“ವಿವಿಧ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಯ ಸಮೃದ್ಧ ವೈವಿಧ್ಯತೆಯು ಈ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಪರಮಾಣುಗಳ ಆಂತರಿಕ ರಚನೆಯಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವೆಂದು ಗುರುತಿಸಬಹುದು.”

ಪರಮಾಣುಗಳ ಅಸ್ತಿತ್ವವನ್ನು ಆರಂಭಿಕ ಭಾರತೀಯ ಮತ್ತು ಗ್ರೀಕ್ ತತ್ವಜ್ಞಾನಿಗಳ (ಕ್ರಿ.ಪೂ. 400) ಕಾಲದಿಂದಲೂ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ, ಅವರು ಪರಮಾಣುಗಳು ದ್ರವ್ಯದ ಮೂಲಭೂತ ಕಟ್ಟಡದ ಬ್ಲಾಕ್ಗಳು ಎಂಬ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರು. ಅವರ ಪ್ರಕಾರ, ದ್ರವ್ಯದ ನಿರಂತರ ವಿಭಜನೆಯು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ, ಅವು ಮತ್ತಷ್ಟು ವಿಭಜಿಸಲಾಗದವು. ‘ಪರಮಾಣು’ ಎಂಬ ಪದವು ಗ್ರೀಕ್ ಪದ ‘ಎ-ಟೋಮಿಯೋ’ದಿಂದ ಉದ್ಭವಿಸಿದೆ, ಇದರ ಅರ್ಥ ‘ಕತ್ತರಿಸಲಾಗದ’ ಅಥವಾ ‘ವಿಭಜಿಸಲಾಗದ’. ಈ ಆರಂಭಿಕ ಕಲ್ಪನೆಗಳು ಕೇವಲ ಊಹೆಗಳಾಗಿದ್ದು, ಅವುಗಳನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸುವ ಯಾವುದೇ ಮಾರ್ಗವಿರಲಿಲ್ಲ. ಈ ಕಲ್ಪನೆಗಳು ಬಹಳ ದೀರ್ಘಕಾಲ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯವಾಗಿದ್ದು, ಹತ್ತೊಂಬತ್ತನೇ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಂದ ಮತ್ತೆ ಪುನರುಜ್ಜೀವನಗೊಂಡವು.

ದ್ರವ್ಯದ ಪರಮಾಣು ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ದೃಢವಾದ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ 1808 ರಲ್ಲಿ ಬ್ರಿಟಿಷ್ ಶಾಲಾ ಶಿಕ್ಷಕ ಜಾನ್ ಡಾಲ್ಟನ್ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. ಅವರ ಸಿದ್ಧಾಂತ, ಡಾಲ್ಟನ್ನ ಪರಮಾಣು ಸಿದ್ಧಾಂತ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುತ್ತದೆ, ಪರಮಾಣುವನ್ನು ದ್ರವ್ಯದ ಅಂತಿಮ ಕಣವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಿತು (ಯೂನಿಟ್ 1). ಡಾಲ್ಟನ್ನ ಪರಮಾಣು ಸಿದ್ಧಾಂತವು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣಾ ನಿಯಮ, ಸ್ಥಿರ ಸಂಯೋಜನೆಯ ನಿಯಮ ಮತ್ತು ಗುಣಿತ ಪ್ರಮಾಣದ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಹಳ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ವಿವರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಆದರೆ, ಅನೇಕ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಅದು ವಿಫಲವಾಯಿತು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಗಾಜು ಅಥವಾ ಎಬೋನೈಟ್ ನಂತಹ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ರೇಷ್ಮೆ ಅಥವಾ ಫರ್ನೊಂದಿಗೆ ಉಜ್ಜಿದಾಗ ವಿದ್ಯುತ್ ಆವೇಶ ಪಡೆಯುತ್ತವೆ ಎಂದು ತಿಳಿದಿತ್ತು.

ಈ ಘಟಕದಲ್ಲಿ ನಾವು ಹತ್ತೊಂಬತ್ತನೇ ಶತಮಾನದ ಅಂತ್ಯ ಮತ್ತು ಇಪ್ಪತ್ತನೇ ಶತಮಾನದ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮಾಡಿದ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ವೀಕ್ಷಣೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತೇವೆ. ಇವು ಪರಮಾಣುಗಳು ಉಪ-ಪರಮಾಣು ಕಣಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ, ಅಂದರೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು, ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳು - ಇದು ಡಾಲ್ಟನ್ನ ಕಲ್ಪನೆಯಿಂದ ಬಹಳ ಭಿನ್ನವಾದ ಕಲ್ಪನೆಯಾಗಿದೆ.

