EUGEN GOLDSTEIN: ONTDEKKINGEN EN BIJDRAGEN - FYSIEK - 2026

Eugen Goldstein was een vooraanstaande Duitse natuurkundige, geboren in het huidige Polen in 1850. Zijn wetenschappelijk werk omvat experimenten met elektrische verschijnselen in gassen en kathodestralen.

Goldstein identificeerde het bestaan ​​van protonen als gelijke en tegengestelde ladingen aan elektronen. Deze ontdekking werd gedaan door experimenten met kathodestraalbuizen, in 1886.

Een bundel elektronen wordt van de kathode naar de anode geleid.

Een van zijn meest opmerkelijke erfenissen bestond uit de ontdekking van wat tegenwoordig bekend staat als protonen, samen met kanaalstralen, ook wel anodische of positieve stralen genoemd.

Was er een atomisch model van Goldstein?

Godlstein stelde geen atomisch model voor, hoewel zijn ontdekkingen de ontwikkeling van het atomaire model van Thomson mogelijk maakten.

Aan de andere kant wordt hij soms gecrediteerd als de ontdekker van het proton, dat hij waarnam in de vacuümbuizen waar hij kathodestralen observeerde. Ernest Rutherford wordt echter beschouwd als de ontdekker in de wetenschappelijke gemeenschap.

Kathodestraal experimenten

Crookes-buizen

Goldstein begon zijn experimenten met Crookes-buizen in de jaren 70. Vervolgens bracht hij wijzigingen aan in de structuur die William Crookes in de 19e eeuw ontwikkelde.

De basisstructuur van de Crookes-buis bestaat uit een lege buis van glas, waarin gassen circuleren. De druk van de gassen in de buis wordt geregeld door de afvoer van de lucht erin te matigen.

Het apparaat heeft twee metalen delen, een aan elk uiteinde, die als elektroden werken, en beide uiteinden zijn verbonden met externe spanningsbronnen.

Door de buis te elektrificeren, ioniseert de lucht en wordt deze een geleider van elektriciteit. Bijgevolg worden de gassen fluorescerend wanneer het circuit tussen de twee uiteinden van de buis wordt gesloten.

Crookes concludeerde dat dit fenomeen te wijten was aan het bestaan ​​van kathodestralen, dat wil zeggen elektronenstroom. Met dit experiment werd het bestaan ​​van elementaire deeltjes met een negatieve lading in de atomen aangetoond.

Modificatie van Crookes-buizen

Goldstein wijzigde de structuur van de Crookes-buis door verschillende perforaties toe te voegen aan een van de metalen kathodes in de buis.

Bovendien herhaalde hij het experiment met de aanpassing van de Crookes-buis, waardoor de spanning tussen de uiteinden van de buis werd verhoogd tot enkele duizenden volt.

Onder deze nieuwe configuratie ontdekte Goldstein dat de buis een nieuwe gloed uitstraalde vanaf het uiteinde van de buis dat was doorboord.

Het hoogtepunt is echter dat deze stralen in de tegenovergestelde richting van de kathodestralen bewogen en kanaalstralen werden genoemd.

Goldstein concludeerde dat, naast de kathodestralen, die van de kathode (negatieve lading) naar de anode (positieve lading) gingen, er nog een straal was die in de tegenovergestelde richting ging, dat wil zeggen van de anode naar de kathode van de gemodificeerde buis.

Bovendien was het gedrag van de deeltjes met betrekking tot hun elektrisch veld en magnetisch veld totaal tegengesteld aan dat van kathodestralen.

Deze nieuwe stroom werd door Goldstein gedoopt als kanaalstralen. Omdat de kanaalstralen in de tegenovergestelde richting van de kathodestralen reisden, concludeerde Goldstein dat de aard van hun elektrische lading ook het tegenovergestelde moet zijn. Dat wil zeggen, de kanaalstralen waren positief geladen.

Kanaalstralen

Kanaalstralen ontstaan ​​wanneer kathodestralen botsen met atomen in het gas dat zich in de reageerbuis bevindt.

