電子の質量について

質問

電子の質量が9.1×10＾－31ｋｇであることはいつ頃、誰が、どのようにして求めたのでしょう。
この辺りを説明した物理の教科書を見たことがありません。
大学の物理学部ではちゃんと教えているのでしょうか。

回答No.5

BookerL

話は収束しているようですが、横から一言。

電子の質量は「比電荷の測定」と「電気素量の測定」の二つから出てくることは＃１さんの回答で完璧です。

＞この辺りを説明した物理の教科書を見たことがありません。

これは高校の物理で学習する範囲です。可能なら高校の「物理II」の教科書を見てください。

＞大学の物理学部ではちゃんと教えているのでしょうか。

高校で学習済み、ということで「ちゃんと」教えたりなしないかも知れませんね。

回答No.4

crosukekun

どのような真意で質問されいるのか分かりませんが、このようなことは、電子の質量だけに限ったことではないと思います。
必要最小限しか教えないでしょう。

このような疑問は、投げかけてもよいですが、回答者に反論するのは良いですが、文句を言っても始まりません。
納得いくまで、自身で調べ、考え、検証するしかないと思うのですが、如何でしょうか。

お礼

＞このような疑問は、投げかけてもよいですが、回答者に反論するのは良いですが、文句を言っても始まりません。

私は回答者に文句など言ってはおりません。
回答者の方には感謝しております。
ただ感じた事を述べたまででして。

＞納得いくまで、自身で調べ、考え、検証するしかないと思うのですが、如何でしょうか。

基本はそうなのですが、訊いて解決の糸口とか方向性が絞られるということもあるわけです。
例えばここで出てきたミリカンの油滴実験などがそうです。
昔の人の苦労がうかがえます。

補足

本日はいろいろありまして、充実した一日になりました。

回答No.3

rnakamra

> 油滴の中に電子が１００万個あったらどうなりましょうか？

少し電圧を掛けただけで非常に大きな加速度を持つため測定の対象となりません。
適度な帯電をしているものを測定の対象として選びます。
もちろん、数個程度では正確な測定は出来ませんのでそれなりの数の油滴を測定することになります。

＞油滴の中に何個の電子が含まれているのか分らないのに、どうしてその公約数を求めることができるのでしょうか。

わからないからこそ公約数を取るのです。最初から何個含まれているかわかっているのなら、油滴の持つ電荷/個数　ですぐに電子素量はわかります。

互除法を使えば最初からeを求めることもできますが、測定に誤差があるためなかなかうまくいかないかもしれません。このような場合は、最初に"何個あるか"を求めたほうがわかりやすいでしょう。

例えば得られたデータがa*e:4.806,b*e:11.21４.c*e:16.02 (a,b,cは自然数)であったとすれば、b/a,c/aを計算すると
b/a=2.333=7/3
c/a=3.333=10/3
(実際には測定に誤差があるためここまで正確には割り切れないが近い値にはなる。)
となり、a:b:c=3:7:10となることがわかります。
もちろんこのデータだけではa=3,b=7,c=10とはわからないのですが(例えばa=6,b=14,c=20としても条件を満たす)、サンプル数を増やしてもa/2というデータが得られないとなるとa=3と推定できます。(a=6であれば(a/2)*e=2.403　となるデータが得られるはずである)

お礼

およそ物理の実験の中でミリカンの油滴実験ほど頼りないものは無いのではないかと感じるのは私だけでしょうか。

もっともミリカンの油滴実験が他の方法による実験結果と符合するのであれば良いのですが。

回答No.2

rnakamra

> 油滴の電荷を電子の電荷とする理由が全く理解できません。

詳しくは"ミリカンの油滴実験"で検索してみましょう。

この実験では電子の電荷がそのまま得られるのではなく、油滴に付着したイオンの総電荷量が得られます。
総電荷量は電子の電荷の整数倍になりますので、複数の試験で得られた値の公約数を求めることで電子の電荷を得ることが出来ます。

比電荷を得る試験はブラウン管の動作原理と同じ。電子線に電場を掛けると電子の加速度が電界と比電荷の積に比例することから得ることが出来ます。

お礼

解答有難うございます。

しかしながら、いまだに全く判りません。

油滴の中に何個の電子が含まれているのか分らないのに、どうしてその公約数を求めることができるのでしょうか。
ミリカンの実験に使われた油滴の分子構造は考えないのでしょうか。

補足

＞総電荷量は電子の電荷の整数倍になりますので・・・

しかし、油滴の中に電子が１００万個あったらどうなりましょうか？

回答No.1

rnakamra

電子の質量は電子の電荷を比電荷で割れば出てきます。

先ず最初に比電荷が陰極線の研究で得られました。これは電子の発見の際にはすぐにわかったことです。

電子の電荷はミリカンの油滴実験で得られました。1909年のことです。

>大学の物理学部ではちゃんと教えているのでしょうか。

何でそんなことを教える必要があるのでしょうか。
別に歴史的な経緯など知らなくても良いではありませんか。

お礼

電子についてはあまりに疑問が多すぎます。
そもそもどのようにして電子１個を抽出し、その電気量と質量を測るのかとか。
電子の大きさはどれくらいかとか。
電子はどのような形状をしているのか、丸いのか、四角いのか、三角なのかとかいろいろあるわけです。

まあ物理学なので、9.1×10＾-31kgを導き出す計算式とその根拠が示されないと納得はできませんね。

補足

油滴の電荷を電子の電荷とする理由が全く理解できません。