汤姆生怎样发现电子

1. 汤姆生怎样发现电子

电子的发现和阴极射线的实验研究联系在一起的，而阴极射线的发现和研究又是以真空管放电现象开始的．早在1858年，德国物理学家普吕克在利用放电管研究气体放电时发现了阴极射线．普吕克利用真空泵，发现随着玻璃管内空气稀薄到一定程度时，管内放电逐渐消失，这时在阴极对面的玻璃管壁上出现了绿色荧光．当改变管外所加的磁场时，荧光的位置也会发生变化，可见，这种荧光是从阴极所发出的射线撞击玻璃管壁所产生的。

  阴极射线究竟是什么呢?在19世纪后30年中，许多物理学家投入了研究．当时英国物理学家克鲁克斯等人已经根据阴极射线在磁场中偏转的事实，提出阴极射线是带负电的微粒，根据偏转算出阴极射线粒子的荷质比(e／m)，要比氢离子的荷质比大1000倍之多．当时，赫兹和他的学生勒纳德，在阴极射线管中加了一个垂直于阴极射线的电场，企图观察它在电场中的偏转，为此他们认为阴极射线不带电．实际上当时是由于真空度还不高，建立不起静电场．

  J．J．汤姆生设计了新的阴极射线管(图1)，在电场作用下由阴极C发出的阴极射线，通过Α和B聚焦，从另一对电极D和E间的电场中穿过．右侧管壁上贴有供侧量偏转用的标尺．他重复了赫兹的电场偏转实验，开始也没有看见任何偏转．但他分析了不发生偏转的原因可能是电场建立不起来。于是，他利用当时最先进的真空技术获得高真空，终于使阴极射线在电场中发生了稳定的电偏转，从偏转方向也明确表明阴极射线是带负电的粒子．他还在管外加上了一个与电场和射线速度都垂直的磁场(此磁场由管外线圈产生)，当电场力eE与磁场的洛仑兹力evB相等时，可以使射线不发生偏转而打到管壁中央。经过推算可知，阴极射线粒子的荷质比e／m≈1011C／kg．通过进一步的实验，汤姆生发现用不同的物质材料或改变管内气体种类，测得射线粒子的荷质比e/m保持不变．可见这种粒子是各种材料中的普适成分。

  1898年，汤姆生又和他的学生们继续做直接测量带电粒子电量的研究．其中之一就是用威尔逊云室，测得了电子电荷是1．1x10-19C，并证明了电子的质量约是氢离子的千分之一．于是，汤姆生最终解开了阴极射线之谜．这以后不少科学家较精确地测量了电子的电荷值,其中有代表性的是美国科学家密立根，在1906年第一次测得电子电荷量e=l．34X10-19C，1913年最后测得e=1.59x10-19C．在当时条件下，这是一个高精度的测量值．近代精确的电子电荷量e=1.60217733(49)x10-19C(括号中的值是测量误差)．

2. 约瑟夫·约翰·汤姆逊的电子概述

电子是一种基本粒子，重量为质子的1/1836。电子围绕原子核做高速运动。电子通常排列在各个能量层上。当原子互相结合成为分子时，在最外层的电子便会由一原子移至另一原子或成为彼此共享的电子。这是由爱尔兰物理学家乔治·丁·斯通尼于1891年根据电的electric+-on“子”造的字，电子属于亚原子粒子中的轻子类。轻子被认为是构成物质的基本粒子之一，即其无法被分解为更小的粒子。它带有1/2自旋，即又是一种费米子（按照费米—狄拉克统计）。电子所带电荷为e=1.6×10的-19次方库仑，质量为9.10×10-31kg（0.51MeV/c2）。通常被表示为e-。电子的反粒子是正电子，它带有与电子相同的质量，自旋和等量的正电荷。物质的基本构成单位——原子是由电子、中子和质子三者共同组成。相对于中子和质子组成的原子核，电子的质量极小。质子的质量大约是电子的1840倍。当电子脱离原子核束缚在其它原子中自由移动时，其产生的净流动现象称为电流。静电是指当物体带有的电子多于或少于原子核的电量，导致正负电量不平衡的情况。当电子过剩时，称为物体带负电；而电子不足时，称为物体带正电。当正负电量平衡时，则称物体是电中性的。静电在我们日常生活中有很多应用方法，其中例子有喷墨打印机。电子是在1897年由剑桥大学的卡文迪许实验室的约瑟夫·汤姆逊在研究阴极射线时发现的。在都只能在核外摸索摸索，它被归于叫做轻子的低质量物质粒子族，被设成具有负值的单位电荷。电子块头小重量轻（比μ介子还轻205倍），被归在亚原子粒子中的轻子类。轻子是物质被划分的作为基本粒子的一类。电子带有1/2自旋，满足费米子的条件（按照费米—狄拉克统计）。电子在原子内做饶核运动，能量越大距核运动的轨迹越远，有电子运动的空间叫电子层。第一层最多可有2个电子，第二层最多可以有8个，第n层最多可容纳2n2个电子，最外层最多容纳8个电子，最后一层的电子数量决定物质的化学性质是否活泼，1、2电子为金属元素，3、4、5、6、7为非金属元素，8为稀有气体元素。物质的电子可以失去也可以得到，物质具有得电子的性质叫做氧化性，该物质为氧化剂；物质具有失电子的性质叫做还原性，该物质为还原剂。物质氧化性或还原性的强弱由得失电子难易决定，与得失电子多少无关。

