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전자
전자가 발견되고 그 전하량과 질량이 측정된 것은 원자론과 중요한 관련이 있다.
왜냐하면 1833년에 M.패러데이가 처음으로 인식했듯이 전기분해에서는 질량의 이동과 전하의 이동 사이에 밀접한 관계가 있기 때문이다. 전기분해법에 의해서 어떤 원소의 1g 원자량을 석출하기 위해서는 1패러데이라고 하는 일정량의 전기량을 통과시킬 필요가 있다. 이 사실은 전기도 원자론적이라는 것, 그리고 전기분해시에 원자가 기본 전하량 또는 그 정수배를 운반한다는 것의 증거가 된다.
만약 이 기본 전하량이 전자와 같다는 것이 입증되면 그것을 원자의 실재성을 입증하는 데 사용할 수 있을 것이다.
전자의 전하와 같은 전기량이 단위 전기량이라는 것은 전기분해뿐만 아니라 기체를 통한 전기전도에서도 확인되었다. 두 과정에서 모두 양과 음의 대전체가 모두 존재한다는 것이 밝혀졌다. 진공에서의 기체방전에서 자기장과 전기장에 의해서 진로가 변하는 것을 이용하여 이 대전체의 전하 대 질량의 비(비전하)를 결정할 수 있다.
J. J. 톰슨은 1897년에 음의 대전체는 고립된 전자라는 것을 증명했다. 1898년 독일의 물리학자 빌헬름 빈이 실행한 양극선 연구에 의해서 양의 대전체의 비전하는 전자의 비전하값보다 1,000배나 크며, 전기분해에서 발견된 양의 대전체의 비전하와 비슷하고 방전관 내의 기체의 성질에 의해서 결정된다는 것이 밝혀졌다. 이 사실은 전류의 양의 부분이 개별 원자 또는 분자에 의해서 운반된다는 것이 매우 유력하다는 증거였다.
방사능
더욱 직접적이고 명확한 증거는 방사능으로부터 얻어졌다.
1903년에 J. 엘스터, H. 가이텔, W. 크룩스는 방사성 물질에서 나오는 알파선이 황화아연의 형광판에 충돌하면, 각각 분명하게 구별되는 형광을 발하는 것을 관측했다. 같은 해에 러더퍼드 및 그와 독립적으로 T. 데 쿠드르는 전자기장 내에서의 알파선의 휘어짐을 관측하여, 그 비전하가 수소방전관 내에서 만들어진 양극선의 비전하와 비슷하다는 것을 보였다.
브라운 운동
방사능과 전기 현상은 정상 상태에 있는 보통의 물질이 입자구조를 가지고 있다는 것의 완전한 증명은 아니라는 반론이 제기되었는데, 1908년에는 그러한 반론의 근거가 제거되었다.
그해에 장 페랭은 아인슈타인이 1905년에 제창한 이론에 의거하여 미립자를 유체 속에 넣었을 경우에 그것이 받는 끊임없는 운동에 관해서 상세하게 연구했다(페랭). 이 운동은 1827년에 이것을 처음으로 연구한 브라운을 기념하여 브라운 운동이라고 한다.
브라운 운동은 미립자가 더욱 작은 유체분자로부터 받는 충격의 직접적인 결과로 해석할 수 있다. 이러한 해석은 1877년경에 이미 제창되었지만, 이 운동을 물체 운동론의 기초로도 삼을 수 있다는 것을 보인 사람은 아인슈타인과 페랭이었다.
이 사실이 밝혀진 후에는 원자의 실재성에 관한 문제는 과학적이기보다는 오히려 철학적 문제로 되었다. 그러나 다행히도 수년 후에 X선을 사용하여 결정고체 내의 원자의 규칙적인 배열이 해명되어 원자간 거리를 직접적으로 측정할 수 있게 되었다. 이러한 측정으로 결정의 일정한 부피 내에 있는 원자수를 실제로 계산할 수 있었으며, 아보가드로 수를 결정하는 가장 정확한 기초가 되었다.
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