La fisica dei corpuscoli/Capitolo 5/5

by Giuseppe Gianfranceschi

Capitolo 5 - La carica elettrica degli elettroni

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Giuseppe Gianfranceschi - La Fisica dei Corpuscoli (1920)

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5. — La carica elettrica degli elettroni. — Sappiamo che gli elettroni cadendo sopra un conduttore isolato gli comunicano una carica negativa. Questa carica si può facilmente misurare. Se dunque si potesse contare il numero degli elettroni caduti risulterebbe nota la carica unitaria. A questo si giunge tenendo conto della proprietà che hanno gli elettroni di divenire nuclei di condensazione del vapore acqueo. È noto che nell’aria umida sono i granelli di polvere sospesi che divengono centri intorno ai quali il vapor acqueo si condensa in goccioline e si precipita sotto forma di nebbia o di pioggia.

Se nell’aria non sono presenti granuli di polvere allora non avviene la precipitazione se non ad una forte supersaturazione di vapor acqueo. In questo caso però la presenza di corpuscoli elettrizzati ha lo stesso effetto che quella del pulviscolo, agevola la condensazione, e intorno a ciascun corpuscolo si forma una gocciolina di acqua. In questo modo gli elettroni, invisibili per se stessi, divengono visibili per la sferetta di acqua che s’è formata intorno ad essi.

L’esperienza dimostra che in tal caso le goccioline d’acqua hanno tutte le stesse dimensioni sicchè si potrà conoscere il numero delle goccioline dividendo la quantità di acqua precipitata per il volume di una gocciolina. Questo volume a sua volta può determinarsi dalla velocità di caduta delle goccioline stesse. Si sa che i corpi molto piccoli non cadono con moto uniformemente accelerato quando devono muoversi attraverso l’atmosfera. L’attrito che essi subiscono nell’attraversare l’aria fa sì che, acquistata una velocità massima, compatibile con l’attrito e con la gravità, essi la conservano quasi uniformemente. Lo Stokes ha dato per la velocità acquistata dai corpi leggeri in caduta questa formola

102)	$v\,=\,{\frac {2}{9}}\,{\frac {ga^{2}}{\mu }}$ .

dove g è la accelerazione della gravità costante per tutti i corpi, a il raggio del corpo o della gocciolina, $\mu$ il coefficiente di attrito interno dell’aria. Sostituendo per g e $\mu$ i valori che conosciamo, si può scrivere

103)	$v\,=\,1,28\,\times \,10^{6}\,a^{2}$ .

Ora è facile misurare sperimentalmente la velocità di caduta delle goccioline perchè il loro movimento si può seguire o ad occhio nudo o con un semplice microscopio, e così si può determinare il raggio della gocciolina. Noto il raggio è noto il volume, e noto il volume, come s’è detto, risulta noto il numero delle goccioline cadute. E se il numero degli elettroni presenti nel tubo, in cui l’esperienza si esegue, non è eccessivo, ogni elettrone è un centro di gocciolina, quindi il numero di queste è eguale al numero degli elettroni. Conosciuto questo, e misurata la carica totale che essi hanno trasportato, resta determinata la carica individuale, che è quello che si cercava. Questo metodo è quello seguito dal Thomson che per la prima volta determinò la carica elettrica degli elettroni. Il valore che egli trovò è il seguente

104)	$e\,=\,3,1\,\times \,10^{-10}$ u. e. s.

Dopo di lui anche C. T. R. Wilson ha misurato questa grandezza con un metodo di poco cambiato, ed ha ottenuto lo stesso risultato.

Anche questo valore è una costante per gli elettroni qualunque sia la loro origine.

Inoltre esso coincide con la quantità di elettricità trasportata da un ione elettrolitico monovalente, per es. da un atomo di idrogeno.