科学技术进化论 阴极射线发现过程的逻辑分析
电子的发现知识点总结讲解_
电子的发现知识点总结讲解_
1、阴极射线
（1）产生：在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极，当两极间加一定电压时，阴极便发出一种射线，这种射线为阴极射线。
（2）阴极射线的特点：碰到荧光物质能使其发光。
2、汤姆孙的发现
（1）阴极射线电性的发现
为了研究阴极射线的带电性质，他设计了如图18－1－2所示装置，从阴极发出的阴极射线，经过与阳极相连的小孔，射到管壁上，产生荧光斑点；用磁铁使射线偏转，进入集电圆筒；用静电计检测的结果表明，收集到的是负电荷。
（2）测定阴极射线粒子的比荷。
说明：①汤姆孙通过进一步的实验，发现当改变阴极材料时，测得的比荷都相同，表明这种粒子是各种材料的共有成分，1898年，汤姆孙测出这种粒子所带电荷与氢离子的电荷数值接近，从而证明这种粒子的质量约是氢离子的千分之一，至此，这种粒子的身份已经明确；它是一种带负电的质量很小的粒子，物理学家把这种粒子叫做电子。
②现在测得电子的比荷为e/m＝1.75881 1011C/kg. 电子的电荷量为e＝1.60219 10－19C，
从而计算出电子的质量为m＝9.10953 10－31kg. ③电子的质量约为氢原子质量的。
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。
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
阴极射线管的工作原理
阴极射线管的工作原理阴极射线管是一种重要的电子显像设备，广泛应用于电视机、计算机显示器和显示仪器等领域。
下面将详细介绍阴极射线管的工作原理。
阴极射线管的工作原理可以分为四个部分：电子产生、电子加速、电子聚焦和电子偏转。
首先是电子产生。
阴极射线管中的电子是通过热发射方式产生的。
在显像管的底部有一个阴极，它是一个带有热丝的金属管，当热丝加热时会发射出大量的电子。
这些电子被称为电子枪。
接下来是电子加速。
电子枪发射的电子被一个带正电的阳极加速，形成高速的电子束。
阳极是一个带正电的金属环，它会吸引电子并加速它们。
然后是电子聚焦。
电子束进入一个聚焦极管，通过它的电场作用，将电子束聚焦成一个细密的束流。
聚焦极管由两个同心金属环组成，通过调节电压可以控制电子束的聚焦效果。
最后是电子偏转。
电子束进入一个偏转极管，通过它的电场和磁场作用，可以控制电子束沿特定的路径进行偏转。
偏转极管由两个正交的金属板和一个线圈组成，通过调节电压和电流可以控制电子束的偏转角度和方向。
在显示过程中，电子束被发射出来经过聚焦和偏转后，会扫描整个屏幕的表面。
屏幕上涂有荧光粉，当电子束撞击到荧光粉上时，就会产生亮点，形成图像。
在实际应用中，阴极射线管通过改变电子束的聚焦和偏转参数，可以实现图像的亮度、对比度、大小和位置的调节。
同时，在电子束扫描过程中，还可以根据需要在不同位置上点亮荧光粉，形成图像的不同部分。
在阴极射线管的工作过程中，还需要注意一些问题。
首先是阴极射线管会产生大量的热量，需要进行散热处理，以防止过热损坏。
其次是电子束在扫描过程中会产生惯性，需要采取一些措施来减小图像的晃动。
此外，阴极射线管也会受到磁场的影响，需要进行屏蔽处理。
总的来说，阴极射线管通过电子产生、加速、聚焦和偏转四个步骤，实现图像显示的过程。
它是一种经典的显示技术，虽然现在已经被液晶显示器等技术所取代，但仍然在某些特定领域有重要的应用价值。
在阴极射线管的工作原理中，电子产生是第一步。
阴极射线管成像原理
阴极射线管成像原理
阴极射线管是一种电子显像设备，其成像原理基于电子束的发射、聚焦、偏转和射线照射物体后的散射或吸收。
阴极射线管内部有一个阴极，当给阴极加上电压，电子会从阴极发射出来，形成一个电子束。
电子束通过聚焦系统使其变得更加集中，然后经过偏转系统控制其移动方向。
电子束射向荧光屏时，如果遇到屏幕上的荧光物质，荧光物质就会被电子束激发发光。
不同的荧光物质对应不同的颜色或亮度。
通过控制电子束在屏幕上扫描的区域和速度，可以重建出一个完整的图像。
在黑白电视机中，荧光屏上只有一种荧光物质。
