Існування частинок, що мають найменший електричний заряд, доведено багатьма дослідами. Розглянемо досліди, проведені радянським вченим А. Ф. Іоффе і, незалежно від нього, американським вченим Р. Міллікеном.
Ознайомимося спочатку з фізичним явищем, яке використано в цих дослідах. Це явище полягає в тому, що під дією світла (особливо ультрафіолетового 1) негативний: заряд тіла зменшується. Наприклад, цинкова пластинка, заряджена негативно, розряджається під дією ультрафіолетового світла (рис. 220).
На малюнку 221 зображено установка, використана в досвіді А. Ф. Іоффе. У закритій посудині знаходилися дві металеві пластини П, розташовані горизонтально. З камери A через отвір 0 в простір між пластинами потрапляли дрібні заряджені порошинки цинку. Ці пилинки спостерігали в мікроскоп.
1. Ультрафіолетове випромінювання - це те саме випромінювання, яке викликає засмагу шкіри людини; воно є не тільки в сонячному світлі, але і в світі спеціальних електричних ламп.
Покладемо, що порошинка k заряджена негативно. Під дією сили тяжіння FT вона почне падати вниз. Але її падіння можна затримати, якщо нижню пластину, зарядити негативним зарядом, а верхню - позитивним. В електричному полі між пластинами на порошинку стане діяти електрична сила Fел. Ця сила пропорційна заряду порошинки: чим більше заряд у порошинки, тим більше буде і сила Fел; діюча на неї. Можна так зарядити пластини, що ця сила врівноважує силу тяжіння: Fел = FT. При цих умовах порошинка буде перебувати в рівновазі як завгодно довго. Потім негативний заряд пилинки зменшували, діючи на неї ультрафіолетовим світлом. Порошинка починала падати, так як сила Fел. діяла на неї, зменшувалася внаслідок зменшення заряду порошинки. Повідомляючи пластин додатковий заряд, і цим посилюючи електричне поле між пластинами, порошинку знову зупиняли. Так надходили кілька разів.
Іоффе Абрам Федорович (1880- 1960) - радянський фізик, академік. Йому належить ряд відкриттів в області вчення про твердому тілі, діелектриках і напівпровідниках. А. Ф, Іоффе є одним з великих організаторів фізичних досліджень в СРСР.
Досліди показали, що при цьому всі зміни заряду порошинки були в ціле число раз (т. Е. В 2,3, 4, 5 і т. Д.) Більше початкового заряду порошинки. Отже, заряд пилинки змінювався певними порціями. З цього досвіду А. Ф. Іоффе зробив наступний висновок: «При висвітленні ультрафіолетовим світлом порошинка втрачає негативний заряд не безперервно, а окремими порціями. Заряд порошинки завжди виражається цілими кратними значеннями елементарного заряду е 0. Але заряд з пилинки йде разом з часткою речовини. Отже, в природі існує така частинка речовини, яка має найменший заряд, далі вже не подільний. Цю частку назвали електроном ».
Значення заряду електрона вперше визначив Р. Міллікен. У своїх дослідах він користувався дрібними крапельками масла, спостерігаючи за їх рухом в електричному полі.
Маса електрона виявилася рівною 9,1 • 10 -28 г, вона в 3700 разів менша за масу молекули водню, найменшою з усіх молекул. Електричний заряд - одне з основних властивостей електрона. Не можна уявити, що цей заряд можна «зняти» з електрона, він є невіддільним властивістю електрона. Електрон - частинка з найменшим негативним зарядом.
Вправа. В описаному досвіді нижню пластину зарядили негативно. Що знаходиться раніше в рівновазі крапля стала рухатися вгору. Як змінився її заряд? Збільшилася чи зменшилася кількість електронів на ній?