电子的发现
《电子的发现》课件
电子束加工
电子束加工简介
电子束加工是一种利用高 能电子束对材料进行加工 和制造的技术。
工作原理
电子束加工通过聚焦高能 电子束到材料表面，实现 切割、熔炼、焊接等加工 操作。
应用领域
在微电子、纳米科技、航 空航天等领域，电子束加 工技术具有广泛的应用前 景。
电子束焊接
电子束焊接简介
电子束焊接是一种利用高能电子 束实现材料连接的焊接技术。
点。
电子束热处理的原理是利用高能电子束 对材料进行快速加热，使其达到熔化、 凝固、相变等所需的温度和条件，从而 实现材料的表面强化、合金化、晶体生
长等。
电子束热处理的关键技术包括电子加速 器、材料加热和冷却技术、真空环境控 制等，目前已在航空、航天、汽车等领
域得到广泛应用。
电子束在医疗领域的应用
电子束在医疗领域的应用主要包括电 子束消融、放射治疗和放射诊断等。
电子束驱动推进器的工作原理是利用高能电子束与工质分子相互作用， 将电子束的动能传递给工质分子，使其获得足够的速度来产生推力。
电子束驱动推进器的关键技术包括电子加速器、工质供应和排放系统等 ，目前仍处于研究和发展阶段，未来有望在航天器推进领域得到广泛应 用。
电子束热处理
电子束热处理是一种利用高能电子束对 材料进行加热处理的技术，具有加热速 度快、加热效率高、加热均匀性好等优
静电的早期研究
16世纪末期，英国科学家威廉·吉尔伯特（William Gilbert） 对静电进行了详细的研究，并首次使用了“电”这个词来描 述这种自然现象。
电子的发现过程
阴极射线管的发现
1857年，德国物理学家尤利乌斯·普 吕克（Julius Plücker）发现了阴极 射线管，这是电子发现的先驱。
电子的发现和构成
电子的发现和构成电子是构成物质的基本粒子之一，其发现和研究对于理解物质的本质和发展现代科学技术具有重要意义。
本文将从电子的发现历程、电子的特性和电子构成物质的基本原理等方面进行阐述。
一、电子的发现历程电子的发现可以追溯到19世纪末和20世纪初的实验中。
1897年，英国物理学家汤姆逊使用阴极射线实验首次观察到了电子的存在。
他发现，通过在真空中加高电压，阴极射线会被引向阳极，表明射线是由带有负电荷的粒子组成的。
汤姆逊将这些粒子称为“电子”。
二、电子的特性电子是一种带有负电荷的基本粒子，质量相对较小，约千分之一的质子质量。
电子具有自旋和电荷量化的特性。
他们的自旋可以为正或为负，电荷量化是指电子的电荷量是一个最小单位，即基本电荷e的倍数。
电子在物质中表现出来的特性主要有两方面，即粒子性和波动性。
电子作为一种粒子，具有质量、电荷、动量等粒子的性质。
而在某些实验现象中，电子还表现出波动性，如电子的干涉和衍射现象。
三、电子的构成电子构成物质的基本原理是由电子和其他粒子（如质子和中子）组成的原子。
原子是物质的基本单位，是由一组带正电荷的质子和中性的中子组成的原子核，而围绕原子核运动的是带负电荷的电子。
原子的结构是由金属的教授吉.湯姆森在1898使用阴极射线实验中发现的。
实验证明，原子是不可再分割的，由正负电荷组成，电子和原子核相互吸引形成平衡，使原子保持稳定。
电子以一定的规则分布在不同的能级和轨道上。
四、电子在科学技术中的应用电子作为一种基本粒子，其性质和控制具有重要的应用价值。
电子在电子学、计算机科学、通信技术、材料科学等领域扮演着重要的角色。
在电子学中，电子的控制和流动被应用于电路设计，从而实现电子器件的功能。
诸如二极管、晶体管、集成电路等，这些电子器件极大地推动了电子技术的发展。
在计算机科学中，电子的特性被用于信息的处理、存储和传输。
计算机的运算、存储等基本功能依赖于电子器件的实现，如集成电路中的逻辑门。
电子的发现
密立根油滴实验的原理图
电子电荷的现代值：
e 1.602210 C
电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e 的整数倍，根据荷质比，测得电子的质量为：
19
m 9.109410 kg
质子质量与电子质量的比值为：
31
mp me
1836
电子发现的意义
以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组 成，原子是不可再分的最小微粒，现在人们发 现了各种物质都有电子，而且电子的质量比最 轻的氢原子质量小得多，这说明电子是原子的 组成部分。 电子是带负电，原子是电中性，可见原子内还 有带正电的物质，这些带正电的物质和带负电 的电子如何构成原子呢?电子的发现大大激发 了人们研究原子内部结构的热情，拉开了人们 研究原子结构的序幕。