Even geladen deeltjes stoten elkaar af. Uitgaande van deze basis stoten de elektronen van de kathodestraal de elektronen van de gasatomen af, en deze worden losgelaten uit hun oorspronkelijke formatie.

De gasatomen verliezen hun negatieve lading en worden positief geladen. Deze kationen worden aangetrokken door de negatieve elektrode van de buis, gezien de natuurlijke aantrekkingskracht tussen tegengestelde elektrische ladingen.

Goldstein noemde deze stralen "Kanalstrahlen" om te verwijzen naar de tegenhanger van kathodestralen. De positief geladen ionen waaruit de kanaalstralen bestaan, bewegen zich naar de geperforeerde kathode totdat ze erdoorheen gaan, gezien de aard van het experiment.

Vandaar dat dit type fenomeen in de wetenschappelijke wereld bekend staat als kanaalstralen, omdat ze door de bestaande perforatie in de kathode van de studiebuis gaan.

Modificatie van kathodebuizen

Evenzo droegen de essays van Eugen Godlstein aanzienlijk bij tot het verdiepen van technische noties over kathodestralen.

Door experimenten in geëvacueerde buizen, ontdekte Goldstein dat kathodestralen scherpe schaduwen van emissie loodrecht op het gebied dat door de kathode wordt bedekt, kunnen werpen.

Deze ontdekking was erg handig om het ontwerp van de kathodebuizen die tot nu toe werden gebruikt aan te passen en om holle kathodes in hun hoeken te plaatsen om gefocusseerde stralen te produceren die in de toekomst in een verscheidenheid aan toepassingen zouden worden gebruikt.

Kanaalstralen, ook wel anodische stralen of positieve stralen genoemd, zijn rechtstreeks afhankelijk van de fysisch-chemische eigenschappen van het gas dat zich in de buis bevindt.

Bijgevolg zal de relatie tussen de elektrische lading en de massa van de deeltjes verschillen, afhankelijk van de aard van het gas dat tijdens het experiment wordt gebruikt.

Met deze conclusie werd het feit verduidelijkt dat de deeltjes uit het inwendige van het gas kwamen en niet uit de anode van de geëlektrificeerde buis.

Goldstein bijdragen

Eerste stappen in de ontdekking van het proton

Gebaseerd op de zekerheid dat de elektrische lading van atomen neutraal is, zette Goldstein de eerste stappen om het bestaan ​​van positief geladen fundamentele deeltjes te verifiëren.

Fundamenten van moderne fysica

Goldsteins onderzoekswerk bracht de grondslagen van de moderne fysica met zich mee, aangezien de demonstratie van het bestaan ​​van kanaalstralen het mogelijk maakte om het idee te formaliseren dat atomen snel en met een specifiek bewegingspatroon bewogen.

Dit soort notie was de sleutel in wat nu bekend staat als atoomfysica, dat wil zeggen het veld van de fysica dat het gedrag en de eigenschappen van atomen in hun geheel bestudeert.

Isotopenstudie

Zo leidden Goldsteins analyses tot de studie van bijvoorbeeld isotopen, naast vele andere wetenschappelijke toepassingen die tegenwoordig volledig van kracht zijn.

De wetenschappelijke gemeenschap schrijft de ontdekking van het proton echter toe aan de Nieuw-Zeelandse chemicus en natuurkundige Ernest Rutherford in het midden van 1918.

De ontdekking van het proton, als tegenhanger van een elektron, legde de basis voor de constructie van het atomaire model dat we vandaag kennen.

Referenties

1. Canal Ray Experiment (2016). Hersteld van: byjus.com
2. De atoom- en atomaire modellen (zd) Hersteld van: recursostic.educacion.es
3. Eugen Goldstein (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Hersteld van: britannica.com
4. Eugen Goldstein (zd). Hersteld van: chemed.chem.purdue.edu
5. Proton (sf). Havana Cuba. Hersteld van: ecured.cu
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Eugen Goldstein. Hersteld van: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Crookes buis. Hersteld van: es.wikipedia.org