శూన్యం
ఏర్పడ్డ నాళంలో ప్లకర్ రెండు ఎలక్‌ట్రోడ్ లని దూర్చాడు. అలా చేసినప్పుడు గాలి లోపలికి ప్రవేశించి శూన్యం కలుషితం కాకుండా జాగ్రత్త పడ్డాడు. ఆ రెండు ఎలక్‌ట్రోడ్ ల మధ్య విద్యుత్ పొటిన్షియల్ ని ఏర్పాటు చేశాడు. అలా చేసినప్పుడు రెండు ఎలక్‌ట్రోడ్ ల మధ్య విద్యుత్తు ప్రవహించింది. శూన్య నాళం లోంచి విద్యుత్తు ప్రవహించినప్పుడు లోపలి నుండి ఏదో చిత్రమైన కాంతి వెలువడింది. లోపలి శూన్యం ఎంత శుద్ధంగా ఉందన్న దాని బట్టి అలా పుట్టే కాంతి ఆధారపడుతుంది. శూన్యం చాలా శుద్ధంగా ఉంటే కాంతి త్వరగా అంతరించిపోతుంది. కాని నాళం యొక్క గాజు గోడల నుండి చిత్రమైన ఆకుపచ్చ కాంతి వెలువడడం కనిపించింది.
ఇలా
వుండగా 1875 కల్లా ఇంగ్లీష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త విలియమ్ క్రూక్స్ (1832-1919) మరింత సమర్థవంతమైన శూన్య నాళాన్ని రూపొందించాడు. దీన్ని క్రూక్స్ నాళం అంటారు. దీని సహాయంతో శూన్యంలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మరింత సులభంగా శోధించొచ్చు. ఆ నాళంలో విద్యుత్తు కాథోడ్ నుండి బయల్దేరి ఆనోడ్ వరకు ప్రయాణించి, ఆనోడ్ కి చుట్టుపక్కల ఉండే అద్దం మీద పడి అక్కడ ప్రకాశాన్ని పుట్టిస్తోంది. ఈ సత్యాన్ని ప్రదర్శించడం కోసం క్రూక్స్ ప్రవాహం బాటకి అడ్డుపడేలా ఓ లోహపు పలకని ఉంచాడు. లోహపు పలక అడ్డురావడం వల్ల దాని వెనుక దాని
“నీడ”
పడుతోందని క్రూక్స్ ప్రదర్శించాడు. నీడ పడినంత మేరకు గాజు గోడల మీద కాంతి పుట్టకపోవడం విశేషం.
(* పద్దెనిమిదవ, పంతొమ్మిదవ శతాబ్దాలలో విద్యుత్తు మీద ప్రయోగాలు చేసిన శాస్త్రవేత్తలు, బెంజమిన్ ఫ్రాంక్లిన్ మొదలుకొని ఎందరో శాస్త్రవేత్తలు, విద్యుత్ ప్రవాహం ఎప్పుడూ ధన ధృవం నుండి ఋణ ధృవం దిక్కుగా ప్రవహిస్తుందని తప్పుగా తలపోశారు. కాని ఈ నమ్మకం తప్పని, విదుత్తు ఋణ ధృవం నుండి ధన ధృవం వైపుగా ప్రవహిస్తుందన్నది వాస్తవమని క్రూక్స్ ప్రయోగాలలో తేలింది.)
క్రూక్స్
నాళం
అయితే
ఆ రోజుల్లో భౌతిక శాస్త్రవేత్తలకి విద్యుత్తు గురించి పెద్దగా తెలియదు. విద్యుత్ ప్రవాహంలో ఏముంటుంది, కాథోడ్ నుండి ఆనోడ్ వద్దకి ప్రవహించేది ఇంతకీ ఏమిటి? మొదలైన ప్రశ్నలకి సమాధానాలు లేవు. ఏదేమైనా అది సరళరేఖలో ప్రవహిస్తోంది. అందుకే దాని వల్ల పదునైన నీడ పడుతోంది. కనుక దాని లక్షణాల గురించె పెద్దగా తెలియకపోయినా అదేదో “కిరణం” అని మాత్రం స్పష్టంగా చెప్పొచ్చు. అందుకే 1876 లో జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త యూజెన్ గోల్డ‌స్టయిన్ (1850-1930) వీటికి “కాథోడ్ కిరణాలు” (cathode rays) అని పేరు పెట్టాడు.