课堂小结
发现阴极射线 汤姆孙的实验 （在电磁场中 偏转）——阴 极射线是带电 粒子流 阴极射线的本质 对其他现象的研 究（光电效应、 热离子发射、 β 射线）——都能 发射同种带电粒 子
汤姆孙的实验 （不同材料的 阴极，不同的 气体）——射 线粒子的电荷 与氢离子一样
电子是所有 原子的组成 部分
密立根油滴实 验测得电子所 带电荷量
进一步研究
汤姆孙用不同材料的阴极做实验，都能产生阴极 射线，即不同物质都能发射带电粒子。而且所得 比荷的数值都是相同。 说明了什么？ 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。
关于比荷
汤姆孙由实验测得的阴极射线粒子的比荷是氢离 子比荷近两千倍。
猜想：阴极射线粒子电荷量的大小和氢离子一样， 但是质量比氢离子小得多。 验证：直接测得了阴极射线粒子的电荷量，虽 然不是很准确，但是足以证明和氢离子大致相 同。
电子的发现1．阴极射线的研究阴极射线是由德国物理学家普吕克尔于...
电子的发现1．阴极射线的研究阴极射线是由德国物理学家普吕克尔于1858年在观察放电管中低压气体的放电现象时发现。
1876年同是德国物理学家的哥尔茨坦认为这是从阴极发出的某种射线，并从此命名为阴极射线。
但它认为阴极射线是类似于紫外线的以太波。
后来赫兹等人也都坚持以太说。
1871年，英国物理学家瓦尔利(Varley)从阴极射线在磁场中受到偏转的事实，提出阴极射线是由带负电的微粒组成的设想。
并且他的主张得到本国人克鲁克斯和舒斯特的支持。
于是对于阴极射线的性质，19世纪的后30年，形成了两种对立的观点：德国学派的以太说和英国学派的带电微粒说。
微粒说派的克鲁克斯认为阴极射线是由于残留气体分子撞到阴极，因而带上负电，又在电场中运动形成“分子流”。
因此它既能传递能量，也能传递动量。
舒斯特认为：气体分子自然分解成两部分，带正电的部分被阴极俘获，电极间只留下带负电的部分，因而形成阴极射线。
并且在1890年，他根据磁偏转的半径和电极间的电位差，估算带电微粒的荷质比为5×106～1×1010库仑/千克之间，与电解所得氢离子的荷质比108库仑/千克相比，数量级相近。
为了反驳微粒说观点，哥尔茨坦作了一个光谱实验，如图：他用一个L形放电管，电极A和B可以互换轮流做阴极，用光谱仪观察光谱。
如果阴极射线是分子流，它发出的光应产生多普勒效应，即光的频率应与分子流速度方向有关。
但结果是不管是那一端发出阴极射线，谱线的波长都没有改变，从而否定了分子流之说。
并认为这是对以太说的一个支持。
赫兹和其学生勒纳德(Lenard)做了真空管中电流分布的实验，“证明”阴极射线的走向与真空管中电流的分布无关。
他还在阴极射线管中加垂直于阴极射线的电场，由于没有看到阴极射线的偏转（管中真空度太低）而认为阴极射线不带电。
1891年，赫兹和勒纳德又做了铝窗实验：他在阴极射线管的末端嵌上厚度约0.000265cm的薄铝箔作为窗口（如下图），发现阴极射线能从铝窗口逸出，并能在空气中穿行约1cm的行程。
汤姆生电子的发现
汤姆生与电子的发现1897年，电子的发现最先敲开了通向基本粒子物理学的大门，它宣告了原子是由更基本的粒子组成的，并预告着物理学新时期的即将到来.大家知道，电子是在它被发现之前命名的.在19世纪中期已有人提出了电子理论，但当时并没有引起人们的广泛重视，直到1896年洛伦兹的电子理论解释了塞曼效应，尤其是1897年汤姆生（J.J.Thomson，1856—1940）在他那有名的实验中，测定了阴极射线的电荷与质量的比值e／m （后来称做电子的“荷质比”），并通过在卡文迪许实验室进行的电磁场偏转实验和威尔孙云室的轨迹观察，最终确认了电子，从而使电子理论在物理学界引起了人们极大的重视，并为现代物理学的发展起了重大的促进作用.电子的发现与汤姆生的名字是紧紧联系在一起的.今年是汤姆生发现电子100周年，仅以此文表示纪念.一、汤姆生的生平简介汤姆生1856年12月18日出生在英国的曼彻斯特市郊，他的父亲是一个图书销售和出版商.由于职业的关系，他父亲结识了曼彻斯特大学的一些教授，这使汤姆生从小就受到科学家的影响，并养成了勤奋好学的习惯.经过努力，汤姆生14岁时就进入曼彻斯特的欧文斯学院学习.不幸的是，在他16岁的时候，他的父亲去逝了，这给他家的经济生活带来了很大的困难，但他对学习仍不放松.在欧文斯学院教师雷诺兹的指导下，加上他自己的刻苦钻研，学业有了很快提高.汤姆生最初的志向是成为一名工程师，但这个愿望随着他父亲的去逝，变得不再可能.因为那时候，想成为一名工程师，必须先与某一个工程公司建立一种关系，并要付出一笔丰厚的中介资金.