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Frühe Atommodelle

Das Thomsonsche Atommodell

J.J. Thomson wurde am 18. Dezember 1856 in Cheetham Hill geboren. Er starb am 30. August 1940 in Cambridge. Thomsons erste wichtige Arbeit war eine Anwendung der neuen und noch nicht voll akzeptierten Theorie des Elektromagnetismus von Maxwell auf die Dynamik bewegter Ladungen. Er zeigte, dass eine geladene Kugel entsprechend der Ladung proportional zur elektrostatischen Energie an Masse zunimmt. Damit trat er einen ersten Schritt in Richtung auf Einsteins Gesetz der Energie-Masse-Äquivalenz. Die Entdeckung der Röntgenstrahlen führte zum verstärkten Studium der sie hervorrufenden Kathodenstrahlen. Die Natur der letzteren wurde in der damaligen Fachwelt viel diskutiert. Heinrich Hertz war der Ansicht, dass es sich um eine Wellenstrahlung handelte, da die Kathodenstrahlen dünne Metallplättchen durchdrangen und in einem elektrischen Feld nicht abgelenkt wurden. 1897 konnte Thomson zeigen, dass der Fehler bei den Hertzschen Experimenten an dem ungenügenden Vakuum lag. Es bildeten sich geladene Teilchen, die das Feld neutralisierten. Nachdem Thomson das Vakuum verbessert hatte, erhielt er Ablenkungen, aus denen er, zusammen mit den schon bekannten Ablenkungen durch Magnete, das stets konstante Verhältnis von Ladungen zur Masse (e/m) der vermuteten Teilchen ermittelte. In seiner Autobiographie schrieb er kurz vor seinem Tode:

Nach langen Erwägungen schien es mir, dass aus den Versuchen die folgenden Schlussfolgerungen zu ziehen sind: Erstens, dass Atome nicht unteilbar sind, denn negativ elektrische Partikel können von ihnen weggerissen werden durch die Wirkung elektrischer Kräfte ... Zweitens, dass die Partikel alle von derselben Masse sind und die gleiche Ladung negativer Elektrizität tragen, aus welcher Art von Atomen sie auch stammen, und dass sie Bestandteile aller Atome sind ... Drittens, dass die Masse dieser Teilchen geringer ist, als der tausendste Teil eines Wasserstoffatoms. Ich nannte diese Teilchen zuerst Korpuskeln, aber man nennt sie jetzt mit dem besser passenden Namen Elektronen.

1906 bekam er den Nobelpreis. 30 Jahre später gelang es seinem Sohn, den Wellencharakter des Elektrons nachzuweisen, was zu der Bemerkung führte, dass Thomson Senior den Nobelpreis bekam, weil er zeigte, dass das Elektron ein Teilchen ist und Thomson Junior dafür, dass es eine Welle ist.

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