第1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,*,第,1,节 电子的发现,阴极射线管,（高速运动的电子）,一、探索阴极射线,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现象,1.,玻璃壁上有淡淡的荧光,2.,管中物体在玻璃壁上有影,实验现象：,1876,年德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的。所以他把这种未知射线命名为,阴极射线,阴极射线是什么呢？,阴极射线,Cathode ray,J.J,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“高速粒子流”,PK,我看到的是：,1,、它在电场中不偏转，因此不带电,2,、它能穿透薄铝片,粒子是做不到的 但波可以,!,让我们一起来好好想想,重走科学探索路,二、电子的发现,1,、认识实验装置的作用，分析阴极射线的运动情况。,汤姆孙的气体放电管的示意图,实验装置,（,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,）,D,1,、,D,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,k,A,B,D2,p1,D,1,p2,p3,二、电子的发现,英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。实验装置如图所示，,金属板,D,1,D,2,之间未加电场时射线不偏转，射在屏上的,P,1,点，按图示方向加电场,E,之后，射线发生偏转并射到屏上的,P,2,点，由此推断阴极射线带有什么性质的电荷？,P,2,K,A,B,y,P,1,P,3,D,1,D,2,思考,:,+,-,带负电,问题,1,：我们判断阴极射线是哪种带电粒子流？,2.,思考与讨论,问题,2,：如何求比荷？,负电,为使阴极射线不发生偏转，在平行极板区域应采取什么措施？,P,2,K,A,B,y,P,1,P,3,D,1,D,2,思考,:,在平行板区域加一磁场且磁场方向必须垂直纸面向外，当满足条件 时，则阴极射线不发生偏转，则：,法一,、若撤去磁场,带电粒子由,P,1,点偏离到,P,2,，,P,2,到,P,1,竖直距离为,y,屏幕到金属板,D,1,、,D,2,右端的距离为,D,，你能算出阴极射线的比荷吗？,求比荷的两方法,e,m,萤幕,L,D,v,0,y,P,2,K,A,B,y,P,1,P,3,D,1,D,2,e,m,y,1,y,2,萤幕,L,D,v,0,y,又因为：,且,化简得：,法二：利用磁场使带电的阴极射线发生偏转，能否根据磁场的特点和带电粒子在磁场中的运动规律来计算阴极射线的比荷？,荧光屏,L,D,v,0,荧光屏,L,D,v,0,P,2,阴极射线打在屏上的,P,2,点，只要测出粒子打到屏上的速度方向（与水平方向的夹角,）由图可知：,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。,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,。,实验结果,：荷质比约为质子的,2000,倍,进一步拓展研究对象：用不同的材料做阴极做实验，光电效应、热离子发射效应、,射线（研究对象,普遍化,）。,实验结论,：电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。,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，,说明它的质量比任何一种分子和原子的质量都小得多，至此，汤姆孙完全确认了电子的存在。,后来阴极射线的粒子被称为,电子,3,、实验结论分析,根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量,质子质量与电子质量的比值,m,p,/m,e,=1836,1910,年美国物理学家密立根利用油滴实验第一次较为精确测量出电子电荷量,密立根通过实验还发现，电荷具有量子化的特征。即任何电荷只能是,e,的整数倍。,三、密立根油滴实验,电子的电荷量是由谁测量出的？电子电量的发现说明了什么？,阅读与思考,:,第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家,密立根,利用,油滴实验,测量出的。,密立根的实验表明，电荷具有,量子化,的特征。即任何带电体的电量只能是,e,的,整数,倍。电子的质量,m,9.109389710,-31,kg,1,、一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线,AB,时，发现射线径迹向下偏，则：（）,A,导线中的电流由,A,流向,B,。,B,导线中的电流由,B,流向,A,。,C,若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变,AB,中的电流方向来实现。,D,电子束的径迹与,AB,中的电流方向无关。,A,B,巩固练习,:,BC,巩固练习,:,2,、有一电子（电荷量为,e,）经电压为,U,0,的电场加速后，进入两块间距为,d,，电压为,U,的平行金属板间，若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：,（,1,）金属板,AB,的长度。,（,2,）电子穿出电场时的动能。,A,B,U,0,v,0,+,+,+,+,阴极射线,Cathode ray,J.J,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“高速粒子流”,我看到的是：,它在电场中不偏转，因此不带电,它能穿透薄铝片,粒子是做不到的 但波可以,!,我用实验证明了,:,带负电，且电荷量与质子相同,速度远小于电磁波传播速度,质量是最轻的原子,1/2000,左右,WIN,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,;,从此，人类意识到，原子并不是组成物质的最小单位，探索原子结构的序幕由此拉开,由于,J.J.,汤姆孙的杰出贡献，,1906,年他获得诺贝尔物理学奖。,【,例,1,】,一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线,AB,时，发现射线径迹向下偏，则：（）,A,导线中的电流由,A,流向,B,B,导线中的电流由,B,流向,A,C,若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变,AB,中的电流,方向来实现,D,电子束的径迹与,AB,中的电流方向无关,A,B,BC,例,2,