由于汤姆生家里没有足够的钱供给他，所以他不得不放弃当工程师的愿望.然而，汤姆生在欧文斯学院3年的学习期间，数学成绩极为出色，在雷诺兹老师的教导下，养成了“宁可独立思考也不查阅文献”的研究新问题的习惯.后来，他又转到剑桥大学的三一学院学习，24岁时获得了学士学位.由于他学业成绩优异，特别是数学成绩名列第二名，从而成为第二个获得斯密斯奖学金的人.在他拿到数学学位之后，进入由瑞利教授领导的卡文迪许实验室工作.从此便开始了他一生勤奋努力的科研生涯，并在后来的科学研究中取得了很大的成就.他的第一篇重要论文是关于麦克斯韦电磁理论在带电球体的运动中的应用.文中指出，带电球可以具有电荷产生的表现附加质量，其大小与静电能量成正比，这是朝向爱因斯坦著名的质能等价定律迈出的第一步.此后，他的研究成果不断问世.在1883年至1936年间，他发表了大量的科学论文、著作，其中包括 1884年发表的《论涡旋的运动》（涡旋的理论文章不仅使他得到奖金，而且导致他开始进行气体放电的实验研究工作）、1892年发表的《电学与磁学的新近研究》、1897年发表的《气体的放电》、1927年发表的《化学中的电子》、1936年发表的《重集合与反射》等.而1897年的《气体的放电》是他最重要的著作之一，他在实验中，通过大量对阴极射线的实验研究，测定了电子的荷质比，从实验上发现了电子的存在。
电子的发现
电子的发现阴极射线是低压气体放电过程出现的一种奇特现象。
早在1858年就由德国物理学家普吕克尔（JuliusPlücker，1801—1868）在观察放电管中的放电现象时发现。
当时他看到正对阴极的管壁发出绿色的荧光。
1876年，另一位德国物理学家哥尔茨坦（Eügen Goldstein，1850—1930）认为这是从阴极发出的某种射线，并命名为阴极射线。
他根据这一射线会引起化学作用的性质，判断它是类似于紫外线的以太波。
这一观点后来得到了赫兹等人的支持。
赫兹在1887年曾发现电磁波，就把阴极射线看成是电磁辐射，实际上和哥尔茨坦的主张是一样的。
这样就形成了以太说。
赞成以太说的大多是德国人。
1871年，英国物理学家瓦尔利（C.F.Varley，1828—1883）从阴极射线在磁场中受到偏转的事实，提出这一射线是由带负电的物质微粒组成的设想。
他的主张得到本国人克鲁克斯（WilliamCrookes，1832—1919）和舒斯特的赞同。
于是在19世纪的后30年，形成了两种对立的观点：德国学派主张以太说，英国学派主张带电微粒说。
双方争持不下，谁也说服不了谁。
为了找到有利于自己观点的证据，双方都做了许多实验。
克鲁克斯证实阴极射线不但能传递能量，还能传递动量。
他认为阴极射线是由于残余气体分子撞到阴极，因而带上了负电，又在电场中运动形成“分子流”。
以太论者不同意这一说法，用实验加以驳斥。
哥尔茨坦做了一个很精确的光谱实验。
他用一根特制的L形放电管，电极A、B可以互换，轮流充当阴极，用光谱仪观测谱线，如果阴极射线是分子流，它发出的光应产生多普勒效应，即光的频率应与分子流速度方向有关。
可是，不管是那一端发出阴极射线，谱线的波长都没有改变。
这就证明了分子流之说站不住脚。
以太论者认为这是对以太说的一个支持。
舒斯特则将带电微粒解释成气体分子自然分解出来的碎片，带正电的部分被阴极俘获，电极间只留下带负电的部分，因而形成阴极射线。
电子的发现原子的核式结构模型
核式结构模型的验证
验证方法
通过更多的实验和观测数据来检验模型的正确性。
验证果
随着科学技术的不断发展，人们通过各种实验手段验证了核式结构模型的正确性，如电子衍射实验、原子光谱分 析等。
04
原子核式结构模型的内 容
原子核的位置和性质
原子核位于原子的中心，占有原子绝 大部分的质量。
原子核具有强相互作用力，使得原子 核保持稳定。
电子的发现与原子的 核式结构模型
contents
目录
• 电子的发现 • 原子的早期模型 • 原子核式结构模型的提出 • 原子核式结构模型的内容 • 原子核式结构模型的意义和影响
01
电子的发现
电子的早期研究
阴极射线实验
19世纪末，科学家们开始研究阴 极射线，发现其具有粒子的特性 。
电子的预测
英国物理学家J.J.汤姆森在1897年 通过实验证实了阴极射线是由带 负电的粒子组成，并称之为“电 子”。
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大部分α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进， 但有少数α粒子发生较大的偏转，甚至极少数α 粒子原路返回。