3. 约瑟夫·约翰·汤姆生对电子的启发来源于哪里？

1896年，汤姆生受到英国科学促进会的邀请，来解决金属阴极能发出不同颜色的光这个问题。重任压在了他肩头，为了找到研究的突破口，他翻阅了与之相关的所有理论，结果发现法拉第在1834年总结电解定律时就已初步涉及到这个问题，这时他深受启发，猜想这种现象很可能就是未经证实过的电子。

4. 汤姆逊是怎样发现电子的？

汤姆生应用磁性弯曲技术，从测定阴极射线束的曲率半径着手，推导出阴极射线的质荷比e/m，式中，e为电荷值，m为质量。还证明了不论放电管中是什么气体，不管阴极是由什么材料做成的，其质荷比都相同，说明这种荷电的微粒是原子的一部分。于是汤姆生就提出，阴极射线是带负电的微粒子，玻璃发光的原因是由于这种微粒子以极大的动能冲击管壁而引起的。他把这种带负电的微粒子命名为“电子”。
伦琴的X射线的发现使气体电离有了一种新方法，提供了对气体离子行为的一种新的洞察能力。汤姆逊开始了那个方向的研究工作，这导致了对自由电子的研究。 在1897年，汤姆逊证实了阴极射线的微粒性，测量了粒子的速度和荷质比。汤姆逊在他的实验中使用的二个管子，射线从管中左边的阴极A发出，通过阳极B的一条缝进入第二个管子，可以用一磁铁使射线偏转而进入一种法拉第笼。收集到的电荷是负的。因此证明了阴极射线是带负电的粒子。类似的实验已被J佩兰在法国做过。在一个第二种类型的管子中，C所产生的阴极射线穿过接地的缝A和B，形成了一束狭窄的射线直射到管子的另一端。射线击中管子的电灯泡状端面的地方会有一小块磷光亮斑显现出来。 当汤姆逊将两块金属板E和D与电池的两端连结起来时，磷光斑移动了，证明了阴极射线被电场偏转。用一个与电场垂直的磁场，于是他能够用磁学的办法将射线偏转。磁偏转在以前曾被观察到过，但是，JJ．汤姆逊是第一个观察到电偏转的人。明显地缺少了阴极射线的电偏转，这是促使J．J．汤姆逊进行这项研究的首要因素。为什么在阴极射线被研究的几十年中没有人发现过电的偏转?原因是简单的：除非在阴极射线管里有一个好的真空，否则就建立不起电场。低真空是电导体，其中，静电场建立不起来。但是汤姆逊成功了，不仅用如图1．6的装置而且用其他两个装置也成功了。 剑桥大学
1897年8月，他写下了现在仍然十分有名的文章。在这篇论文里，他描述了“为了检验荷电粒子的理论”所做的实验，将他的测量结果应用到确定组成阴极射线的粒子的荷质比上去。从同样的实验中，他也导出了粒子的速度。这里是他的推理的一个摘要：由一给定电流携带的总电量Q等于它所有的粒子数N乘每一个粒子的电荷e： Ne=Q 然后，通过测量产生的热的办法来测量由粒子所传输的能量W，这个值必须等于质量为m、速 度为v的这些粒子的动能 1/2Nmυ2＝W 用磁学办法使粒子发生偏转，他知道： mv/e=Bp 这里p是轨道的曲率半径，B是磁场。因为能量，电量，磁场和曲率半径是可测量的，他能推 论出 e/m=2W/(Q2B2p2) 具有值2。3x1017(静电单位电量/克)，远大于电解法中离子的荷质比e/m。 在他1897年的文章中，汤姆逊叙述了另一个令人注意的观察结果：构成阴极射线的微粒都是一样的，与管内阴极或对阴极或气体的成份无关。这里有一个所有物质的普适成份。 稍后，在1899年，他使用他过去的学生C．T．R．威尔逊发展起来的技术和思想，分别测量了电子的电荷和质量。威尔逊已经注意到在适宜的环境下，电荷起着过饱和蒸汽的凝结核的作用。因为水会在它们上面冷凝，这有助于雾的形成。在这样一种由于电荷的存在而形成的雾里，人们可以根据小雾滴下落的速度而计量它们的体积，从沉淀的水的总量或根据最初的过饱和汽算出它们的数目。根据这个数据可以得到雾中所有的小滴子数。根据由雾所传输的总电荷(这是直接可测的)可以发现平均每一个小滴上的电荷与电子电荷相同。 卡文迪许实验室
在卡文迪许实验室做的这项工作，得到的电子电荷大约为3x10-10绝对静电单位。根据测量到的e/m值可以求得电子质量。 这个“落滴”法后来被R．A．密立根(RAMillikan)(1910)在美国加以改进。他不观察雾，而观察单个的微滴；他将此法变革为一个精确的方法，得到值为4．78x10-10esu的电子电荷。许多年以来，这一直是一个最好的直接测量值。然而在1929年，出乎每个人的意料，发现它竟然有百分之一的误差，比估计可能有的误差大得多。这个差异的起源在于对空气粘滞性的测量有毛病。今天所知的电子电荷值精确度为百万分之三，即4。803242x10-10esu；已知的精确度为百万分之六的e/m是5。272764X10-17esu/g。

