电子的发现dianzi de faxian
是由英国物理学家汤姆孙于1897年完成的。它证实了原子是由更小的微粒组成的,从而打破了原子是不可分割的、组成物质的最小基元的概念,推动了原子物理学的发展,使人们对物质结构的认识进入了一个新时代。
电子的发现源于对阴极射线的研究。19世纪后半期,科学家们在研究稀薄气体的放电时发现,当玻璃管内的气体足够稀薄时,阴极就发射出一种射线,它沿直线传播,撞击玻璃管壁上的荧光物质而发出绿色荧光。德国物理学家哥尔德施泰因用各种材料做成形状、大小都不同的阴极进行多次实验,确认这种射线是从阴极发出的,可随磁场偏转。并证明它不依赖阴极材料的性质,能引起一些化学变化等,并称这种射线为阴极射线。科学家们围绕阴极射线的本质问题展开了激烈的争论。一种观点认为阴极射线是由带电物质微粒组成的粒子流;另一种观点认为是以太振动。这种争论持续了十几年,到1897年由汤姆孙解决了。汤姆孙设计了巧妙的实验装置,做了一系列实验,无可辩驳地证明了阴极射线是由带负电荷的粒子组成的。1897年首次报告了他的研究结果,从而结束了以太振动说与粒子说之争。汤姆孙又进一步研究了阴极射线在电场和磁场中的偏转,把两种偏转结合起来求得了阴极射线粒子的速度和荷质比(e/m)。他还发现来自各种不同物质的阴极射线粒子都有相同的荷质比,这说明它们都是相同的粒子,是各种物质所共有的组成部分。汤姆孙根据他测得的阴极射线的荷质比是氢离子荷质比的近千倍,并与塞曼从光谱测量中求得的分子内带电粒子的荷质比同数量级这一事实,得出了阴极射线粒子比原子小的结论。并用带电粒子在饱和蒸汽中形成雾滴的现象,直接测量了光电效应中的粒子电荷。所测得的电荷大小与氢离子的电荷大小一样(同数量级),证明阴极射线粒子质量比原子小得多,不过是原子的一部分。后来,人们把阴极射线粒子改称“电子”。电子这个名词是在1891年由爱尔兰物理学家斯托尼提出的。但是,当时只是用来表示电荷的最小单位。1899年,汤姆孙明确提出了“电子的发现”,并引起强列反响,“电子”才逐渐被广泛使用。