核式结构模型的提
模型内容
原子由原子核和核外电子构成，原子 核位于中心，电子绕核运动。
模型解释
根据α粒子的散射实验结果，卢瑟福 提出原子核式结构模型，认为原子中 心有一个带正电的原子核，电子绕核 运动。
原子核由质子和中子组成，质子数决 定了元素的种类，中子数决定了同位 素。
电子的轨道和运动
电子在原子核周围以一定的轨道运动，每个轨道 上的电子具有不同的能量。
电子在轨道之间跃迁时，会吸收或释放能量，形 成光谱线。
电子的运动速度接近光速，但受到相对论效应的 影响较小。
高三物理电子的发现知识点
高三物理电子的发现知识点电子的发现是物理学中一项重大的里程碑，它为我们对原子结构和电子行为的理解提供了基础。
本文将介绍关于电子发现的知识点。
1. 电子发现的背景在19世纪末和20世纪初，科学家们对于物质的研究逐渐深入，特别是对于原子结构的探索。
在这个过程中，电子的发现起到了至关重要的作用。
2. 雷克弗斯示实验1887年，德国物理学家海因里希·赫兹发现，当紫外线照射到金属表面时，会产生一种名为“光电效应”的现象。
然而，对于这一现象的解释一直存在争议。
3. 阳离子的研究1904年，约瑟夫·约翰·汤姆逊用阴极射线管进行了研究。
他发现阴极射线经过磁场偏转，表明这些射线是由带负电的粒子组成的。
他将这些粒子称为“电子”。
4. 普朗克量子假设1900年，德国物理学家马克斯·普朗克提出了他的量子假设。
根据这个假设，能量是由离散的量子组成的，而不是连续的。
5. 玻尔理论根据普朗克的量子假设，丹麦物理学家尼尔斯·波尔在1913年提出了他的原子结构理论。
他认为电子绕着原子核运动，并处于不同的能级上。
6. 电子云模型20世纪20年代，奥地利物理学家埃尔温·薛定谔基于量子力学原理，提出了电子云模型。
根据这个模型，电子不再被看作是具有确定轨道的粒子，而是存在于一种概率分布的云中。
7. 电子的波粒二象性20世纪初，法国物理学家路易斯·德布罗意提出了他的波粒二象性理论。
他认为物质粒子，包括电子，既可以表现出粒子性又可以表现出波动性。
8. 电子的行为特性根据量子力学理论，电子具有一些特殊的行为特性。
例如，电子可以在原子间跳跃，从一个能级到另一个能级，释放或吸收能量。
9. 电子在现代技术中的应用电子的发现不仅仅对于科学研究有重要影响，还在现代技术中得到了广泛应用。
例如，电子器件，如电子计算机和手机等，已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
总结：电子的发现是物理学历史上的一大突破，它引发了我们对于原子结构和电子行为的新认识。
《电子的发现》课件
光纤通信
电子技术应用于光纤通信，实现 了高速、大容量的信息传输，推
动了互联网的发展。
卫星通信
电子技术应用于卫星通信，使得 全球通信成为可能，促进了国际
间的交流与合作。
电子在医疗领域中的应用
医疗设备
电子技术在医疗领域的应用广泛，如心电图机、超声波诊断仪、 呼吸机等医疗设备都离不开电子技术的支持。
远程医疗
电子的性质研究
科学家进一步研究了电子的性质，如电子的质量、电荷和轨道等，逐步揭示了 原子的内部结构。
02
电子的性质
电子的质量和电荷
总结词
电子是基本粒子之一，具有负电荷和质量。其质量大约是氢 原子质量的1/1836，电荷量与质子相同但符号相反。
详细描述
电子的质量非常小，大约为9.10956×10(-31) kg。电子带有 负电荷，其电荷量为1.60217733×10(-19) C。电子的发现对 于解释原子的稳定性以及揭示电荷的本质具有重要意义。
电子在电磁场中的作用
电场作用
电子在电场中受到库仑力 的作用，表现出电荷的电 势能。
磁场作用
电子在磁场中受到洛伦兹 力的作用，产生电流和磁 场的变化。
电磁波传播
电子是电磁波传播的载体 ，电磁波的发射和接收都 离不开电子的运动。
电子在生命中的作用
生物分子结构
生物分子中的电子转移和键合是维持 生命活动的基础，如蛋白质和核酸的 结构和功能。
电子技术推动了远程医疗的发展，使得医生可以通过网络远程诊断 和治疗患者，提高了医疗服务的效率和质量。
生命维持系统
电子技术应用于生命维持系统，如心脏起搏器、人工呼吸机等，可 以挽救患者的生命。
05
电子的未来发展
电子的发现和电子的性质
电子的发现和电子的性质1.电子的发现–1897年，英国物理学家J.J.汤姆逊通过阴极射线实验发现了电子，证实了原子是由带负电的粒子组成的。
–电子是原子的一部分，位于原子的核心外围，具有负电荷。