电子的发现，按当时实际情况来说是重要的。但是，它却被发生在1895年底的另一项发现冲淡了。这项伟大的发现是由W．C．伦琴(1845—1923)取得的。伦琴由于他宣布了“一种新的射线”和表演了他的射线所能做的事情而使世界感到震惊。

5. 汤姆生发现了电子说明了什么

（1）汤姆生发现了电子说明原子是可分的，卢瑟福建立了原子的核式结构模型，盖尔曼提出质子和中子都是由被称为夸克的小微粒构成．
  （2）在干燥的头发上梳过的塑料梳子由于摩擦带了电．带电物体能吸引轻小物体．水流是轻小物体，故被带电的梳子吸引．
  （3）小纸条靠近水龙头流下的水流时，水流带动周围空气流动，使水流与纸条间的空气流动速度较快，压强较小，所以纸条被压向水流．这一现象能说明流体流速越大的位置压强越小．
  故答案为：原子；带电体具有吸引轻小物体的性质；偏向．

6. 约翰·汤姆逊是如何指出什么是电子的？

约翰·汤姆逊指出了：阴极射线粒子是一种质量大约是氢原子质量1／2000的带负电的粒子，它的带电量就是基本的电荷单位，它就是电子。

7. 汤姆孙哪年发现了电子？

Joseph John Thomson
英国物理学家J.J.汤姆孙
，1856-1940，英国物理学家，电子的发现者。因通过气体电传导性的研究，测出电子的电荷与质量的比值，1906年获诺贝尔物理学奖。
发现电子
最初，由于对麦克斯韦的电磁辐射理论感兴趣，他进行了阴极射线的研究。X射线的发现使人们对气体电离行为的考察更加深入，在阴极射线本质的争论中他明确支持粒子说。接着他用一个巧妙的实验成功地证实了阴极射线在电场和磁场中发生偏转──这是判定阴极射线确实是带电粒子的决定性证据。继而，他采用静电偏转力和磁场偏转力相抵消等方法确定阴极射线粒子的速度，测量出这些粒子的荷质比，并进一步测出它们的质量约为氢原子质量的1/1837。由此推断，阴极射线粒子比原子要小得多，可见这种粒子是组成一切原子的基本材料。汤姆孙于1907年4月30日宣布了他的发现。后来人们命名这种粒子为电子。电子是人类所认识的第一种基本粒子。此后，他又提出了“电子浸浮于均匀正电球”的原子结构模型（汤姆孙模型）。该模型虽然在后来被卢瑟福的核原子模型所替代，但它是建立原子结构模型的开端。1906年，由于汤姆孙对电子研究的重要贡献而被授予诺贝尔物理奖。1908年又被册封为爵士。
http://baike.baidu.com/view/367688.htm?fr=aladdin