电子束扫描的速度和范围决定了每个点的亮度，通过连续扫描整个屏幕，就可以显示出一个黑白图像。
在彩色电视机中，荧光屏上有红、绿、蓝三种荧光物质。
电子束扫描时，会在不同的颜色分量上停留不同的时间，以达到显示彩色图像的效果。
总结起来，阴极射线管成像原理是通过发射电子束、聚焦、偏转和荧光物质发光来重建图像。
不同的扫描方式和荧光物质的不同，可以实现黑白或彩色图像的显示。
阴极射线的原理
阴极射线的原理
阴极射线是指由带负电的阴极表面发射出的高速电子流束。
它的原理可以通过如下步骤解释：
1. 阴极发射电子：阴极是由金属或其他导电材料制成的。
当阴极与电源相连时，电源会施加一定的电压（通常为数千伏），使阴极表面的电子获得足够的能量，克服表面阻力而从阴极表面射出。
2. 聚焦电子束：在阴极射出的电子由于带负电荷，所以会受到电场的作用，电场会将电子束聚焦为较为集中的束流。
3. 加速电子束：为了增加电子束的速度，通常会在其路径上设置一个正电极，形成一个电场。
电子束在电场中会加速，并以接近光速的速度前进。
4. 碰撞目标物：电子束会朝着一个靶标或其他物体前进，当束流撞击到目标物的表面时，电子与物质中的原子或分子发生相互作用。
5. 产生特征性辐射：撞击后，电子在相互作用中会转移能量，导致内部电子从低能级跃迁到高能级，然后再回到低能级。
这个跃迁过程会伴随着能量的辐射，产生出特征性辐射。
通过观测特征性辐射的特点，可以对物质的组成和结构进行分析。
这是阴极射线在科学研究和工业应用中被广泛使用的原因之一。
阴极射线实验原理
阴极射线实验原理
阴极射线实验，那可真是神奇又有趣啊！咱就说这阴极射线，它就像是一道神秘的光，在黑暗中穿梭。
你知道吗，阴极射线是从阴极发射出来的电子流。
这就好比是一群小精灵，从它们的小天地里冲出来，开始一场奇妙的冒险。
做阴极射线实验的时候，就像是打开了一个神奇的魔法盒子。
把阴极和阳极放在一个真空管里，通上电，哇塞，神奇的事情就发生了！那些电子就像迫不及待的孩子，欢快地朝着阳极奔去。
这实验的原理其实并不复杂，但却有着让人惊叹的魅力。
电子在电场的作用下加速运动，就好像是被一股无形的力量推动着。
这股力量让它们勇往直前，冲破一切阻碍。
想想看，这些小小的电子，它们蕴含着多大的能量啊！它们可以在真空管里画出美丽的轨迹，就像夜空中闪烁的星星。
这难道不令人着迷吗？
阴极射线实验让我们对物质的本质有了更深的了解。
它就像是一把钥匙，打开了通往微观世界的大门。
我们能看到电子的运动，感受到它们的活力。
这实验不只是在实验室里有意义，在我们的生活中也有着广泛的应用呢！从电子设备到医疗技术，都离不开对阴极射线的研究和利用。
难道不是吗？
阴极射线实验真的是太重要了，它让我们对世界有了新的认识，让我们看到了那些平时看不到的奇妙景象。
它就像是一盏明灯，照亮了我们探索科学的道路。
所以啊，我们可千万不能小看了这个看似简单的实验，它里面蕴含的奥秘可是无穷无尽的呀！。
xray射线产生原理
xray射线产生原理宝子们！今天咱们来唠唠超级酷的X射线产生原理呀。
咱先想象一下，有个特别的小世界，这里面住着电子呢。
这些电子就像一群调皮的小精灵，它们住在原子这个小房子里。
原子呢，就像是一个小小的社区，中心有个原子核，电子就在原子核周围晃悠。
那X射线是咋产生的呢？这就和这些电子小精灵的活动有关啦。
有这么一种设备，叫X射线管。
这个管子就像是一个特别的舞台，电子们要在这里表演一场神奇的秀。
在X射线管里，有个阴极和一个阳极。
阴极就像是电子的“老家”，它会想办法把电子给发射出去。
这就好比是从一个小窝里把那些调皮的电子小精灵给赶出来一样。
阴极通过加热等方式，让电子变得特别兴奋，然后它们就像脱缰的野马一样，朝着阳极飞奔过去。
阳极呢，就像是一个很厉害的大目标。
当那些电子小精灵高速冲向阳极的时候，就会发生超级有趣的事情。
电子小精灵们速度特别快呀，当它们撞到阳极的时候，就像小炮弹一样。
这一撞可不得了呢，就会把原子里面的能量给搅得乱七八糟的。
你想啊，电子本来在原子里是安安稳稳的，现在这么猛地一撞，就像是平静的湖水被投进了大石头。
原子里的能量状态就发生了改变。
这时候呢，就会有一部分能量以X射线的形式释放出来。
这就像是原子被撞得有点“晕头转向”，然后发出了一种特别的信号，这个信号就是X射线啦。