–电子的发现揭示了原子不是物质的基本单位，而是由更小的粒子组成的。
2.电子的性质–电子是一种基本粒子，属于轻子类，没有质量（或质量可以忽略不计）。
–电子带有负电荷，其电荷量等于基本电荷（元电荷）的负值，约为-1.602 x 10^-19库仑。
–电子在原子中围绕核心的质子运动，形成了原子的电子云。
–电子的运动状态由量子力学描述，具有波粒二象性。
3.电子的亚原子结构–电子没有已知的内部结构，被认为是点粒子。
–电子的性质和行为可以通过量子力学的基本方程——薛定谔方程来描述。
4.电子的相互作用–电子与其他电子、质子、光子等粒子之间存在电磁相互作用。
–电子在原子内部与质子之间的电磁相互作用形成了化学键。
5.电子的轨道和能级–电子在原子中的运动可以形成不同的轨道，每个轨道对应一个特定的能量。
–电子在不同轨道上的能量差异导致了原子的吸收和发射谱线，用于光谱分析。
6.电子的量子态–电子的量子态由波函数描述，波函数的平方代表了电子在空间中出现的概率分布。
–电子的量子态具有量子数，包括主量子数、角动量量子数、磁量子数和自旋量子数。
7.电子的的应用–电子在电子学和电子技术中起着关键作用，如电子器件、电路和半导体技术。
–电子的性质和行为是现代物理学和化学的基础，对于材料科学、生物学和纳米技术等领域具有重要意义。
8.电子的发现对科学的影响–电子的发现推动了量子力学的发展，改变了我们对物质和宇宙的理解。
–电子的发现和电子学的发展导致了现代电子设备的诞生，极大地改变了人类社会的生活方式。
习题及方法：1.习题：电子的发现问题：根据J.J.汤姆逊的阴极射线实验，他发现了什么粒子？解题方法：回顾阴极射线实验的原理和结果，理解J.J.汤姆逊的发现。
电子的发现
电子
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、β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。
美国科学家密立根又精确地测定了电子的电量： e=1.6022×10－19 C
一种认为阴极射线是带电微粒
思考与讨论：
1.怎么设计实验探究阴极射线是否带电？ 2.根据带电粒子在电、磁场中的运动规律， 哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷 的正负号？
实验验证
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。
二、电子的发现
汤姆孙的气体放电管的示意图
4. 如果去掉D1、D2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P3的位置算出)
实验结论
q E U m B2r B2rd
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。
实验结论分析
荷质比约为氢离子比荷的2000倍。是电荷比氢 离子大？还是质量比氢离子小？
汤姆孙猜测：这可能表示阴极射线粒子电荷量的 大小与一7页最后一段到48页最后一段：回答 1、认识实验装置的作用，分析阴极射线的运动情
况。
K
实验装置
电子的发现
J.J.汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验研究。 他确认阴极射线是带电的粒子。自1890年起开始研究。
自学检测
如图所示，一只阴极射线管，左侧不断 有射线射出，若在管的正下方放一通电直导线 AB时，发现射线径迹下偏，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，
粒子的电荷量
进一步做实验：确定电荷量和质量 与氢离子的大
汤姆孙进一步的实验得到了什么实验结果？ 致相同。
这种组成阴极射线的带电粒子被称为电子。
在19世纪末年，物理学的三项重大的实验发现：X
意 射线、放射性和电子。电子的发现使人们认识到自
义
然界还有比原子更小的实物。电子的发现打开了通 向原子物理学的大门 ,人们开始研究原子的结构。
4.关于电子的发现者，下列说法正确的是
()
A
A．英国的汤姆孙
B．德国的普吕克尔
C．德国的戈德斯坦
D．美国的密立根
思考与讨论：P50
课后作业
1、课后作业2.3.4.写到作业本上 2、第一节的三维
3、明日课前背写的题是：三维P13例3
1901年，密立根实验的两个结果？
美国科学家密立根精确地测定了电子的电量： e=1.6022×10－19 C
发现了电荷的量子化。根据荷质比，可以精确 地计算出电子的质量为：
