Dalton atom kuramına göre. atom bir elementin kimyasal olarak birleşebilen temel birimi olarak tanımlanabilir. Dalton. atomu hem çok çok küçük hem de bölünemez olarak düşünmüştür. Oysa, 1850 li yıllarda başlayıp yirminci yüzyıla kadar uzanan araştırmalar, atomların bir içsel yapısı olduğunu, yani atomların atom altı tanecikler adı verilen daha da küçük taneciklerden oluştuğunu açıkça göstermiştir. Bu araştırmalar elektron, proton ve nötronların keşfine yol açmıştır.

1890 larda birçok bilim adamı radyasyon, yani enerjinin uzayda dalgalar halinde yayımlanması ve iletilmesi konusunda çalışmalar yapmıştır. Bu araştırmalardan elde edilen bilgiler atomun yapısını algılamamıza önemli katkı yapmıştır. Radyasyon olgusunu incelemek için kullanılan araçlardan biri, bu günkü televizyon tüpünün öncüsü olan katöt ışınları tüpüdür (Şekil 1). Katot ışınları tüpü havası hemen hemen tamamen boşaltılmış cam bir tüptür. Tüpte bulunan metal levhalar bir yüksek voltaj kaynağına bağlandığında, katot adı verilen eksi yüklü levha görünmeyen bir ışın yayımlar: bu katot ışını, anot adı verilen artı yüklü levhaya doğru çekilir ve orada bulunan delikten geçip tüpün diğer ucuna doğru hareket eder. Tüpün diğer ucunun yüzeyi özel bir maddeyle kaplanmıştır: katot ışını bu yüzeye çarptığında kuvvetli fluoresans, yani parlak bir ışık oluşur.

Bazı deneylerde katot ışını tüpünün dışına elektrik yüklü iki levha ve bir mıknatıs yerleştirilmiştir (Şekil 1). Manyetik alan etkisinde katot ışını A noktasına, elektrik alanı etkisinde C noktasına çarpar; manyetik ve elektrik alanları birbirlerinin etkisini giderecek şekilde dengelendiğinde veya bu alanlar uzaklaştırıldığında ise katot ışını B noktasına çarpar. Elektromanyetik kurama göre, hareket halinde olan yüklü bir tanecik bir mıknatıs gibi davranır ve içinden geçtiği elektrik veya manyetik alanla etkileşir.

(Şekil 1. Katot ışınlarının hareket ettiği yöne dik konumda bir elektrik alanı ve dışsal manyetik alan bulunan bir katot tüpü. N ve S mıknatısın kuzey ve güney kutuplarını göstermektedir. Katot ışınları manyetik alanın etkisinde tüpiin sonundaki A noktasına, elektrik alanın etkisinde C noktasına, bu alanlar bulunmadığı zaman ya da birbirini yok ettiği zaman ise B noktasına çarpar.)

Katot ışını artı yüklü levhaya doğru çekilip eksi yüklü levha tarafından itildiği için, bu ışının eksi yüklü taneciklerden oluşması gerekir. Bu eksi yüklü tanecikleri elektron olarak tanımlarız. Şekil 2 bir mıknatısın katot ışınına etkisini göstermektedir.

Bir İngiliz fizikçisi olan J. J. Thomson, katot ışını tüpü ve elektromanyetik kuram hakkındaki bilgilerini kullanarak, tek bir elektronun elektriksel yükünün elektronun kütlesine oranını saptamıştır. Thomson’un bulduğu rakam – 1,76 X 108 C/g dır. Burada C elektrik yükü birimi olan coulomb’dur. Daha sonra, Amerikan fizikçi R. A. Millikan, 1908 ile 1917 yılları arasında yaptığı deneylerde, bir elektronun yükünün -1,6022 X 10 19 C olduğunu bulmuş ve bu verilerden bir elektronun kütlesini aşağıdaki gibi hesaplamıştır:

Görüldüğü gibi, elektronun kütlesi çok çok küçük bir kütledir.

(Şekil 2. (a) Bir boşalma tüpünde oluşturulan katot ışını katottan (soldan) anoda (sağa) doğru hareket halindedir. Katot ışını gözle görülemediği halde, cam üzerine kaplanmış çinko sülfür tabakasının fluoresansı sayesinde yeşil renkli görünür, b) Bir mıknatısın kuzey kutbu yaklaştırıldığında, katot ışını aşağıya sapar, diğer kutup yaklaştırılırca ters yöne sapar.)

Kaynak: Genel Kimya, Raymond Chang.