2.1 ಉಪ-ಪರಮಾಣು ಕಣಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರ

ವಾಯುಗಳ ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಸರ್ಜನೆಯ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ ಪರಮಾಣುವಿನ ರಚನೆಯ ಬಗ್ಗೆ ಒಳನೋಟವನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಯಿತು. ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುವ ಮೊದಲು, ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳ ವರ್ತನೆಯ ಬಗ್ಗೆ ಮೂಲಭೂತ ನಿಯಮವನ್ನು ನೆನಪಿನಲ್ಲಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳಬೇಕು: “ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಆವೇಶಗಳು ಪರಸ್ಪರ ವಿಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ಆವೇಶಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ”.

2.1.1 ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ನ ಆವಿಷ್ಕಾರ

1830 ರಲ್ಲಿ, ಮೈಕೇಲ್ ಫ್ಯಾರಡೆ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿದ್ಯುತ್ಕೋಶದ ದ್ರಾವಣದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋದರೆ, ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಲ್ಲಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಸಂಭವಿಸುತ್ತವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಲ್ಲಿ ದ್ರವ್ಯದ ಮುಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಸಂಚಯನ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದರು. ಅವರು ಕೆಲವು ನಿಯಮಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಿದರು, ಅದನ್ನು ನೀವು XII ತರಗತಿಯಲ್ಲಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತೀರಿ. ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ನ ಕಣಿಕ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಸೂಚಿಸಿದವು.

1850 ರ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಫ್ಯಾರಡೆ, ಭಾಗಶಃ ಖಾಲಿ ಮಾಡಿದ ನಳಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಸರ್ಜನೆಯ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದರು, ಅವುಗಳನ್ನು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣ ವಿಸರ್ಜನಾ ನಳಿಕೆಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಚಿತ್ರ 2.1 ರಲ್ಲಿ ಚಿತ್ರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣ ನಳಿಕೆಯು ಗಾಜಿನಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಅದರಲ್ಲಿ ಎರಡು ತೆಳುವಾದ ಲೋಹದ ತುಂಡುಗಳನ್ನು ಮುಚ್ಚಲಾಗಿದೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚು ವೋಲ್ಟೇಜ್ನಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ವಾಯುಗಳ ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಸರ್ಜನೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದು. ವಿವಿಧ ವಾಯುಗಳ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಗಾಜಿನ ನಳಿಕೆಗಳನ್ನು ಖಾಲಿ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಸರಿಹೊಂದಿಸಬಹುದು. ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಾದ್ಯಂತ ಸಾಕಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ, ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ (ಕ್ಯಾಥೋಡ್) ನಿಂದ ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ (ಆನೋಡ್) ಗೆ ನಳಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವ ಕಣಗಳ ಹರಿವಿನ ಮೂಲಕ ಪ್ರವಾಹವು ಹರಿಯಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣಗಳು ಅಥವಾ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣ ಕಣಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಯಿತು. ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಿಂದ ಆನೋಡ್ಗೆ ಪ್ರವಾಹದ ಹರಿವನ್ನು ಆನೋಡ್ನಲ್ಲಿ ರಂಧ್ರ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್ನ ಹಿಂದೆ ನಳಿಕೆಯನ್ನು ಫಾಸ್ಫೊರೆಸೆಂಟ್ ವಸ್ತು ಜಿಂಕ್ ಸಲ್ಫೈಡ್ನಿಂದ ಲೇಪಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತಷ್ಟು ಪರಿಶೀಲಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಕಿರಣಗಳು ಆನೋಡ್ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋದ ನಂತರ, ಜಿಂಕ್ ಸಲ್ಫೈಡ್ ಲೇಪನವನ್ನು ಹೊಡೆದಾಗ, ಲೇಪನದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಚುಕ್ಕೆ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ [ಚಿತ್ರ 2.1(ಬಿ)].

ಚಿತ್ರ 2.1(ಬಿ) ರಂಧ್ರಿತ ಆನೋಡ್ ಹೊಂದಿರುವ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣ ವಿಸರ್ಜನಾ ನಳಿಕೆ

ಈ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಕೆಳಗೆ ಸಾರಾಂಶಿಸಲಾಗಿದೆ.

(i) ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣಗಳು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಿಂದ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗಿ ಆನೋಡ್ ಕಡೆಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ.