me=9.1094×10－31 kg
小结：
1. 阴极射线是由电子组成的。 电子是原子的组成部分。
2.知道电荷是量子化的。 3.电子发现的重大意义。
汤姆孙是如何通过实验知道射线是带电的 粒子流？带何种性质的电荷？-
D1 D2
经检验阴极射线为负电荷 + 进一步做实验：确定荷质比 汤姆生如何测定出粒子的荷质比？
电子的发现与结构模型
电子的发现与结构模型1.电子的发现–电子的发现是在19世纪末由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆逊通过阴极射线实验证实的。
–阴极射线是由负电荷粒子组成的，这些粒子后来被命名为电子。
–电子的发现揭示了原子内部结构的秘密，证明了原子不是不可分割的最小粒子。
2.电子的结构模型–原子核模型：由英国物理学家欧内斯特·卢瑟福在1911年提出，他认为原子由一个带正电的原子核和围绕原子核做圆周运动的电子组成。
–电子云模型：由奥地利物理学家薛定谔在1926年提出，他认为电子在原子核周围形成的空间中以概率波的形式存在，即电子云。
–量子力学模型：在20世纪20年代，薛定谔和海森堡等物理学家发展了量子力学，能够更准确地描述电子在原子内的行为和概率分布。
3.电子的性质–电子是带有负电的基本粒子，其电荷量为-1.602×10^-19库仑。
–电子的质量约为9.109×10^-31千克，是一个非常小的质量。
–电子在原子内的运动遵循量子力学的规律，包括波粒二象性和不确定性原理。
4.电子在化学反应中的作用–电子在化学反应中起着重要的作用，它们可以从一个原子转移到另一个原子，形成化学键。
–电子的转移导致原子的氧化还原状态发生变化，从而发生化学反应。
–电子的共享和转移是化学键形成和断裂的基础。
5.电子在技术应用中的重要性–电子技术的发展是基于对电子的研究和应用，包括电子器件、电子通信、电子计算机等领域。
–电子的发现和理解对于现代科技的发展具有重要意义，如半导体技术、电子芯片、电子显示屏等。
–电子的发现揭示了原子内部结构的秘密，使人们对物质世界的认识有了深刻的变革。
–电子结构模型的提出和发展为化学、物理、材料科学等领域的研究提供了理论基础。
–电子的发现与结构模型的研究推动了科学的进步和技术的发展，改变了人类社会的面貌。
习题及方法：1.习题：电子的发现是由哪位物理学家在19世纪末完成的？解题方法：根据知识点1，我们知道电子的发现是由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆逊通过阴极射线实验证实的。
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设电子刚进入平行板电容器极板间区域时的速度为v0，因为速度 方向平行于电容器的极板，通过长度为l的极板区域所需的时间t1 ＝ 当两极板之间加上电压时，设两极板间的场强为E，作用于电子
的静电力的大小为qE方向垂直于极板由C指向D，电子的加速
度 而
因电子在垂直于极板方向的初速度为0，因而在时间t1内 垂直于极板方向的位移 电子离开极板区域时，沿垂直于极板方向的末速度
〖导练2〗一种测定电子比荷的实验装置如图。真空玻璃管内，阴 极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高电压加速后，形成细细的 一束电子流，沿图示方向进入两极板C、D之间的区域。若C、D间 无电压，电子打在荧光屏的O点；若加电压U，打在P点；若再在极 板间加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，又 打在了O。已知极板长度为l=5.00cm，C、D间距为d=1.50cm，极 板区的中点M到荧光屏的距离为L=12.50cm，U=200V， B=6.3×10-4T，P点到O点的距离为y=3.0cm，试求电子的比荷。
vy＝at1
设电子离开极板区域后，电子到达荧光屏上P点所需时间为t2 t 2＝
在t2时间内，电子作匀速直线运动，在垂直于极板方向的位移 y2＝vyt2 P点离开O点的距离等于电子在垂直于极板方向的总位移 y＝y1+y2 由以上各式得电子的荷质比为
加上磁场B后，荧光屏上的光点重新回到O点，表示在电子通过平
解析：油滴所受库仑力与重力平衡，利用平衡知识解答. 油滴的体积V= πr3= ×3.14×(1.6×10-4×10-2)3m3 =1.715×10-17 m3 油滴的质量m=ρV=1.715×10-17×0.851×103 kg
=1.46×10-14 kg
