Page 183 - BİLSEM FİZİK ALANI YARDIMCI DERS MATERYALİ

ÖYG-1 - Atom Fiziği
Thomson Laboratuvarındayım-Elektronun Keşif Serüveni
İngiliz fizikçi Joseph Thomson tarafından 1897 yılında katot ışınları ile yapılan deneysel çalışmalar sonucunda atomların yapısında elektronların varlığı keşfedilmiştir. Bu durum o güne kadar bölünemez olduğu düşünülen atomun iç yapısına yönelik araştırma çalışmalarının hızlanmasını sağlamıştır.1906 yılında Thomson bu buluşu ile Nobel Fizik ödülü kazanmıştır (Çevik, 2021).
Thomson tarafından gerçekleştirilen deneyin amacı parçacıkların kütlelerinin yüklerine oranının ölçülmesidir. Daha önce bu deney çalışması Hertz tarafından denenmiş fakat elektrik alandan geçen ışın demetinin sapması gerçekleştirilememiştir. Thomson, Hertz’in deneyini tekrarlamış ama ilk tekrar- lamasında o da aynı sonucu elde etmiştir. Thomson ışınların elektrik yükünü hesaplamada yaşanan bu zorluğun sebebinin ışın geçidinin kendisi olduğunu tespit etmiştir. Bunu da “Katot ışınları gazın iyon- laşmasını sağlıyor ve plakalara kısa devre yaptırarak elektrik alanın yok olmasına neden oluyor.” şek- linde açıklamıştır. Sonraki deneysel çalışmada iyi pompalar kullanmış ve bu sayede gaz büyük ölçüde azaltılarak mutlak bir boşluğa yakın bir durum oluşturulmuştur. Görsel 4’te görüldüğü gibi D negatif, E pozitif olacak biçimde bağlandığında ışınlar yatay eksenin altına doğru sapıyor fakat tam tersine bir bağlantı gerçekleştirildiğinde ışınlar yatay eksenin yukarısına doğru sapıyor. Bu deney düzeneğinde kü- resel uca bir ölçek yerleştirilerek sapma miktarı ölçülmüş ve sapmanın plakalar arasındaki potansiyel farkla orantılı olduğu bulunmuştur. Yüklü plakalarla parçacıklar arasında elektriksel bir etkileşim ol- duğu görülmüştür. Plakalar nasıl bağlanırsa bağlansın ışınların negatif plakadan pozitif plakaya doğru sapan yükler taşıdığı gösterilmiştir (Harre, 2005).
Görsel 4’te elektriksel alanda katot ışınlarının davranışı ve Görsel 5’te katot ışınlarının elektrik manyetik alanda davranışını gösteren deney düzeneği mevcuttur. Görseller öğrencilerle paylaşılır ve yorumlamaları istenir. Görsellerden elde ettikleri çıkarımlar doğrultusunda katot ışınlarının manyetik alandaki davranışını gösteren bir çizim yapmaları istenir. (Üç boyutlu çizim programı kullanılabilir.) Çalışma sonunda öğrenciler tarafından yapılan çizimler incelenir ve öğrencilerin açıklamaları dinlenir.
Görsel 4. Elektrik alandaki katot ışınlarının davranışı
181
Katot ışınları aşağı yönde sapar.