而且呀，这个过程还和电子的能量有关呢。
如果电子的能量越高，也就是它们跑得越快，那产生的X射线能量也就越高。
就像力气大的人扔出的球会飞得更远一样。
不同能量的X射线还能有不同的用途呢。
低能量的X射线可能就适合用来检查一些比较柔软的东西，像咱们的身体组织之类的。
高能量的X射线呢，就可以穿透更厚更硬的东西，像检查金属结构什么的。
这X射线产生的过程呀，就像是一场微观世界里的大冒险。
电子们从阴极出发，一路狂奔到阳极，然后引发了这么一场能量的大变革，最终就有了神奇的X射线诞生。
这射线就像一个神秘的小使者，能够穿透很多东西，让我们看到那些平常看不到的内部结构。
近年来科学家发现宇宙射线起源和演化解读
近年来科学家发现宇宙射线起源和演化解读近年来，科学家们对宇宙射线的起源和演化进行了深入的研究，揭示了许多令人惊奇的发现。
宇宙射线是由高能粒子组成的，其来源一直以来都是一个谜。
然而，随着技术的进步和观测手段的改善，我们对宇宙射线的起源和演化有了更清晰的认识。
首先，让我们来了解一下宇宙射线是什么。
宇宙射线是一种高能粒子，主要由质子和核子组成。
它们具有非常高的能量，超过了人类目前所能产生的任何能量。
这些高能粒子在宇宙空间中以极高的速度运动着，穿越各种星系和星云，最终达到地球。
关于宇宙射线的起源，科学家们最初认为它们可能来自太阳，然而随着观测数据的积累，这一观点逐渐被排除。
现在我们知道，宇宙射线有两个主要的起源方向：银河系和外银河系。
银河系宇宙射线占据了总共宇宙射线的99%左右，而外银河系宇宙射线则只占据了不到1%。
对于银河系宇宙射线的起源，科学家们提出了多个可能性。
其中一种观点认为，银河系宇宙射线的主要来源是恒星的超新星爆发。
当一个恒星在极端情况下死亡时，会爆发出巨大的能量，加速粒子的运动，并将它们推向宇宙空间。
这些被加速的粒子就是宇宙射线的主要成分之一。
除了超新星爆发，科学家们还发现黑洞可能是银河系宇宙射线的另一个重要来源。
黑洞是宇宙中最为神秘而又强大的存在之一，其周围的物质会被黑洞的巨大引力吸引并加速运动，形成高能粒子，并最终成为宇宙射线。
与银河系宇宙射线相比，外银河系宇宙射线的起源尚不明确。
由于外银河系距离我们非常遥远，观测数据相对较少，研究较为困难。
然而，科学家们提出了一些假设来解释这种宇宙射线的起源。
一种可能性是，外银河系宇宙射线来自于超大质量黑洞的喷流。
这些黑洞位于遥远的星系中心，喷流能够将高能粒子加速至极高速度，并带来外银河系宇宙射线。
在宇宙射线的演化过程中，科学家们还发现了一些有趣的现象。
例如，研究表明宇宙射线的能谱呈现出一种特殊的分布，被称为“肾形能谱”。
这意味着宇宙射线的能量分布在不同能级上并不均匀，而是存在一个峰值。
射线的发现和研究
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汤姆森阴极射线实验原理
汤姆森阴极射线实验原理嘿，你有没有想过，在那个科学探索还充满神秘色彩的时代，有一个实验就像一把神奇的钥匙，打开了微观世界的一扇新大门？这就是汤姆森的阴极射线实验。
我先给你讲讲啥是阴极射线吧。
想象一下，在一个密封的玻璃管里，就像一个神秘的小世界，两端接上电源。
这个玻璃管里的空气被抽得很稀薄，就剩那么一点点气体分子在里面晃悠。
这时候，在负极也就是阴极那边，会产生一种射线，就像从黑暗中射出的神秘光线一样，这就是阴极射线啦。
那汤姆森这个聪明的家伙是怎么研究这个神秘的阴极射线的呢？他在这个玻璃管里加了很多巧妙的设计呢。
他放了一对平行的金属板，这两块金属板就像是两个严厉的守卫，中间留了个通道让阴极射线通过。
这时候，他给这两块金属板加上电压，哇塞，神奇的事情发生了。
阴极射线就像听话的小宠物一样，开始发生了偏移。
这时候可能有人会问了，这能说明啥呢？这就好比在一条笔直的马路上，突然有一股力量让所有的车都往一边歪了。
这就意味着阴极射线是带电荷的呀。
如果阴极射线不带电，那它才不会管你金属板上有没有电压呢，肯定是直直地往前走。
可是它偏移了，这就像是它被一只无形的手给拉了一下，这只手就是电场的力量。
汤姆森还做了另外一个超级酷的事儿。
他在玻璃管的周围加了磁场。
你可以把磁场想象成一个超级大的、看不见的漩涡。