కాథోడ్
కిరణాలు ఒక రకమైన కాంతి స్వరూపం అని మొదట్లో అందరూ అనుకున్నారు. కాంతి కనుక అందులో మరి సహజంగా తరంగాలు ఉండి ఉండాలి. తరంగాలు సరళరేఖల్లో ప్రసారం అవుతాయి. ఇక కాంతి తరంగాలు అయితే గురుత్వాకర్షణకి కూడా లోను కావు. కాని మరో విధంగా ఆలోచిస్తే కాథోడ్ కిరణాలలో ఉన్నది రేణువులేమో నని అనిపించింది. ఆ రేణువులు ఎంత తేలిగ్గా ఉన్నాయంటే, ఎంత వేగంగా కదులుతున్నాయంటే, గురుత్వానికి వాటి గమనం మీద పెద్దగా ప్రభావం ఉన్నట్టు లేదు. కొన్ని దశాబ్దాల పాటు వివాదం ఎటూ తేలకుండా సాగింది. ఆ వివాదంలో జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు తరంగ వాదాన్ని ఆశ్రయిస్తే, బ్రిటిష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు రేణువులని వాదించారు.
ఈ
రెండు సిద్ధాంతాల్లో ఏది నిజమో తేల్చుకోడానికి ఓ చిన్న పరిష్కారం కనిపించింది. అయస్కాంత ప్రభావం వల్ల కాథోడ్ కిరణాలు ఒక్క పక్కకి విచనలనం (deviation) చెందుతాయో
లేదో చూడాలి. కొన్ని రేణువులకి అయస్కాంత లక్షణాలు ఉంటాయి. లేదా విద్యుదావేశం ఉండొచ్చు. ఈ రెండు సందర్భాలలోను రేణువులు అయస్కాంత క్షేత్రంలో విచలనం చెందాలి. కాథోడ్ కిరణాలలో ఉన్నది నిజంగా తరంగాలే అయితే అయస్కాంత ప్రభావం వల్ల పెద్దగా విచలనం జరగదు.
అయస్కాంత
క్షేత్రంలో విచలనం జరుగుతుందని ప్లకర్ స్వయంగా ప్రయోగం చేసి ప్రదర్శించాడు. క్రూక్స్ కూడా ఆ విషయాన్ని సొంతంగా నిరూపించాడు. అయితే ఒక విషయం మాత్రం ఇంకా తేలలేదు. కాథోడ్ కిరణాలలో ఉన్నవి నిజంగా విద్యుదావేశం గల రేణువులే అయితే, విద్యుత్ క్షేత్రంలో కుడా అవి విచలనం చెందాలి. ఐతే మొదట్లో ఆ విషయాన్ని ఎవరూ నిరూపించలేదు.
ఆ
విషయాన్ని మొట్టమొదట 1897 లో బ్రిటిష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త జోసెఫ్ జాన్ థామ్సన్ (1856-1940) నిరూపించాడు. అతి శుద్ధమైన నిర్వాత నాళాలతో ప్రయోగాలు చేసి విద్యుత్ క్షేత్రంలో కాథోడ్ కిరణాల విచలనాన్ని ఇతడు నిరూపించాడు. ఆ విధంగా ఒక ముఖ్యమైన ఆధారం సమకూడింది. దాంతో కాథోడ్ కిరణాలు ఋణ విద్యుదావేశం గల రేణువులు అన్న విషయం ఋజువు అయ్యింది. ఒక ప్రత్యేక తీక్షణత గల అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఈ రేణువులు ఎంత మేరకు విచలనం చెందుతాయి అన్నది వాటి ద్రవ్యరాశి బట్టి, వాటి విద్యుదావేశాన్ని బట్టి ఆధారపడుతుంది. కనుక థామ్సన్ ఆ విచలనాన్ని కొలిచి దాని బట్టి ద్రవ్యరాశికి విద్యుదావేశానికి మధ్య నిష్పత్తిని కనుక్కోగలిగాడు. కాని ద్రవ్యరాశిని, విద్యుదావేశాన్ని వేరు వేరుగా అంచనా వెయ్యలేకపోయాడు.
జె.
జె. థామ్సన్
ఆ
రోజుల్లో మనకి తెలిసిన కనిష్ఠ ద్రవ్యరాశి హైడ్రోజన్ పరమాణువు. కాథోడ్ రేణువుల యొక్క ద్రవ్యరాశి హైడ్రోజన్ పరమాణు ద్రవ్యరాశితో సమానం అనుకుంటే, దాని విద్యుదావేశం మనకి అప్పట్లో తెలిసిన అతి చిన్న విద్యుదావేశం (హైడ్రోజన్ అయాను) కన్నా కొన్ని వందల రెట్లు ఎక్కువై ఉండాలి. అలా కాకుండా కాథోడ్ రేణువు యొక్క విద్యుదావేశం అప్పట్లో తెలిసిన కనిష్ఠ విద్యుదావేశం తో సమానం అనుకుంటే, దాని ద్రవ్యరాశి హైడ్రోజన్ పరమాణువు యొక్క ద్రవ్యరాశిలో కేవలం చిన్న భాగం మాత్రమే అవుతుంది. థామ్సన్ కనుక్కున్న ద్రవ్యరాశి-విద్యుదావేశం నిష్పత్తి సహాయంతో ఈ రెండు మార్గాంతరాలలో ఏది నిజమో తేల్చుకోవాలి.
(ఇంకా వుంది)
0 comments