(ii) ಈ ಕಿರಣಗಳು ಸ್ವತಃ ಗೋಚರಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಆದರೆ ಅವುಗಳ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ಕೆಲವು ರೀತಿಯ ವಸ್ತುಗಳ (ಫ್ಲೋರೊಸೆಂಟ್ ಅಥವಾ ಫಾಸ್ಫೊರೆಸೆಂಟ್) ಸಹಾಯದಿಂದ ಗಮನಿಸಬಹುದು, ಅವು ಅವುಗಳಿಂದ ಹೊಡೆದಾಗ ಪ್ರಕಾಶಿಸುತ್ತವೆ. ದೂರದರ್ಶನ ಚಿತ್ರ ನಳಿಕೆಗಳು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣ ನಳಿಕೆಗಳಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ಕೆಲವು ಫ್ಲೋರೊಸೆಂಟ್ ಅಥವಾ ಫಾಸ್ಫೊರೆಸೆಂಟ್ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಲೇಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ದೂರದರ್ಶನ ಪರದೆಯ ಮೇಲೆ ಫ್ಲೋರೊಸೆನ್ಸ್ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ದೂರದರ್ಶನ ಚಿತ್ರಗಳು ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ.

(iii) ವಿದ್ಯುತ್ ಅಥವಾ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಈ ಕಿರಣಗಳು ನೇರ ರೇಖೆಗಳಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 2.2).

(iv) ವಿದ್ಯುತ್ ಅಥವಾ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣಗಳ ವರ್ತನೆಯು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳಿಂದ ನಿರೀಕ್ಷಿಸಿದಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ, ಇದು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣಗಳು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

(v) ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣಗಳ (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ) ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ವಸ್ತು ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣ ನಳಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಇರುವ ವಾಯುವಿನ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುವುದಿಲ್ಲ.

ಹೀಗಾಗಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಎಲ್ಲಾ ಪರಮಾಣುಗಳ ಮೂಲಭೂತ ಘಟಕ ಎಂದು ನಾವು ತೀರ್ಮಾನಿಸಬಹುದು.

2.1.2 ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗೆ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಅನುಪಾತ

1897 ರಲ್ಲಿ, ಬ್ರಿಟಿಷ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಜೆ.ಜೆ. ಥಾಮ್ಸನ್ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣ ನಳಿಕೆಯನ್ನು ಬಳಸಿ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಪರಸ್ಪರ ಲಂಬವಾಗಿ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಮಾರ್ಗಕ್ಕೆ ಲಂಬವಾಗಿ ಅನ್ವಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಆವೇಶ $(e)$ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ $\left(m_{e}\right)$ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಅಳತೆ ಮಾಡಿದರು (ಚಿತ್ರ 2.2). ಕೇವಲ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಅವುಗಳ ಮಾರ್ಗದಿಂದ ವಿಚಲಿತಗೊಂಡು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣ ನಳಿಕೆಯನ್ನು A ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಹೊಡೆಯುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 2.2). ಅದೇ ರೀತಿ ಕೇವಲ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣ ನಳಿಕೆಯನ್ನು $\mathrm{C}$ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಹೊಡೆಯುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಅಥವಾ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಅನುಸರಿಸಿದ ಮಾರ್ಗಕ್ಕೆ ಹಿಂದಿರುಗಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವು B ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಪರದೆಯನ್ನು ಹೊಡೆಯುತ್ತವೆ. ಥಾಮ್ಸನ್ ವಾದಿಸಿದ್ದೇನೆಂದರೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಅಥವಾ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಕಣಗಳ ಮಾರ್ಗದಿಂದ ವಿಚಲನದ ಪ್ರಮಾಣವು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ:

(i) ಕಣದ ಮೇಲಿನ ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಪ್ರಮಾಣ, ಕಣದ ಮೇಲಿನ ಆವೇಶದ ಪ್ರಮಾಣವು ಹೆಚ್ಚಾದರೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಅಥವಾ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದೊಂದಿಗಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ವಿಚಲನವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

(ii) ಕಣದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ - ಕಣವು ಹಗುರವಾಗಿದ್ದರೆ, ವಿಚಲನವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

