но высказывались еще задолго до непосредственного экспериментального подтверждения существования Э.
Вильгельм Вебер в ряде работ (1862—71) развил теорию электрических явлений в металлах, базируясь на представлении о положительных и отрицательных электрических частицах, обладающих массой (положительные — меньшей, чем отрицательные). Эта теория успешно объяснила большое число явлений вплоть до термоэлектрического эффекта и эффекта Пельтье (см. Термоэлектрические явления). В 1874 Дж. Стоней высказал аналогичные взгляды применительно к явлениям электролиза и даже оценил заряд Э. Эта оценка оказалась возможной именно потому, что кийетическая теория газов позволила уже к тому времени установить примерную величину числа молекул в одной граммолекуле вещества (т. н. числа Авогадро-Лошмидта). Из данных электролиза можно определить заряд, переносимый одной граммолекулой, т. е.
N ионами (N — число Авогадро-Лошмидта). Этот заряд, называемый числом Фарадея, равен 96.500 А. сек., или кулонов. Если вещество одновалентно, то заряд одного иона есть е (заряд Э.) и следовательно Ne = 96.500 А. сек.
Число ‘N было известно весьма неточно (от 2 — Ю23 до 20—1023), но отсюда Стоней и получил для е величину порядка 1О~20 А. сек. Зная Ne, легко определить удельный заряд, т. е. отношение заряда иона к его массе. Для наиболее легкого элемента — водорода (ат. вес 1, 008) имеем: масса граммолекулы — N — 2m#=2, 016 г, где тд — масса водородного атома (молекула водорода двухатомна). Отсюда можно определить значение тц и значение удельного заряда для атома водорода, или, точнее, для ядра водородного атома — протона.
По наиболее точным современным измерениям, масса водородного атома 1, 663—10—24 з, заряд электрона е= 1, 591 • 10“19 А. сек., или (4, 774 i 0, 005) • 10"10 абсолютных электростатических единиц (CGSE) и ~ = 9, 567 104 = 2.870 — Ю14—8®. г
Наиболее решительно гипотеза о прерывности электричества была высказана Гельмгольцем в фарадеевской лекции, прочитанной в 1881. В этой лекции Гельмгольц говорит: «Самым поразительным следствием закона Фарадея является быть может следующее. Если мы примем гипотезу, что простые вещества состоят из атомов, то мы не можем избегнуть заключения, что и электричество как положительное, так и отрицательное, разделяется на определенные элементарные порции, к-рые ведут себя, как атомы электричества». К этому же времени относятся первые работы основоположника развернутой электронной теории — Г. А. Лоренца.
Дальнейшие успехи этой теории тесно связаны гл. обр. с изучением явлений прохождения электрического тока через газы. Во второй половине 90 — х гг. в этой области был сделан ряд первостепенного значения открытий, положивших начало расцвету классической электроники. Особенно важное значение имело решение многолетнего спора о природе кшиобныж лучей (см?). В 1892 Герц показал, что эти лучи способны проникать через тонкие металлические слои, ц это считалось веским аргументом в пользу того, что катодные лучи представляют собой электромагнитные возмущения в эфире, т. е. излучение волнового характера, а не поток частиц, для к-рых употреблявшиеся металлические листки были непроницаемы. Сторонники этой гипотезы (в том числе и Герц) явно стремились отстоять в этом вопросе максвелловские позиции. Но не менее серьезными доводами располагал и противоположный лагерь, представители к-рого считали катодные лучи потоком отрицательно заряженных материальных частиц, летящих с большой скоростью. За это говорил ряд блестящих опытов Крукса, показавших в частности, что эти лучи отклоняются магнитным полем и именно Б. С. Э. т. LXIII.ЭЛЕКТРОН
в ту сторону, в которую должны отклоняться движущиеся отрицательные заряды. Было сделано немало попыток непосредственно обнаружить переносимый этими частичками заряд, но все они окончились неудачей. Только в 1895 экспериментальная техника позволила Перрену выполнить эту задачу, и тем самым вопрос о природе катодных лучей был окончательно решен в пользу второй гипотезы, выдвинутой еще Круксом.
Электронная теория позволила вычислить, как будет отклоняться в электрическом и магнитном полях частичка, обладающая удельным зарядом и летящая со скоростью v.
Т. о. открылась возможность из опытных данных об отклонении катодных лучей в электрическом и магнитном полях определить скорости Э. и их удельный заряд. Такие опыты были произведены Дж. Дж. Томсоном,* Кауфманом, Вихертом и др. Они много раз повторялись впоследствии, — и наиболее точный результат, полученный до 1931, гласит: =1, 769—10» = (5, 279 ± 0, 003) — IO4’ CGSE.
Сравнение с удельным зарядом ядра водородного атома дает: е . е то‘тя
ПЦ
1, 769—108 _ 1 9, 567—104 ~
Таким образом масса Э. примерно в 2 т. раз меньше массы атома самого легкого элемента.
Она равна 8, 999 • 10"28 е.
О величине удельного заряда Э. в период 1927—30 возникла оживленная полемика. Дело в том, что этот удельный заряд может быть определен и спектральными методами — из Зеемановского расщепления (см. Зеемана явление) или из постоянной Ридберга (см. Квантов теория).
В этом случае наблюдение производится над Э. связанными, находящимися в атоме, а не над свободными, как в катодных или 0 — лучах. Вычисление — ведется уже не по формулам классической электродинамики (как для свободных Э. в электрическом и магнитном полях), а по формулам, к к-рым Приводит квантовая теория атома.
Результаты спектроскопических измерений с большой точностью группируются около приведенного выше значения.
Измерение для свободных Э. было с исключительной тщательностью выполнено в 1930 Перри и Чеффи и затем Кирхнером. Их результаты находятся в црекрасном согласии со спектроскопическими данными (Бабкок, Хоустон, Пашен и др.). Нами приведено значение —, полученное Перри и Чеффи; оно в точности совпадает с результатом Хоустона (1927), определявшего — из значения по7П0 стоянной Ридберга. Невидимому удельный заряд Э. всегда одинаков.
Классическое по своей точности и по степени экспериментального искусства определение абсолютного заряда Э. было выполнено Милликеном (1914—16) и дало значение е = (4, 774 ±0, 005) • lO-iO(CGSE).
Метод Милликена представляет большой интерес еще и потому, что он позволяет наблюдать действие отдельного иона, т. е. в конечном счете и действие отдельного Э' давая т. о. одно из самых непосредственных подтверждений прерывности электричества.
Сведения о полемике с венской группой физиков, возглавляемой Эренгафтом, по поводу существования субэлектрона — элементарного заряда, имеющего, согласно измерениям как самого Эренгафта, так и его учеников, величину, гораздо меньшую, чем разносторонне проверенное милликеновское значение, имеются в литературе указанной в конце настоящей статьи (ст. 680). В той же литературе можно найти обзоры многочисленных измерений е.
Удельный заряд Э. не независим от скорости его движения. Приведенное выше значение относится к Э., движущимся со скоростью V, значительно меньшей, чем скорость света с, равная 3 • Ю10^ . Так как заряд Э. при всевозможных условиях оказывался всегда одним 22