设油滴中有x个电子 所以有mg=Eq=Exe 即x= ≈ =4.75×105(个) 所以这个油滴带有约4.75×105个电子. 因油滴所受库仑力与重力平衡
让我们一起来好好想想……
粒子是做不到的 但波可以!
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？
实验验证
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。
atom
道尔顿 英国化学家 1766-1844
每种化学元素都有它对应的原子…
原子是最微小的不可分割的实心球体 …
阴极射线
19世纪末，在对气体放电现象的研究中，科学家 发现了电子。
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玻璃壁上淡淡的荧光 以及玻璃壁上的影。 1876年德国物理学家戈德斯坦研究后认为管壁上 的荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线撞击引 起的并命名为阴极射线
行板电容器的过程中电子所受电场力与磁场力相等，即 qE＝qv0B 可得电子射入平行板电容器的速度
代入有关数据求得
C/kg
汤姆孙的气体放电管的示意图
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。 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。
实验结论分析 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
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
第一节
电子的发现
Ατομικής
世间万物是由原子构成的…
德谟克利特 Democritus 古希腊哲学家 约前460～前370
原子是一种最后的不可分割的物质微粒…
8
阴极射线 Cathode ray
赫兹 H.Rudolf Hertz 1857 ～ 1894 德国 J.J 汤姆孙 J.J Thomson 1857 ～ 1940 英国
认为阴极射线是一种“电磁波” 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
认为阴极射线是一种“高速粒子流”
重走科学探索路……
实验结论
q E U 2 2 m B r B rd
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。
电子 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、β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。
美国科学家密立根又精确地测定了电子的电量： e=1.6022×10－19 C 根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为： m=9.1094×10－31 kg 质子质量与电子质的，创造性的发现需要深刻的洞
察力。
〖导练1〗一个半径为1.64ⅹ10-4cm的带负电的油滴，在 电场强度等于1.92ⅹ105V/m的竖直向下的匀强电场中， 如果油滴受到的库伦力恰好与重力平衡，则这个油滴带有 几个电子的电荷量？已知油滴的密度为0.851ⅹ103kg/m3
汤姆孙的气体放电管的示意图
• 1. 当金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转，射在 屏上P1点。施加电场E之后，射线发生偏转并射到屏上 P2处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电荷？
汤姆孙的气体放电管的示意图
•2. 如果要抵消阴极射线的偏转，使它从P2点回到P1，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D1、D2间的距离是已知的，两板间的电 压可测量的，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D1、D2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P3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。