(iii) ವಿದ್ಯುತ್ ಅಥವಾ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ - ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಾದ್ಯಂತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಅಥವಾ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಮೂಲ ಮಾರ್ಗದಿಂದ ವಿಚಲನವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ ಅಥವಾ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿಯ ಮೇಲೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳಿಂದ ಗಮನಿಸಿದ ವಿಚಲನಗಳ ಪ್ರಮಾಣದ ಮೇಲೆ ನಿಖರವಾದ ಮಾಪನಗಳನ್ನು ನಡೆಸುವ ಮೂಲಕ, ಥಾಮ್ಸನ್ $e / m_{\mathrm{e}}$ ನ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು:

$\frac{e}{m_{e}}=1.758820 \times 10^{11} \mathrm{C} \mathrm{kg}^{-1}$

ಇಲ್ಲಿ $m_{\mathrm{e}}$ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಾಗಿದೆ $\mathrm{kg}$ ಮತ್ತು $e$ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ನ ಮೇಲಿನ ಆವೇಶದ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ ಕೂಲಂಬ್ (C) ನಲ್ಲಿ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಆವೇಶಿತವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ನ ಮೇಲಿನ ಆವೇಶವು $-e$ ಆಗಿದೆ.

2.1.3 ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ನ ಮೇಲಿನ ಆವೇಶ

ಆರ್.ಎ. ಮಿಲಿಕನ್ (1868-1953) ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಮೇಲಿನ ಆವೇಶವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ತೈಲ ಬಿಂದು ಪ್ರಯೋಗ (1906-14) ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ವಿಧಾನವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದರು. ಅವರು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ನ ಮೇಲಿನ ಆವೇಶವನ್ನು $-1.6 \times 10^{-19} \mathrm{C}$ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ವಿದ್ಯುತ್ ಆವೇಶದ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸ್ವೀಕೃತ ಮೌಲ್ಯವು $-1.602176 \times 10^{-19} \mathrm{C}$ ಆಗಿದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ $\left(m_{\mathrm{e}}\right)$ ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಥಾಮ್ಸನ್ನ $e / m_{e}$ ಅನುಪಾತದ ಮೌಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಮೂಲಕ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು.

$$ \begin{aligned} \mathrm{m}_e & =\frac{e}{e / \mathrm{m}_e}=\frac{1.602176 \times 10^{-19} \mathrm{C}}{1.758820 \times 10^{11} \mathrm{C} \mathrm{~kg}^{-1}} \\ \end{aligned} $$

$$ \begin{align*} & =9.1094 \times 10^{-31} \mathrm{~kg} \tag{2.2} \end{align*} $$

ಚಿತ್ರ 2.2 ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗೆ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಅನುಪಾತವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಸಾಧನ

2.1.4 ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರ

ಮಾರ್ಪಡಿಸಿದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣ ನಳಿಕೆಯಲ್ಲಿ ನಡೆಸಿದ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಸರ್ಜನೆಯು ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳನ್ನು ಸಾಗಿಸುವ ಕಾಲುವೆ ಕಿರಣಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು. ಈ ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಕೆಳಗೆ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.

(i) ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣಗಳಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣ ನಳಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಇರುವ ವಾಯುವಿನ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಇವು ಕೇವಲ ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಆವೇಶಿತ ವಾಯು ಅಯಾನುಗಳಾಗಿವೆ.

(ii) ಕಣಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಅನುಪಾತವು ಈ ಕಣಗಳು ಉದ್ಭವಿಸುವ ವಾಯುವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.

(iii) ಕೆಲವು ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಆವೇಶದ ಮೂಲಭೂತ ಘಟಕದ ಗುಣಕವನ್ನು ಸಾಗಿಸುತ್ತವೆ.

(iv) ಕಾಂತೀಯ ಅಥವಾ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಈ ಕಣಗಳ ವರ್ತನೆಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅಥವಾ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣಗಳಿಗಾಗಿ ಗಮನಿಸಿದ ವರ್ತನೆಗೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿದೆ.

ಹೈಡ್ರೋಜನ್ನಿಂದ ಪಡೆದ ಚಿಕ್ಕ ಮತ್ತು ಹಗುರವಾದ ಧನಾತ್ಮಕ ಅಯಾನನ್ನು ಪ್ರೋಟಾನ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಯಿತು. ಈ ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಆವೇಶಿತ ಕಣವನ್ನು 1919 ರಲ್ಲಿ ಗುರುತಿಸಲಾಯಿತು. ನಂತರ, ಪರಮಾಣುವಿನ ಘಟಕವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ತಟಸ್ಥ ಕಣದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯ ಅಗತ್ಯವನ್ನು ಅನುಭವಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಕಣಗಳನ್ನು ಚಾಡ್ವಿಕ್ (1932) ಬೆರಿಲಿಯಂನ ತೆಳುವಾದ ಹಾಳೆಯನ್ನು $\alpha$-ಕಣಗಳಿಂದ ಬಾಂಬ್ ದಾಳಿ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಆವಿಷ್ಕರಿಸಿದರು. ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳಿಗಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ತಟಸ್ಥ ಕಣಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸಿದಾಗ. ಅವರು ಈ ಕಣಗಳನ್ನು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳು ಎಂದು ಹೆಸರಿಸಿದರು. ಈ ಎಲ್ಲಾ ಮೂಲಭೂತ ಕಣಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 2.1 ರಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಗಿದೆ.

