Katodne zrake

 Englez J.J. THOMSON, dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1906. godine, otkrio je da prilikom provođenja elektrike kroz veoma razrijeđene plinove u Crookesovoj cijevi (tlak plina manji od 1 Pa) nastaju nevidljive zrake koje se od katode šire u pravcu i pod čijim utjecajem mnoge tvari fluoresciraju. Te zrake nazvane su katodnim zrakama. Francuz JEAN PERRIN, pokazao je da se katodne zrake sastoje od negativno nabijenih čestica. On je okomito na smjer katodnih zraka postavio jako magnetsko polje, koje ih je skrenulo kako odgovara negativno nabijenim česticama.

E. Generalic, http://glossary.periodni.com/glosar.php?hr=katodna+zraka

 J.J. Thomson odredio je brzinu kretanja katodnih zraka i odnos između naboja i njihove mase, e/m, tzv. specifični naboj. Za to je upotrijebio posebno konstruiranu Crookesovu cijev, tzv. katodnu ili Braunovu cijev, koja omogućuje djelovanje električnog i magnetskog polja na katodne zrake. Dok nije uključeno magnetsko polje, ni električno polje, katodna zraka pada okomito na fluorescentni zastor, gdje daje svijetlu mrlju. Uključimo li magnetsko polje poznate jakosti, zraka skrene razmjerno gustoći magnetskog polja B, električnom naboju zrake e, i brzine zrake v. Sila zbog utjecaja magnetskog polja je F=B e v. Stavimo li sad zraku i pod utjecaj električnog polja tako da ono uravnoteži djelovanje magnetskog polja, zraka poprimi svoj prvobitni okomit smjer na zastor. Sila pod utjecajem električnog polja jakosti E jednaka je F=E e. U ravnoteži su obje sile jednake, te je:

B e v = E e

Odatle je brzina katodnih zraka:

v = E/B

Thomson je ustanovio da je brzina v ovisna o električnom naponu u katodnoj cijevi i da je oko 5x10⁷ m/s, tj. oko 1/6 brzine svjetlosti. Znajući brzinu katodnih zraka, Thomson je odredio vrijednost e/m. Ako je, naime, napon u katodnoj cijevi U, onda elektron naboja e dobije u električnom polju energiju eU koja se pretvara u kinetičku energiju elektrona:

Odatle je specifični naboj elektrona:

Thomson je ustanovio da e/m iznosi 10⁸ C/g, bez obzira na plin u cijevi i bez obzira na materijal katode. Kasnije je nađena točna vrijednost od 1,789 x 10⁸ C/g. Mjerenjem je utvrđeno da je masa elektrona 1 837 puta manja od mase vodikova atoma.