第一节电子的发现

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,物理选修,3-5,第十八章 原子的结构,科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验。有时一条腿走在前面，有时另一条腿走在前面。但只有使用两条腿，才能前进。,密立根,这美丽的灯光背后蕴含着怎样的物理规律呢？,这美丽的灯光背后蕴含着怎样的物理规律呢？,第一节 电子的发现,物理选修,3-5,第十八章 原子的结构,19,世纪末，在对气体放电现象的研究中，科学家发现了电子。,8,原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的。,早在,1858,年，德国物理学家普吕克尔利用低压气体放电管研究气体放电时发现一种奇特的现象。,1876,年德国物理学家戈德斯坦研究后命名为,阴极射线,阴极射线,阴极射线的本质,一种认为阴极射线像,X,射线一样是电磁辐射,一种认为阴极射线,是带电微粒,思考,1,：电磁辐射和带电微粒最大的区别是什么？,思考,2,：,根据带电粒子在电磁场中的运动规律，你知道哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷的正负号？,英国物理学家,J.J.,汤姆孙,自,1890,年起开始研究，,对阴极射线,进行了一系列的实验研究。他认为阴极射线是带电粒子流。,实验验证,在真空度高的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极。对于真空度不高的放电管来说，粒子还可能来自管中的气体。,汤姆孙的气体放电管的示意图,带电粒子的电荷量与其质量之比,比荷,q/m,，是一个重要的物理量。根据带电粒子在电场和磁场中受力的情况，可以得出组成阴极射线的微粒的比荷。建议你依照下面的提示自己算一算。,1.,当金属板,D,1,、,D,2,之间未加电场时，射线不偏转，射在屏上,P,1,点。施加电场,E,之后，射线发生偏转并射到屏上,P,2,处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电荷？,(P48,思考与讨论,),2- 3- 4-,汤姆孙的气体放电管的示意图,负电,2.,如果要抵消阴极射线的偏转，使它从,P,2,点回到,P,1,，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？,汤姆孙的气体放电管的示意图,3.,由于金属板,D,、,F,间的距离是已知的，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,E,=?,。磁感应强度,B,可以由电流的大小算出，同样按已知量处理。,汤姆孙的气体放电管的示意图,4.,如果去掉,D,1,、,D,2,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,P,3,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。,汤姆孙的气体放电管的示意图,实验结论,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,。,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？,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,。,荷质比约为质子（氢离子）比荷的,2000,倍。,是电荷比质子大？还是质量比质子小？,汤姆孙猜测：这可能表示阴极射线粒子电荷量的大小与一个氢离子一样，而质量比氢离子小得多。,后来汤姆孙测得了这种粒子的电荷量与氢离子电荷量大致相同，由此可以看出他当初的猜测是正确的。后来阴极射线的粒子被称为,电子,实验结论分析,进一步拓展研究对象：用不同的材料做成的阴极做实验，做光电效应实验、热离子发射效应实验、,射线（研究对象,普遍化,）。,电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。,电子,美国科学家,密立根,又精确地测定了电子的电量：,e=1.602210,19,C,根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为：,m=9.109410,31,kg,质子质量与电子质量的比值：,练习：,P50,问题与练习第,4,题,在科学研究中只做实验是不够的，创造性的发现需要深刻的洞察力。,