Raggi Catodici e Scoperte di Thomson

Introduzione ai Raggi Catodici

• Negli anni '70 dell'Ottocento furono sviluppati tubi di vetro contenenti gas rarefatti.
• Applicando una corrente elettrica, questi tubi emettevano luce, fenomeno noto come raggi catodici.
• La natura dei raggi catodici era incerta: onde o particelle cariche?

Scoperta di Wilhelm Röntgen

• Nel 1895, il fisico tedesco Wilhelm Röntgen scoprì i raggi X.
• I raggi X furono subito applicati nella diagnostica medica.

Gli Esperimenti di Joseph J. Thomson

• La risposta definitiva sui raggi catodici arrivò dal laboratorio Cavendish di Cambridge.
• Joseph J. Thomson e il suo team misurarono vari apparati sperimentali sui tubi a vuoto.
• Svelarono la natura dei raggi catodici e tutta la materia.

Esperimento del 1897

• Tubo di vetro riempito con gas, collegato a una pompa per creare vuoto.
• Creazione del vuoto fondamentale per l'esito dell'esperimento.
• Elettrodi: piastra negativa (catodo) e piastra positiva (anodo).
• Piastra positiva presenta una fenditura centrale; all'estremità opposta, una seconda fenditura.
• Rivestimento fluorescente sul vetro per rendere visibili i raggi.

Comportamento dei Raggi Catodici

• I raggi emessi dal catodo negativo viaggiano verso l'anodo positivo.
• Colpendo il fondo del tubo, si osserva un'emissione di fluorescenza.
• Aggiungendo piastre metalliche parallele collegate a un altro generatore, il punto fluorescente si sposta.
  • Invertendo la polarità, il punto si sposta in direzione opposta.
• Conclusione: i raggi catodici subiscono deviazione e sono attratti dalla piastra positiva.

Deviazione in Campo Magnetico

• Applicando un campo magnetico, i raggi vengono deviati.
• Thomson dimostrò che i raggi catodici sono formati da particelle cariche.
• La carica di queste particelle è negativa.

Scoperta degli Elettroni

• Thomson calcolò il rapporto tra carica e massa delle particelle: gli elettroni.
• Valore circa 2000 volte inferiore a quello dello ione idrogeno.
• Il rapporto carica-massa rimane costante cambiando gas o metallo delle piastre.

Conclusioni di Thomson

1. Gli atomi non sono indivisibili; esiste una particella subatomica, l'elettrone.
2. Gli elettroni hanno le stesse caratteristiche in tutti gli atomi.
3. Deve esistere una particella con carica positiva per bilanciare la carica elettrica dell'atomo.
4. La carica positiva è distribuita uniformemente nell'atomo, con elettroni sparsi in mezzo ad essa (modello "a panettone").

Riconoscimenti

• Thomson ricevette il Premio Nobel per la Fisica nel 1906 per le sue scoperte.