当这个漩涡出现的时候，阴极射线又发生偏移了，而且偏移的方向和大小都跟磁场的强度有关。
这就好比你在一个水流里丢一个小树叶，你要是在旁边制造一个小旋风，小树叶的漂流方向就会改变。
阴极射线就像那个小树叶，磁场就像那个小旋风。
那汤姆森是怎么从这些现象里搞清楚阴极射线到底是啥的呢？他做了好多好多的计算。
他根据阴极射线在电场和磁场里偏移的情况，算出了阴极射线粒子的一些性质。
他发现这些粒子的荷质比，也就是电荷和质量的比值。
这个比值就像是每个粒子的一个特殊的身份证号码一样。
我有个朋友叫小李，他就对这个实验特别好奇。
有一次我们聊天，他就问我：“你说汤姆森怎么就那么肯定这些阴极射线就是一种粒子呢？”我就跟他说：“你想啊，如果不是粒子，那怎么会在电场和磁场里像个小炮弹一样被推来推去呢？要是它是一种波，就像水波一样，它可不会这么听话地按照电场和磁场的规律走。
阴极射线管历史
阴极射线管历史
引言概述：
阴极射线管是一种电子束发射设备，被广泛应用于电视机、显示屏和监视器等电子设备中。
阴极射线管的研发和应用历经了多个阶段，不断创新和改进使其成为现代电子技术中不可或缺的组成部分。
本文将从阴极射线管的起源开始，分析其发展历程，并探讨其在现代科技领域中的应用。
正文内容：
1.阴极射线管的起源
1.1布拉冯管的发现
1.2电子的发现与分析
1.3阴极射线管的原理
2.早期的阴极射线管
2.1调制的引入
2.2彩色电视的突破
2.3阴极射线管的形状优化
3.进一步的发展与创新
3.1超大屏幕的实现
3.2高清晰度的提升
3.3高亮度的突破
3.4高反射率的改进
3.5高亮度和低功耗的结合
4.阴极射线管的应用领域
4.1电视机的普及
4.2计算机显示器的发展
4.3监视器的应用
4.4医疗设备中的应用
4.5科学实验中的应用
5.阴极射线管的未来发展趋势
5.1平面显示技术的崛起
5.2有机发光二极管的取代
5.3技术细节的优化与改进
5.4新材料与新工艺的应用
总结：
阴极射线管作为电子技术的重要成果，经过多年的发展与创新，不断提升了视觉显示的质量和体验。
其简单的原理和广泛的应用领域使其成为许多电子设备中不可或缺的部分。
随着科技的进步，阴极射线管正逐渐走向边缘，但仍然有许多发展趋势和应用领
域值得探索。
未来，我们可以期待更加先进和高效的显示技术的出现，为人们带来更高品质的视觉体验。
阴极射线——精选推荐
阴极射线在低气压玻璃管两端加上高电压，在对阴极发生荧光现象。
后来人们发现这是阴极发出的一种射线产生的作用，这种射线后来被称为阴极射线。
如今，我们知道，阴极射线就是高速电子流。
对阴极射线的研究是从真空放电开始的。
人们早在18世纪，就发现了真空放电现象，并认为那是一种物体排除电流体的现象。
限于当时物理水平，真空放电现象没有引起人们足够的重视，被长期遗忘。
十九世纪，法拉第在研究火花放电的过程中，发现了低气压放电的一个奇特性质，在阴极周围的辉光和紫色阳极辉光之间存在着黑暗区域——法拉第暗区。
随着电气照明的应用和真空技术的提高，特别是盖斯勒凭着超高技术制造出真空度很好的低气压放电管后，人们对阴极射线的研究也上了一个新台阶。
1858年普朗克发现随着放电管的气压降低，法拉第暗区会随之扩大。
1868年普吕克的学生希托夫将阴极和发生萤光的玻璃壁之间放置障碍物，发现在玻璃壁上会留下清晰的印记，于是他推测从阴极到对阴极有种不知名的射线存在，而且这种射线能使玻璃管发光。
这种射线后来被戈尔德斯坦命名为阴极射线。
希托夫就是阴极射线的发现者。
阴极射线被发现后人们并不能确定阴极射线的本性。
以克鲁克斯为代表的主张带电微粒说，以赫兹为代表的主张以太振动说，双方争论不休。
Phili p·Lenard发现阴极射线具有极强的穿透性，能穿过金箔。
1895年伦琴用阴极射线轰击电极发现了X射线。
1893赫兹在研究阴极射线时加入静电场，没有发现阴极射线发生偏转，并以此为根据把阴极射线看成是以太现象而否定了粒子说。
汤姆逊反复重做这个实验，得到的结果和赫兹一样，射线未能偏转。
后来汤姆逊经过仔细观察，发现再加上静电场的瞬间，射线发生了轻微偏折。
经过认真分析，他认为是由于放电管内残余气体被电离生成正负离子作用，导致产生类似于霍尔效应的现象，所以看不到偏转。
