi chuyển động , electron trở thành mệt elipxoit tròn xoay do bị
co lại theo phương nằm ngang theo hệ thức : ec Trong đó, y là vận
tốc của vật , c là vận tốc ánh sáng trong chân ange ,Khối lượng ngang
và khối lượng đọc = các electron lúc này là:
Điện tích có tính gián đoạn va tạo thành từ các nguyen té-;
Vật chất là môi trường gián đoạn tạo thành bởi các hạt mang điện
trong chân không.
Điện từ trường tạo ra từ các điện tích gián đoạn lại là liên tục .
Á Vv COBAN:
Vì các electron chuyển động rất nhanh nên rnật độ điện tích va
mật độ đồng điện vi mô biến thiên rất nhanh theo thời gian . Do đó , điện từ trường là biến thiên theo tọa độ và thời gian rất nhanh nên ta có các phương trình được viết dưới dang div ,rot .
Sv NGUYEN THỊ CAT UYEN Trang 33
Luận văn tốt nghiệp Gvhd NGUYEN MANH HUNG
Các phương trình cơ bản của thuyết electron chính là các phương trình cơ ban của thuyết điện từ Maxwell:
rove = - 2
ox
2/8
rot #= -p`ƒ + —
divỉ=p'
divB=0
Điện tích một electron : e = 1,6.10-"C.
Khối lượng tĩnh của electron : m,=9,1.10 "kg.
II. HE QUA:
1) Sự ra đời của thuyết điện tử đánh đấu sự chuyển tiếp từ Vật ly cổ điển sang Vật lý hiện đại , từ thế giới vĩ mô sang thế giới vi mô và
từng bước hoàn chỉnh bức tranh về thế giới vi mô.
2) Trên cơ sở thuyết electron , các nhà Vật lý tiếp tục xây dựng
được các giả thuyết về electron trong kim loại để giải thích thành công
các định luật thực nghiệm về dòng điện như :định luật Ohm về điện trở,
định luật Junlenx về hiện tượng tỏa nhiệt trên vật dẫn dẫn bằng kim loại khi có đồng điện chạy qua.
Trong kim loại , các nguyên tử bị tách thành một hay nhiều
electron và iôn đương. Các ion đương chỉ đao động nhỏ quanh các nút
mạng , tạo thành bộ khung rấn cho vật bằng kim loại , còn các electron
tách thành các electron tự đo. Khi không có điện trường . các electron
này chuyển động nhiệt hỗn loạn ,„ Khi có điện trường , các electron chuyển động theo hướng của lực điện trường , làm xuất hiện dòng điện.
Trong quá trình chuyển động , các electron va chạm với các nút mạng ,
truyền năng lượng cho nút mạng dưới dạng nhiệt năng. Do đó vật bằng
kim loại thường nóng lên khi có dòng điện chạy qua.
Sv NGUYÊN THỊ CAT UYEN Trang 34
Luận văn tốt nghiệp Gvhd NGUYEN MANH HÙNG
3) Làm cơ sẻ cho các ý tưởng giải thích hiện tượng tan sắc ánh
sáng.
4) Giải thích cơ chế hiện tượng thuận từ, nghịch từ bằng khái niệm đòng điện phân tử do chuyển động của các electron bên trong phân tử.
5) Giải thích hiệu ứng Diman- hiện tượng tách vạch quang phổ
trong từ trường : do sự tương tác giữa các electron với từ trường.
B.TÌM HIỂU TRONG SÁCH GIÁO KHOA
So với hầu hết các thuyết Vật lý khác có trong chương trình Vật lý
phổ thông, Thuyết điện tử được sách giáo khoa Vật lý 11trình bày là
đẩy đủ nhất . Sách giáo khoa đành hẳn một bài trong chương trình để giới thiệu với các em về thuyết này cùng với một số kiến thức khác rải
rác trong các bài học trước và sau đó.
LCG SỞ :
1) CƠ SỞ KINH NGHIÊM:
Các cơ sở kinh nghiệm của thuyết được để cập tập trung trong bài
12. ĐIỆN TÍCH — ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH . Trong bài này,
học sinh được học về các vấn để sau :
-Học sinh được làm quen với các thí nghiệm về sự nhiễm điện do
cọ xát; được giới thiệu có hai loại điện tích : điện tích đương (+) và điện
tích âm (-) .Từ đó các em được phân biệt hai loại vật thể: vật dẫn điện
và vật cách điện .
-Giữa các điện tích có các lực tương tác là lực hút và lực đẩy.
-Sau đó, sách nêu lên Định luật bảo toàn điện tích .
Toàn bộ các kiến thức này chính là một trong các cơ sở lý thuyết
quan trọng của thuyết điện tử. Đây chính là giả thuyết vé chất lỏng
Sv NG THI CAT Trang 35
Luận văn tốt nghiệp Gvhd NGUYEN MANH HÙNG
điện của Flankin. được trình bày một cách không tường minh Không
những thé , sách giáo khoa còn tách riêng nó ra khỏi bài Thuyết Điện Tử như một phần kiến thức độc lập .
Tiếp theo , bài 13 nêu lên biểu thức định lượng của lực tương tác
giữa hai điện tích : định luật Culong trong chân không và trong điện môi.
2) CƠ SỞ THỰC NGHIỆM
Một cơ sở thực nghiệm quan trọng là hiện tượng điện phân được
xếp vào chương VỊ ,Dàng điện trong các môi trường ,trơng bài
38,39. DONG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHAN , tức là một cơ sở thực
nghiệm dẫn đến sự ra đời của thuyết điện tử lại được tách ra , được nhắc đến rất lâu sau nội dung của thuyết.
Ngoài ra trong Bài 14 - được dành riêng nói về thuyết điện tử-
ngoài những cơ sở đã nêu riêng ra trong bài 12, Sách giáo khoa có giới
thiệu thêm về lịch sử phát triển lâu đời của thuyết : "Từ lâu các nhà bác học đã quan tâm đến việc giải thích các hiện tượng điện và tính chất
điện của các vật ". Rồi đi vào nội dung cơ bản của thuyết điện tử .
Như vậy , mac dd là đẩy đủ nhưng phdn cơ sở của thuyết điện tử đã được trình bày không thứ tự , không có sự lập luận , liên kết để dẫn
đến sự ra đời của “ hạt mang điện nhỏ nhất “ đúng như tinh thần của
một thuyết Vật Lý .
II. HAT NHÂN :