محاكاة أنبوب أشعة المهبط

كيف تم حساب كتلة وشحنة الإلكترون؟

لم يتمكن طومسون من حساب الكتلة أو الشحنة بشكل منفصل، بل قام بحساب النسبة بينهما (e/m).

أثر بمجال كهربائي (E) يولد قوة كهربائية F_e = qE
أثر بمجال مغناطيسي (B) يولد قوة مغناطيسية F_m = qvB
قام بضبط المجالين لتكون القوتان متعاكستين (الإشارات مختلفة) ومتساويتين بالمقدار، فيسير الشعاع السالب في خط مستقيم دون انحراف.
بمساواة القوتين: qE = qvB ينتج أن السرعة v = E/B
بمعلومية السرعة والانحراف الكلي، استنتج النسبة:
e / m ≈ 1.758 × 10¹¹ C/kg

بعد تجربة طومسون، جاء العالم روبرت ميليكان وقام بتجربة قطرة الزيت الشهيرة.

قام بموازنة قوة الجاذبية للأسفل مع القوة الكهربائية للأعلى لقطرات زيت مشحونة.
وجد أن شحنة أي قطرة هي دائماً مضاعفات صحيحة لقيمة أساسية تمثل شحنة إلكترون واحد.
النتيجة كانت إيجاد مقدار شحنة الإلكترون الأساسية (إشارة سالبة للإلكترون):
e = 1.602 × 10^-19 C

الآن، وبمعرفة الشحنة من (ميليكان) والنسبة من (طومسون)، أصبحت عملية حساب الكتلة عملية رياضية بسيطة.

m = e / (e/m)

m = (1.602 × 10^-19) / (1.758 × 10¹¹)

m ≈ 9.109 × 10^-31 kg