汤姆逊改进了实验，提高了放电管的真空度，结果他发现了阴极射线的偏折现象。
这也证明了阴极射线是一种带电粒子。
X射线的发现历程
/Article.aspx?aid=104817X射线的发现历程1799年，意大利科学家伏打发明伏打电堆，为获得持续的恒定电流提供了可能性。
而稳恒电流的获得，使那个时代的科学家充分研究了电流的各种效应及其规律，同时也给电磁学的发展开辟了新的研究领域。
在这方面，以奥斯特为开端，终于使电的研究从神秘王国进入了实用的阶段。
阴极射线的发现及研究1858年德国物理学家普吕克（J．Plucker）利用“盖斯勒管”研究气体放电时发现，阴极的辉光会随着磁场的变化改变其形状。
1859年，他又在对着阴极的管壁上看到了绿色荧光。
1869年普吕克的学生希托夫（J．W．Hittorf）发现，如果把物体放在点状的阴极和产生荧光的管壁之间，物体就会产生清晰的影子，这表明射线起源于阴极。
他断言，从阴极发出了一种直线传播的射线，撞击在玻璃壁上发出了荧光。
1876年，德国物理学家哥尔德斯坦（E．Gold-stein）把普吕克发现的这种射线称为“阴极射线”。
从1883年起赫兹（H．Hertz）对阴极射线进行了一系列实验，发现阴极射线是连续射出的，不是像一些人所观察到的阴极射线具有脉冲的性质；阴极射线的径迹也不一定与真空管中电流的走向一致；阴极射线在电场作用并不偏转，其静电性质和电磁性质也非常微弱。
1891年，他更进一步发现，阴极射线能够穿透金属薄片（金箔、银箔、铝箔），这似乎证明阴极射线不是粒子流（因为当时人们已知的任何物质粒子都不可能穿过金属薄片）。
从1892年起，赫兹的学生勒纳德（P．Lenard）也从事阴极射线的实验研究。
他试图使阴极射线越出真空管外，以便在管外方便地研究它的性质。
他想到石英板对紫外光一类射线是透明的，阴极射线很可能也会透射过去。
但实验失败了。
他接受赫兹的建议，用厚为0．000265厘米的铝箔代替石英板，阴极射线立即穿透了这些铝箔，使管外几厘米远处的荧光屏发出荧光。
他断言，阴极射线并不是飞行的粒子，而是“以太中的现象”。
汤姆逊电子的发现
汤姆逊电子的发现在1897年，汤姆逊证实了阴极射线的微粒性，测量了粒子的速度和荷质比。
汤姆逊在他的实验中使用的二个管子，射线从管中左边的阴极A发出，通过阳极B的一条缝进入第二个管子，可以用一磁铁使射线偏转而进入一种法拉第笼。
收集到的电荷是负的。
因此证明了阴极射线是带负电的粒子。
类似的实验已被J佩兰在法国做过。
在一个第二种类型的管子中，C所产生的阴极射线穿过接地的缝A和B，形成了一束狭窄的射线直射到管子的另一端。
射线击中管子的电灯泡状端面的地方会有一小块磷光亮斑显现出来。
当汤姆逊将两块金属板E和D与电池的两端连结起来时，磷光斑移动了，证明了阴极射线被电场偏转。
用一个与电场垂直的磁场，于是他能够用磁学的办法将射线偏转。
磁偏转在以前曾被观察到过，但是，JJ．汤姆逊是第一个观察到电偏转的人。
明显地缺少了阴极射线的电偏转，这是促使J．J．汤姆逊进行这项研究的首要因素。
为什么在阴极射线被研究的几十年中没有人发现过电的偏转?原因是简单的：除非在阴极射线管里有一个好的真空，否则就建立不起电场。
低真空是电导体，其中，静电场建立不起来。
但是汤姆逊成功了，不仅用如图1．6的装置而且用其他两个装置也成功了。
剑桥大学1897年8月，他写下了现在仍然十分有名的文章。
在这篇论文里，他描述了“为了检验荷电粒子的理论”所做的实验，将他的测量结果应用到确定组成阴极射线的粒子的荷质比上去。
从同样的实验中，他也导出了粒子的速度。
这里是他的推理的一个摘要：由一给定电流携带的总电量Q等于它所有的粒子数N乘每一个粒子的电荷e：Ne=Q然后，通过测量产生的热的办法来测量由粒子所传输的能量W，这个值必须等于质量为m、速度为v的这些粒子的动能1/2Nmυ²＝W用磁学办法使粒子发生偏转，他知道：mv/e=Bp这里p是轨道的曲率半径，B是磁场。
因为能量，电量，磁场和曲率半径是可测量的，他能推论出e/m=2W/(Q²B²p²)具有值2.3x1017(静电单位电量/克)，远大于电解法中离子的荷质比e/m。
1 (简化版)序幕及阴极射线
