:: เซอร์ โจเซฟ จอห์น เจ. เจ. ทอมสัน ::

18 ธันวาคม 1856 - 30 สิงหาคม 1940

เป็นนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ผู้หาค่าประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนได้สำเร็จ โดยการทดลองของเขามีดังนี้

อุปกรณ์การทดลองที่สำคัญของเขาคือ

1)หลอดรังสีแคโทด(หลอดแก้ว)

2)ขั้วแคโทด(ขั้วลบ)

3)ขั้วแอโนดเจาะรูตรงกลาง(ขั้วบวก)

4)อุปกรณ์ปรับเส้นรังสีให้คมชัด

5)สนามไฟฟ้า

6)สนามแม่เหล็ก

7)แหล่งกำเนิดไฟฟ้าความต่างศักย์สูงสำหรับผลักดันอิเล็กตรอนให้วิ่งถึงฝั่งตรงข้าม

8)สารเรืองแสงฉาบที่บริเวณก้นหลอด อาจทำมาจาก ZnS หรือ CdS และอื่นๆ

9)แก๊สภายในหลอดที่มีปริมาณเบาบาง

วิธีการทดลองของทอมสันมีดังนี้

เปิดสนามไฟฟ้าความต่างศักย์สูงทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมากจากขั้วแคโทด อิเล็กตรอนที่หลุดออกมาก็จะไปชนอิเล็กตรอนในอะตอมของแก๊สไฮโดรเจนที่ใส่ไว้ในหลอดแก้ว ทำให้อิเล็กตรอนที่อยู่ในอะตอมของไฮโดรเจนหลุดออกมา อะตอมไฮโดรเจนจึงกลายเป็นไอออนบวกจึงวิ่งไปหาขั้วแคโทดเพื่อรับอิเล็กตรอน ส่วนอิเล็กตรอนที่หลุดจากขั้วแคโทดและหลุดจากอะตอมแก๊สก็จะมุ่งหน้าไปยังขั้วแอโนดที่เจาะรูเอาไว้ผ่านไปยังบริเวณที่มีสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กคร่อมอยู่ ปกติอิเล็กตรอนจะเบนไปทางด้านใดด้านหนึ่งแต่เนื่องจากสมดุลของแรงไฟฟ้าและแรงแม่เหล็กทำให้เขาสามารถหาอัตราเร็วของอิเล็กตรอนได้ จากนั้นจึงเข้าสู่สมการแรงแม่เหล็กเท่ากับแรงสู่ศูนย์กลาง ดังนี้

เมื่อแรงแม่เหล็กมีสูตรคือ F = qvB

แรงสู่ศูนย์กลางมีสูตรคือ  F =

จะได้               qvB =

จะได้                    

ก็คือเขาสามารถหาค่าประจุต่อมวลของอิเล็กตรอน(รังสีแคโทด)ได้มีค่าโดยประมาณคือ คูลอมบ์/กรัม แต่เขายังไม่สามารถหาค่าของประจุอิเล็กตรอนเดี่ยวๆได้เนื่องจากไม่ทราบมวลของอิเล็กตรอน

 สิ่งที่ทอมสันได้ทำนั้นทำให้สามารถล้มล้างทฤษฎีของดอลตันที่ว่า

- อะตอมเป็นทรงกลมตันแบ่งแยกไม่ได้ ล้มล้างได้จากการค้นพบอิเล็กตรอนภายในอะตอม

- อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะเหมือนกันรวมถึงมีมวลเท่ากันด้วย ล้มล้างได้จากการที่เขาค้นพบไอโซโทปของธาตุชนิดเดียวกันในขณะที่ทำการทดลองโดยใช้แก๊สในหลอดแก้วเพียงชนิดเดียวแต่กลับพบการเบนของลำแสงอิเล็กตรอนที่มากกว่า1ลำ

เขาจึงเสนอแบบจำลองอะตอมขึ้นมาใหม่มีชื่อว่า Plum pudding model ซึ่งมีใจความว่า “อะตอมทุกชนิดมีความเป็นกลางทางไฟฟ้าประกอบด้วยทุกส่วนของอะตอมที่เป็นประจุบวกและมีอิเล็กตรอนฝังอยู่ในอะตอม”

ผมขอบอกสาเหตุที่อิเล็กตรอนหรือรังสีแคโทดจะมีค่าอัตราส่วนประจุต่อมวลเท่ากันคือคงที่ในทุกๆธาตุก็หมายความว่ามีการเบนเท่ากันในธาตุทุกชนิดไม่เหมือนอนุภาคบวกหรือรังสีแอโนด(เหตุผลของแอโนดได้กล่าวไปในส่วนของโกลด์สไตน์แล้ว)เนื่องจากอิเล็กตรอนในหลอดรังสีแคโทดนั้นเกิดได้ 2 แบบคือหลุดออกจากขั้วแคโทดหรือหลุดจากอะตอมแก๊สโดยมีการหลุดมาเดี่ยวๆไม่ได้มีการรวมกันเป็นกลุ่มก้อนเหมืออนุภาคที่มีประจุบวกจึงเปรีบเสมือน(สมมติ)ว่าอิเล็กตรอนมีการเคลื่อนที่ตามๆกันเหมือนการเข้าแถวอย่างเป็นระเบียบไม่มีการรวมตัวกันเป็นกลุ่มก้อนแต่อย่างใดทำให้อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ผ่านสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเหมือนกันในทุกๆธาตุ ในส่วนนี้ต้องเข้าใจว่าในทุกๆธาตุมีอิเล็กตรอนซึ่งก็คืออิเล็กตรอนเหมือนกันหมดในทุกๆธาตุจึงมีการเบนที่เหมือนกันหมดจึงมีค่าอัตราส่วนประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนเป็นค่าคงที่คือคูลอมบ์/กรัม  หรือ  เป็นค่าคงที่  ได้นั่นเอง