ಮಿಲಿಕನ್ನ ತೈಲ ಬಿಂದು ವಿಧಾನ

ಈ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ, ಪರಮಾಣುಕಾರದಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾದ ಮಂಜಿನ ರೂಪದಲ್ಲಿರುವ ತೈಲ ಬಿಂದುಗಳನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಘನಕದ ಮೇಲಿನ ಪ್ಲೇಟ್ನ ಸಣ್ಣ ರಂಧ್ರದ ಮೂಲಕ ಪ್ರವೇಶಿಸಲು ಅನುಮತಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಬಿಂದುಗಳ ಕೆಳಗಿನ ಚಲನೆಯನ್ನು ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್ ಕಣ್ಣಿನ ತುಣುಕಿನೊಂದಿಗೆ ಸಜ್ಜುಗೊಳಿಸಿದ ದೂರದರ್ಶಕದ ಮೂಲಕ ವೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಬಿಂದುಗಳ ಬೀಳುವ ದರವನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಕ, ಮಿಲಿಕನ್ ತೈಲ ಬಿಂದುಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಕೋಣೆಯೊಳಗಿನ ಗಾಳಿಯನ್ನು $\mathrm{X}$-ಕಿರಣಗಳ ಕಿರಣವನ್ನು ಅದರ ಮೂಲಕ ಹಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅಯಾನೀಕರಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ತೈಲ ಬಿಂದುಗಳ ಮೇಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಆವೇಶವನ್ನು ವಾಯು ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆಯುವ ಮೂಲಕ ಪಡೆಯಲಾಯಿತು. ಈ ಆವೇಶಿತ ತೈಲ ಬಿಂದುಗಳ ಪತನವನ್ನು ಬಿಂದುಗಳ ಮೇಲಿನ ಆವೇಶ ಮತ್ತು ಪ್ಲೇಟ್ಗೆ ಅನ್ವಯಿಸುವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ನ ಧ್ರುವೀಯತೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ನಿಧಾನಗೊಳಿಸಬಹುದು, ವೇಗಗೊಳಿಸಬಹುದು ಅಥವಾ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರಿಸಬಹುದು. ತೈಲ ಬಿಂದುಗಳ ಚಲನೆಯ ಮೇಲೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿಯ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಕ, ಮಿಲಿಕನ್ ತೈಲ ಬಿಂದುಗಳ ಮೇಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಆವೇಶದ ಪ್ರಮಾಣವು $q$, ಯಾವಾಗಲೂ ವಿದ್ಯುತ್ ಆವೇಶದ ಪೂರ್ಣಾಂಕ ಗುಣಕವಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಿದರು $\mathrm{e}$, ಅಂದರೆ, $q=n \mathrm{e}$, ಇಲ್ಲಿ $\mathrm{n}=1,2,3 \ldots$.

ಚಿತ್ರ 2.3 ಆವೇಶ ’e’ ಅನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಮಿಲಿಕನ್ ತೈಲ ಬಿಂದು ಸಾಧನ. ಕೋಣೆಯಲ್ಲಿ, ತೈಲ ಬಿಂದುವಿನ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಬಲಗಳು: ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಿಂದಾಗಿ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತು ಮತ್ತು ತೈಲ ಬಿಂದುವು ಚಲಿಸುವಾಗ ಒಂದು ಸ್ನಿಗ್ಧ ಎಳೆತ ಬಲ.