第五讲打开微观世界研究大门的三大发现第五讲的内容：一、三大发现的序幕二、伦琴发现X 射线三、贝克勒尔发现天然放射性四、居里夫人发现钋和镭五、α、β和γ射线六、汤姆孙发现电子第五讲：打开微观世界研究大门的三大发现一、三大发现的序幕1、历史上关于物质结构的讨论2、阴极射线的发现及其本性的争论1、历史上关于物质结构的讨论古代中国“五行说”古希腊“四元素说”火干热冷水气地湿公元前400 年，古希腊哲学家德谟克利特明确指出：物质是由最小的不可再分的粒子构成。
德谟克利特德谟克利特：“原子论”道尔顿：科学原子论提出：“气体、液体和固体都是由该物质的不可分割的原子组成。
”“同种元素的原子，其大小、质量及各种性质都是相同的。
”道尔顿但是原子到底是否可分？若还可分，则如何分？物质结构的最小层次又是什么？……这些任务落到了物理学家身上。
19世纪末物理学的三大发现1895年，德国物理学家伦琴发现X 射线；1896年，法国物理学家贝克勒尔发现放射性；1897年，英国物理学家汤姆逊发现电子。
三大发现直接或间接都与阴极射线的研究有关。
（1）发现背景：电磁学的发展使得科学家开始研究低压气体放电现象。
２、阴极射线的发现及其本性的争论1858年，德国物理学家普吕克用盖斯勒放电管研究气体放电时，发现放电管阴极对面玻璃管壁上出现了绿色荧光。
（2）阴极射线的发现普吕克２、阴极射线的发现及其本性的争论1876年，德国物理学家戈尔茨坦证实：绿色荧光是由阴极产生的某种射线引起的，命名为“阴极射线”。
实验中还发现，在管壁上出现的障碍物阴影的边缘比较模糊。
于是，他就认为阴极射线应该是一种类似于紫外线的以太波。
２、阴极射线的发现及其本性的争论（2）阴极射线的发现以英国的瓦尔利、克鲁克斯、汤姆孙为代表的微粒说，认为阴极射线是带电粒子流。
以德国的戈尔茨坦、赫兹、勒纳德为代表的以太说，认为阴极射线是以太波。
阴极射线被磁场偏转（3）阴极射线的本性争论２、阴极射线的发现及其本性的争论1891年，赫兹的助手勒纳德根据赫兹的建议发明了勒纳德窗，成功地将阴极射线引出管外，进行了一系列以前无法进行的实验。
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【1】阴极射线——电子发现过程的逻辑分析发现实例： 1834年，法拉第在研究液体导电时，发现了电解定律。
1838年法拉第由研究气体导电开始转向对真空放电的研究。
他用自己制作的真空度仅有千分之七个大气压的真空放电管——法拉第管（将两根黄铜棒焊到一根玻璃管的两端作为电极并用空气泵抽去管里的空气。
由于当时实验技术的限制，只能获得较低的真空度）通电后，发现两极之间有暗区——法拉第暗区。
1851年，巴黎电学机械厂技师鲁姆柯夫发明了能把直流低电压（6伏）变成几千伏高电压的感应线圈。
1857年，德国波恩的仪器技工盖斯勒（H.Geissler,1814～1879）用自己发明的水银真空泵和鲁姆柯夫发明的高压线圈制成了真空度达万分之一个大气压的真空放电管——盖斯勒管（他利用托里拆利真空原理制成了水银真空泵,代替了以前的空气泵。
在一根玻璃管的两端封上两根白金丝，再用水银真空泵把玻璃管中的空气抽调，然后接上高压线圈）。
1858年，德国物理学家盖吕克（J.Plücker,1801～1868）在用盖斯勒管研究真空放电时，发现管中除了低压气体发光以外,正对着阴极的玻璃管壁也发出了绿色的荧光，当磁铁在管外晃动时,荧光也会随之晃动。
为了进一步观察放电管中的现象，1869年普吕克的学生希托夫（J.W.Hittorf,1824～1914）制作了一个真空度达10万分之一大气压的圆球状真空放电管（在球中间装了一片障碍物，而两个电极是垂直安装的）——希托夫管，他发现在两极之间放一片金属障碍物时，阴极对面的玻璃管壁上不仅发出荧光而且还出现了障碍物的影子；若改用透明的云母片作障碍物，同样会出现清晰的影子；在电场和磁场的作用下，障碍物的影子会发生移动。
这一实验表明玻璃管中从阴极发出了一种带负电的不可见射线，而不是光线，对面玻璃管壁在它的撞击下会发出荧光。
1876年，德国物理学家哥尔德斯坦（E.Go ldstein,1850～1930）将这种由阴极发出的奇妙射线命名为“阴极射线”。