8. 约瑟夫·汤姆生如何发现电子？

汤姆生（１８５６～１９４０）汤姆生，英国物理学家，出生于英格兰曼彻斯特。
１８８０年他毕业于剑桥大学三一学院。１９１８年他任三一学院的院长，后辞去卡文迪许实验室教授职务，任名誉教授，继续在卡文迪许实验室工作，并指导青年研究生。
汤姆生在气体放电方面进行过不少研究。１８９７年，通过对阴极射线的研究，他测定了电子的荷质比（电荷ｅ／质量ｍ），从实验中发现了电子的存在，这是汤姆生在科学上的最大贡献。后来他又发现电子的许多性质，指出电子既像气体中的导电体，又像原子中的组分。１９１２年，他通过对某些元素的极隧射线研究，指出存在同位素。汤姆生由于在物理学方面有重大贡献，于１９０６年获诺贝尔物理学奖。人类对基本粒子的认识可以追溯到２４００多年前。从古希腊的“原子论”到近代道尔顿的“新原子论”，都认为原子是构成物质的最小单位，是永恒不变而且不可分割的。千百年来，人们对此深信不疑。
然而，１８７９年，英国物理学家约瑟夫·汤姆生却发现了比原子更小的单位——电子。这一石破天惊的发现，打开了人类通往原子科学的大门，标志着人类对物质结构的认识进入了一个新的阶段。
在汤姆生发现电子之前，物理学家们在研究真空放电现象时发现了阴极射线。当时，对于阴极射线的本质是“光波”还是“微粒”，科学界展开了激烈的争论。２０多年之后，汤姆生以其杰出的实验令人信服地表明阴极射线是带负电的微粒。因为它在真空管中产生了偏移，被负极板排斥，为正极板所吸引。
１８７９年，汤姆生在皇家学会讲演中，介绍了他的实验背景。
首先，汤姆生认为“在气体中的电荷载体一定比普通的原子或分子要小”，因为它们比起原子或分子来更容易且更多地穿过气体。
其次，汤姆生认为“放电管中不管用什么气体，而电荷载体却都是一样的”。这一点也为事实所证明，不论真空管里是什么气体，射线在标准磁场作用下产生的偏移是一样的。
根据这些假说，汤姆生大胆推测，阴极射线中的电荷载体是一种普通的物质成分，它比元素原子还要小。
同年，汤姆生创造性地设计了一个杰出的实验。这项实验包括一个阴极作为射线源，两个金属栓带缝隙，以便产生良好的射线来。然后，通过保险丝连接玻璃管和两个金属板以及电池，使两板之间形成电场，并在玻璃管的圆球形一端产生阴极射线冲击的闪光。
实验的核心是测出了阴极射线的电荷与质量的比值（后来被称为电子的“荷质比”）。他所得到的数值比法拉第所测的最轻原子的荷质比大２０００倍。这就一举结束了长达２０多年的对阴极射线本质的争论，并合理地做出假说：存在着比元素原子还要小的一种物质状态。
汤姆生将这种带负电的阴极射线粒子称为“原始原子”，它的质量仅为氢离子质量的千分之一。
后来的物理学成果证明，汤姆生关于“比原子小”的“原始原子”的假说是对的。另一位著名的物理学家卢瑟福对此做了更科学具体的阐述，他用“核化原子”来解释，正电荷集中在原子的中心，形成沉重的原子核，而电子则环绕着它沿轨道旋转。最后，根据斯托尼的建议，将汤姆生发现的“物质的原始电子”普遍称做“电子”。
电子的发现，打开了现代物理学研究领域的大门，标志着人类对物质结构的认识进入了一个新的阶段。这不仅是物理学发展史上的一项划时代的重大发现，而且还具有极其深远的哲学意义。
电子的发现，使汤姆生获得了１９０６年度诺贝尔物理学奖。
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