2.2 ಪರಮಾಣು ಮಾದರಿಗಳು

ಹಿಂದಿನ ವಿಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಉಲ್ಲೇಖಿಸಲಾದ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ ಪಡೆದ ವೀಕ್ಷಣೆಗಳು ಡಾಲ್ಟನ್ನ ವಿಭಜಿಸಲಾಗದ ಪರಮಾಣುವು ಧನಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶಗಳನ್ನು ಸಾಗಿಸುವ ಉಪ-ಪರಮಾಣು ಕಣಗಳಿಂದ ರಚಿತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸಿವೆ. ಉಪ-ಪರಮಾಣು ಕಣಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರದ ನಂತರ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಮುಂದೆ ಇದ್ದ ಪ್ರಮುಖ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು:

• ಪರಮಾಣುವಿನ ಸ್ಥಿರತೆಗೆ ಕಾರಣ ನೀಡಲು,

• ಭೌತಿಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೆರಡರಲ್ಲೂ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ಹೋಲಿಸಲು,

• ವಿವಿಧ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯಿಂದ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಅಣುಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಮತ್ತು,

• ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಹೀರಲ್ಪಟ್ಟ ಅಥವಾ ಹೊರಸೂಸಿದ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿಕಿರಣದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೂಲ ಮತ್ತು ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು.

ಕೋಷ್ಟಕ 2.1 ಮೂಲಭೂತ ಕಣಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು

ಈ ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳ ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿನ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ವಿವಿಧ ಪರಮಾಣು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಪರಮಾಣುಗಳ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದಿದ್ದರೂ, ಜೆ.ಜೆ. ಥಾಮ್ಸನ್ ಮತ್ತು ಅರ್ನೆಸ್ಟ್ ರುದರ್ಫೋರ್ಡ್ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದ ಎರಡು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಕೆಳಗೆ ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ.

2.2.1 ಪರಮಾಣುವಿನ ಥಾಮ್ಸನ್ ಮಾದರಿ

ಜೆ. ಜೆ. ಥಾಮ್ಸನ್, 1898 ರಲ್ಲಿ, ಪರಮಾಣುವು ಗೋಳಾಕಾರದ ಆಕಾರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (ತ್ರಿಜ್ಯ ಸುಮಾರು $10^{-10} \mathrm{~m}$ ) ಎಂದು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು, ಇದರಲ್ಲಿ ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶವು ಸಮವಾಗಿ ವಿತರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಸ್ಥಿರವಾದ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ನೀಡುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಅದರೊಳಗೆ ಹುದುಗಿಸಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 2.4). ಈ ಮಾದರಿಗೆ ಅನೇಕ ವಿಭಿನ್ನ ಹೆಸರುಗಳನ್ನು ನೀಡಲಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪ್ಲಮ್ ಪುಡಿಂಗ್, ದ್ರಾಕ್ಷಿ ಪುಡಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಕಲ್ಲಂಗಡಿ.

ಚಿತ್ರ 2.4 ಪರಮಾಣುವಿನ ಥಾಮ್ಸನ್ ಮಾದರಿ

ಈ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಪುಡಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಕಲ್ಲಂಗಡಿಯಾಗಿ ದೃಶ್ಯೀಕರಿಸಬಹುದು, ಅದರೊಳಗೆ ಪ್ಲಮ್ಗಳು ಅಥವಾ ಬೀಜಗಳು (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು) ಹುದುಗಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ. ಈ ಮಾದರಿಯ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯವೆಂದರೆ ಪರಮಾಣುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಪರಮಾಣುವಿನಾದ್ಯಂತ ಸಮವಾಗಿ ವಿತರಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಮಾದರಿಯು ಪರಮಾಣುವಿನ ಒಟ್ಟಾರೆ ತಟಸ್ಥತೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು, ಆದರೆ ನಂತರದ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರಲಿಲ್ಲ. ವಾಯುಗಳ ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ ವಹನದ ಬಗ್ಗೆ ಅವರ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮತ್ತು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ತನಿಖೆಗಳಿಗಾಗಿ ಥಾಮ್ಸನ್ಗೆ 1906 ರಲ್ಲಿ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ನೀಡಲಾಯಿತು.

ಹತ್ತೊಂಬತ್ತನೇ ಶತಮಾನದ ಉತ್ತರಾರ್ಧದಲ್ಲಿ, ಹಿಂದೆ ಉಲ್ಲೇಖಿಸಿದವುಗಳ ಜೊತೆಗೆ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಆವಿಷ್ಕರಿಸಲಾಯಿತು. ವಿಲ್ಹಾಲ್ಮ್ ರೋಂಟ್ಜೆನ್ (1845-1923) 1895 ರಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣ ನಳಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಹೊಡೆದಾಗ, ಕ್ಯಾಥ