1878年，英国伦敦大学的化学教授克鲁克斯（W.Grookes,1 832～1919）利用德国科学家本生的学生斯普伦发明的抽高真空的水银泵，设计制造了各种形状的真空度达到百万分之一个大气压的高真空放电管——克鲁克斯管。
发现通电后的放电管中处于一种闪烁的黑暗状态，阴极对面的玻璃管壁依然发出清晰的荧光。
克鲁克斯还制作了一个长长的高真空放电管，管中平行地安放着两根玻璃轨道，在玻璃轨道上放着一个云母片作的小风车。
当用阴极射线照射上侧风翼时，小风车就沿轨道滚动起来。
这表明阴极射线是一种高速带负电的粒子流。
1897年4月30日，时任卡文迪许实验室主任的汤姆逊向皇家学院做了题为《阴极射线》的报告，系统地阐述了他利用阴极射线是带电粒子、又能被电场和磁场偏转的特性来测定阴极射线粒子的速度、质量和电荷的实验：他首先精心设计了一个阴极射线管——在管子的一端装上阴极和阳极，在阳极上开了一条细缝，通电后，阴极射线就会穿过阳极成为细细的一束，折射到玻璃管的另一端。
这一端的管壁上涂有莹光物质。
这一实验装置实际上就是电视显像管的前身。
汤姆逊在射线管的中部装有两个电极板用以产生电场，在射线管外面加了一个磁场。
调节电场和磁场的强度使它们对阴极射线的作用正好相互抵消，这样阴极射线就不会发生偏转。
汤姆逊据此来测量电场和磁场的强度。
他利用物理学有关定律计算出了阴极射线的速度为1.9×107cm/秒，并测出阴极射线带电粒子的电荷和质量的比值，发现这种粒子的质量非常小，仅是氢原子的质量的1/2000。
汤姆逊还用金、银、铜、镍等各种金属作阴极来测定不同阴极上射出来的带电粒子，发现它们的电荷和质量的比值都一样。
他又把不同的气体如H2 、 O2 、N2……充到管内，阴极射出的带电粒子的电荷和质量的比值还是一样的。
这一系列实验表明不管阴极射线是由哪种物质产生的，是由电极产生的，还是管内的气体产生的，在各种物质中都有一种质量为氢原子质量的1/2000的带负电的粒子（后来人们更精密的测定其值为1/1837）。
1891年，英国物理学家斯通尼（G.J.Stoney,1826～1911）把阴极射线粒子称为“电子”英国物理学家汤姆逊所发现的电子是人类发现的第一个基本粒子，这是物理学发展史上一项具有划时代意义的重大发现,它标志着人类对物质结构的认识进入到一个新的阶段。
创新逻辑分析：①相似推理:已知:固体→可导电联想:固体～液体（相似关系）推论:液体→可导电实验:液体→可导电②相似推理:已知:液体→可导电联想:液体～气体（相似关系）推论:气体→可导电实验:气体→可导电③相反推理:已知:物质→导电联想:物质～真空（相反关系）推论:真空→不导电实验:真空（7 ‰大气压）→导电（英国: 法拉第）④相反推理：已知：法拉第管（7 ‰大气压）→暗区联想: 低真空～高真空（相反关系）推论：高真空管→新现象实验：盖斯勒管（万分之一个大气压）→荧光（德国:普吕克）⑤相反推理：已知：盖斯勒管（万分之一大气压）→荧光联想：低真空～高真空（相反关系）推论：高真空管→新现象实验：希托夫管（10万分之一大气压）→射线（德国:希托夫:）⑥相反推理：已知：希托夫管（10万分之一个大气压）→射线联想：低真空～高真空（相反关系）推论：高真空管→新现象实验：克鲁克斯管（100万分之一个大气压）→粒子（电子）（英国:克鲁克斯）（英国:汤姆逊）人物简介:汤姆逊（J.J.Thomson,1856～1940）是英国卡文迪许物理实验室主任，他一生从事物理学研究。
他出生于英国曼彻斯特，其父以售书为业，因生活拮据，无钱学工程而学物理学。
在剑桥大学读书期间，因父亲去世家境贫困，而只能靠助学金来维持学业，由于学习优秀先后于1876年、1880年多次获得数学奖金。
大学毕业后，他留在卡文迪许实验室作研究工作,1884年担任了该实验室主任。
在他的领导下，这个实验室曾培养了一批象卢瑟福、威尔逊、巴克拉、阿斯顿一样的优秀物理学家，。
1881年，汤姆逊（J.J.Thomson,1856～1940）通过对克鲁克斯实验中小风车转动作用力的数学计算，否定了克鲁克斯关于阴极射线是带负电的分子流的假说；同年，他在《带电体运动产生的电磁效应》的论文中，用麦克斯韦的电磁理论研究了带电体的运动，认为带电微粒的质量都源于电磁场；1894年汤姆逊用旋转镜法测量了阴极射线的速度为1.9×107cm/秒，从而证明了阴极射线不是电磁辐射。
1897年他发现了电子。
