电子-电子的发现阴极射线的发现

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1、§1.2电子—电子的发现(1)阴极射线的发现19世纪末在研究气体放电现象时发现了阴极射线。在低气压下(<1mm汞柱)，发生辉光放电的同时，发射阴极射线。争论:(1)电磁波；(2)带电原子(即离子)。克鲁克斯管§1.2电子—电子的发现(2)阴极射线的性质克鲁克斯(W.Crookes，1832-1919)和列纳德(P.Lenard，1862-1947)在19世纪末研究了这些射线的特性，发现射线沿直线传播、可以投射影子并且还携带充足的动量可使很轻的小转轮转动。1895年，佩兰用验电器(electrometer)收集电荷证明射线带负电。§1.2电子—电子的发现J.J.Thoms

2、on的实验利用旋转镜法测量了速度，1.9105m/s<<光速。类似佩兰的验电器实验，证明带负电。J.J.Thomson(1856-1940)争论:(1)电磁波；(2)带电原子(即离子)？新的带电粒子？电荷量q?质量m?§1.2电子—电子的发现(3)法拉第电解实验当时，对带电粒子的了解基本上来自电解实验。M.Faraday(1791-1867)Cu2+Cl-阴极Cu2++2Cl-阳极Cu2++2e=Cu2Cl--2e=Cl2§1.2电子—电子的发现设电极上析出的物质质量为M，通过的电量为q，发现：MqAFA克当量AAv/A是克原子量(1摩尔物质量)，v是化学

3、价。F=96484.6C=1法拉第法拉第电解定律电解1克当量的任何物质，所需的电量都相同，约为96484.6C。qqA有MAFFv§1.2电子—电子的发现若令v=1，即单价离子，则有：AF析出1摩尔单价离子所需的电量为96484.6C。1摩尔任何单价离子所携带的总电量均为96484.6C。按照原子分子假说1摩尔任何物质，粒子数都是NA有理由相信，每个单价离子所携带的电量均相等，设为e。且有：eFN/A而v价的离子所携带的电量为e的整数倍，即ve。§1.2电子—电子的发现"atomofelectricity"1874年，斯托尼利用按照分子运动论对N的估计值，A推

4、算出20G.J.Stoneye~10C(1826-1911)并指出应将电解实验中一个单价离子所带的电荷量作为一个“基本电荷”。1880年，亥姆霍兹指出，e是一个不可分割的电荷单元，“电荷的原子”。H.Helmholtz1891，斯托尼引入“electron”一词称谓“基本电荷”(1821-1894)§1.2电子—电子的发现J.J.Thomson的实验利用旋转镜法测量了速度，1.9105m/s<<光速。类似佩兰的验电器实验，证明带负电。J.J.Thomson(1856-1940)争论:(1)电磁波；(2)带电原子(即离子)？新的带电粒子？电荷量q?质量m?电荷质量比q

5、/m?§1.2电子—电子的发现(4)J.J.Thomson的荷质比q/m测量-+L+OChAB-lCrookestubeEB§1.2电子—电子的发现(4)J.J.Thomson的荷质比q/m测量JJThomsonscathoderaytubewithmagnetcoils,1897§1.2电子—电子的发现(4)J.J.Thomson的荷质比q/m测量-+LOhCABlE=0,B=0射线打在标尺的零点§1.2电子—电子的发现(4)J.J.Thomson的荷质比q/m测量-+L+OChAB-lE0,

6、B0加上垂直纸面向里的磁场和由上而下的电场，调节大小，使电场力和磁场力抵消，射线仍然打在零点。FqEE‖vEB/vv是阴极射线粒子的速度FqvBB§1.2电子—电子的发现(4)J.J.Thomson的荷质比q/m测量-+LvOCvhABlE=0,B0撤掉电场，只加磁场，射线向下偏转，偏转量为h。qvBlqlB经过偏转板，粒子获得垂直速度：vatmvm所以hvqlBEqlB2qhEhV/22LvmBmEmlLBdlLB§1.2电子—电子的发现(4)J.J.Thomson的荷质比q/m测量1897年，J.

7、J.Thomson测量结果：q/m=7.61010C/kg现代值q/m=1.7591011C/kg带电原子(离子)的荷质比，如H+q/m=9.57107C/kg~1/1000(q/m)H阳极射线管§1.2电子—电子的发现阴极射线粒子带有千倍基本电荷e的负带电全新的粒子，带-e电荷，质原子。量是氢原子的千倍。P.Lenard(1862-1947)1893年，列纳德在阴极射线末端镶嵌了一块m厚度的铝箔作窗口，发现射线可以穿透，并使几厘米外的荧光屏发光。§1.2电子—电子的发现阴极射线粒子是一种全新的粒子，所带的电荷量与H正离子的电荷量