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L’elettrone: la carica elementare negativa
La scoperta dell’elettrone si deve al tedesco Eugen Goldstein (1850-1930) e
agli inglesi William Crookes (1832-1919) e Joseph J. Thomson (1856-1940),
che effettuarono esperimenti sui gas rarefatti facendo uso di un particolare
dispositivo, il
tubo catodico
(
figura 5
). Si tratta, nella sua forma originaria, di
un tubo di vetro in cui sono collocate due piastre metalliche, gli
elettrodi
,
che vengono collegate ai due poli di un generatore di corrente elettrica.
5
figura 5
Schema di un tubo catodico.
generatore
catodo
−
anodo
+
fascio di
raggi uniforme
alla pompa
a vuoto
catodo
−
anodo mulinello
+
generatore
alla pompa
a vuoto
catodo
−
anodo
+
+
−
condensatore
carico
generatore
alla pompa
a vuoto
figura 6
Il movimento del mulinello
dimostra che i raggi catodici sono
costituiti da corpuscoli.
figura 7
I raggi catodici deviano verso la
lamina positiva di un
condensatore che genera un
campo elettrico trasversale: ciò
dimostra che sono carichi
negativamente.
•
Applicò un campo elettrico trasversalmente alla direzione dei raggi e os-
servò che essi deviavano verso il polo positivo (
figura 7
). Concluse quindi
che erano particelle con carica elettrica negativa.
Dopo aver immesso un gas nel tubo (elio, neon, ossigeno ecc.), si aziona
il generatore: uno dei due elettrodi si carica negativamente (il
catodo
) e l’al-
tro positivamente (l’
anodo
). Contemporaneamente si collega il tubo catodi-
co a una pompa a vuoto che aspira un poco alla volta il gas, provocando una
graduale diminuzione della pressione interna. All’inizio, tra i due elettrodi si
producono delle scariche elettriche irregolari, ma quando si raggiungono
condizioni di estrema rarefazione del gas (intorno a 10
–6
atm), il tubo si
oscura completamente. Solo allora si può notare una debole fluorescenza
sulla parete di vetro opposta al catodo, prodotta da radiazioni che si origina-
no dal catodo e vanno verso l’anodo: sono i
raggi catodici
.
Da che cosa sono costituiti i raggi catodici? Fu Thomson a trovare la rispo-
sta a questo interrogativo, effettuando alcune prove.
•
Interpose un mulinello lungo il percorso dei raggi e vide che questo si
metteva in movimento. Verificò così che i raggi catodici erano costituiti da
corpuscoli, dotati di massa. Solo in questo caso, infatti essi potevano tra-
sferire energia cinetica al mulinello (
figura 6
).