1906年，由于他在“气体导电方面的理论和实验”而获得诺贝尔物理学奖。
我很高兴以诺贝尔奖获得者的身份在这里履行义务，和大家谈一谈阴极射线。
我想大家一定希望我谈一些别人没有谈过的内容。
我将向大家描述这个课题的发展，包括有关电和物质的最新理论，在我看来，它们是以我的实验为基础的。
这给了我一个很好的机会，一方面谈一下我的工作是如何依靠了别人的工作，“另一方面谈一下后来的、或多或少是同时代的其他研究工作者的工作是如何在若干方面和我的工作相联系。
因此，用一个比喻，即你加我尊敬的瑞典科学院的同行们，在你们的院士证书的扉页上用过的比喻“，现在我不仅要讲得到的果实，而且要讲结出果实的果树和栽培它们的人。
这个比喻对我来说尤其合适，因为我决不是属于收获果实的人，我只是一个植树的人，照料果树的人或者只是对这些有帮助的人。
由于时间关系，我只能较详细地介绍这里讨论的这个领域中我所做的工作的几个方面．这一工作的开始可追溯到二十六年前的克鲁克斯。
我读过他的文章《辐射物质》，这是她对阴极射线的称呼.在求学期间，我没有直接表现出对这些问题的兴趣。
气体放电对于初学者来说并不是一个合适的研究对象，事实的确是这样。
但甚至是成熟的研究家在克鲁克斯以后的年月中也没有取得真正有意义的成就。
他们没有取得开辟新前景的结果。
就实验条件的纯净而论，他们都没有超过克鲁克斯的工作。
只是在后来，当我在海德堡大学当昆克（Quinck e）的助手时，我才有机会和便利制造了一个水银真空泵（它能产生非常高的真空），用来进行我自己的阴极射线实验。
当时这不算是物理研究所的标准实验项目。
我希望尽可能直接地取得进展，我想，如果能将这些射线从管中5！到空气中该有多好：那时就有可能用它们进行直接实验了。
为此，需要在管壁装一个可以让射线穿过的密封层。
四年后，即1892年，我有了另一个机遇。
当时我是赫兹的助手。
截兹发现金属箔可以让阴极射线通过（儿）。
他用的是很薄很软的有细孔的金箔。
银箔和包装用铝箔。
实验证明，阴极射线不仅能送过细孔。
而且可以通过金属箔材料本身。
一天他叫我去，遗憾的是当时这种机会不经常有，他给我看刚发现的现象：在放电管中放着一块用铝箔覆盖的铀玻璃，当射线从上面发射时，铀玻璃就发亮。
他对我说。
“我们应该用铝箔把放电管分成两个室、在一个室中象通常那样产生阴极射线，在另一个室中可观察空前纯净的这种射线。
即使因为铝箔很软，两个室的气压差很小，也可数把观察室完全抽真空，看—下这样做是否妨碍阴极射线传播，换句话说，看二下阴极射线是物质中的现象还是以太中的现象。
”（这一点我做到了。
）他显然认为最后这个问题是最重要的问题。
我后来进行了实验，但我主要对我早年的问题，即在敞开的空气中的阴极射线感兴趣。
我没有因为赫兹所用的金属箔太软而不用它，我在合适的放电管中把越来越多的这种金属箔一层层叠起来，发现10层到15层还能让阴极射线很好地通过。
于是，我又找了几片较厚的薄铝片，看它们是否能经受得住空气压力。
情况果然如此，条件是铝箔的面积应该足够小。
然后，我重新用旧的管子，用金属板代替石英片，金属板上有一小孔，小孔用铝箔密封，将几颗碱土磷化物颗粒放在铝窗上，然后激发放电管，礁！颗粒发亮了。
我又轻轻地拿起颗粒放在铝窗前，它们在这里同样也发亮。
这证明阴极射线能从放电管中出来，而过去它们一直被限制在管内。
此外，它们还通过了通常密度的空气，这是谁也没有预料到的。
于是很清楚，在我面前展现了一个新的广阔的研究领域，不仅包括迄今尚未看到的现象，而且有希望向未知的领域突破。
到目前为止一直难以解释的阴极射线的秘密终于被揭开了。
更重要的是现在首次能以最大的纯度进行实验。
让我们用另一种类型的辐射——光——来作类比。
如同到现在为止，除了在产生光线的炉子内部和火焰中外（就象阴极射线在放电管中），不可能研究光线。
那么伟大而详尽的光学就此止步了吗？现在可以在炉子上装一个密封窗，纯的光线能通过密封窗出来，离开形成它的复杂而难以解释的过程，这个过程仍限制在放电管里面。
自从发现阴极射线以来，这个过程一直不能理解，除非对阴极射线本身进行充分的研究。
正如我们在历史回顾部分将看到的，这个研究还提供了有关X射线和放射性的许多其他知识（其中有些现在已成为常识），同时也加深了对电和物质的了解。