1、第十八章 原子结构,第一节 电子的发现,19世纪是电磁学大发展的时期, 到七、八十年代电气工业开始有了发展, 发电机、变压器和高压输电线路逐步在生产中得到应用，然而，漏电和放电损耗非常严重，成了亟待解决的问题。同时，电气照明也吸引了许多科学家的注意。这些问题都涉及低压气体放电现象，于是，人们竞相研究与低压气体发电现象有关的问题。,电子的发现,阴极射线是德国物理学家J.普吕克尔在1858年利用低压气体放电管研究气体放电时发现的 .阴极射线是低压气体放电过程中出现的一种奇特现象，对其本性的研究导致了英国学派的微粒说和德国学派的以太论。,阴极射线,阴极射线,阴极射线 Cathode ray,J.J
2、汤姆孙 J.J Thomson 1857 1940 英国,赫兹 H.Rudolf Hertz 1857 1894 德国,认为阴极射线是一种“电磁波”,认为阴极射线是一种“高速粒子”,PK,1897年J.J.汤姆孙根据放电管中的阴极射线在电磁场和磁场作用下的轨迹确定阴极射线中的粒子带负电，并测出其荷质比，这在一定意义上是历史上第一次发现电子，12年后R.A.密立根用油滴实验测出了电子的电荷。,电子的发现,1856-1940英国剑桥大学实验物理学家,电子的发现,实验装置,认识实验装置的作用，分析阴极射线的运动情况。（1）K、A部分产生阴极射线 （2）A、B只让水平运动的阴极射线通过 （3）D1、D
3、2之间加电场或磁场检测阴极射线是否带电和带电性质 （4）荧光屏显示阴极射线到达的位置，对阴极射线的偏转做定量的测定,1. 当金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转，射在屏上P1点。施加电场E之后，射线发生偏转并射到屏上P2处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电荷？,实验步骤：,2. 如果要抵消阴极射线的偏转，使它从P2点回到 P1，需要在两块金属板之间的区域再施加一个大 小、方向合适的磁场。这个磁场的方向是？写出此时每个阴极射线微粒（质量为m，速度为 v）受到的洛仑兹力和电场力。你能求出阴极射线的速度v的表达式吗？,实验步骤：,3.求出阴极射线的速度v=?由于金属板D1、D2间的距离是已
4、知的，两板间的电压是可测量的，所以两板间的电场强度E也是已知量。磁感应强度B可以由电流的大小算出，同样按已知量处理。,4. 如果去掉D1、D2间的电场E，只保留磁场B，磁场方向与射线运动方向垂直。阴极射线在有磁场的区域将会形成一个半径为r的圆弧(r可以通过P3的位置算出) 。此时，组成阴极射线的粒子做圆周运动的向心力就是_力。,1897年，汤姆孙得出阴极射线的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷。 利用单独的电场或者磁场使带电的阴极射线发生偏转，能否计算阴极射线的比荷？,不同材料做阴极实验 当汤姆孙在测定比荷实验时发现，用不同材料的阴极做实验，所发出射线的粒子都有相同的比荷，这表明什么？
5、 这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。,实验结论,电子的发现汤姆孙,1. 测阴极射线的电荷,2. 使阴极射线在静电场中偏转。,正离子的轰击,紫外线照射,放射性物质,电子,金属受热,J.J 汤姆孙(英国) 1857 1940,1889年4月30日，J.J.汤姆孙正式宣布发现电子;电子的发现，结束了关于阴极射线本质的争论;由于J.J.汤姆孙的杰出贡献，1906年他获得诺贝尔物理学奖。,密立根油滴实验 美国科学家密立根又精确地测定了电子的电量：e=1.60221019 C 根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为：m=9.10941031 kg 质子质量与电子质量的比值：,密立根 (美国) Robert A.Millikan 1868年1953年,阴极射线应用,电子示波器中的示波管、电视的显像管、电子显微镜等都是利用阴极射线在电磁场作用下偏转、聚焦以及能使被照射的某些物质,如硫化锌发荧光的性质工作的.高速的阴极射线打在某些金属靶极上能产生X射线，可用于研究物质的晶体结构。阴极射线还可直接用于切割、熔化、焊接等。,在19世纪末年，物理学有三项重大的实验发现，这就是X射线、放射性和电子。电子的发现具有更伟大的意义，因为这一事件使人们认识到自然界还有比原子更小的实物。电子的发现打开了通向原子物理学的大门 ,人们开始研究原子的结构 .,
