电子的发现
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。
18.1电子的发现zx
7、电子发现的意义
（1）电子的发现说明原子还可以再分，电子是 原子的组成部分 （2）原子本身也具有结构，拉开了人们研究原 子内部结构的序幕。
三、课堂小结
电子是原子 的组成部分， 是比原子更 基本的物质 单元；也为 原子的内部 结构研究拉 开了序幕
谢谢 ☺
二、电子的发现
1、汤姆孙的发现
英国物理学家J.J.汤姆孙 （J.J.Thomson,1856-1940）重复了阴极射线 在电场中的偏转实验，起初也看不到偏转，但 是他没有马上下定论，经仔细分析，他认为没 有偏转的原因可能是管中真空度不高造成的。 于是改善真空条件，终于如愿以偿，发现了阴 极射线在电场中的偏转现象。
1
电子的发现
黄冈中学
张旭
一、电子发现的前夜
1、学术氛围
在十九世纪九十年代，人们自己对于自然的 理解非常具有自信，在化学界和物理学界人们都 觉得描述整个宇宙的理论框架都已经很好的被理 解了。他们有这样的想法是由于他们刚刚经历科 学史上的辉煌时期，比如牛顿力学、道尔顿物质 原子理论、热力学、电磁学都取得非常大的进展。 所以可以自信的解释这个世界上发生的任何事情。 当时有个著名的芝加哥教授说道:Our future discoveh decimal place。 很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒 子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。这种 认识一直统治了人类思想近两千年。
只保留磁场B， 让组成阴极射线 的粒子做匀速圆 周运动
（3）实验结论
阴极射线是带负电的粒子流，并求出了这种粒 子的比荷。
3、实验事实二
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（阴极射线）是构成各种物质的共有成分。
电子的发现 课件
2．汤姆孙的进一步研究
汤姆孙又进一步研究了许多新现象，证明了电__子__是原子的组成 部分，是比原子更_基_本__的物质单元．
3．电子的电荷量及电荷量子化
(1)电子电荷量：1910 年前后由密__立__根__通过著名的_油__滴_实__验__得 出，电子电荷的现C______________.
(1)求打在荧光屏 O 点的电子速度的大小； (2)推导出电子比荷的表达式．
[解析] (1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运
动，有 Bev＝Ee＝Ub e，得 v＝BUb
即打到荧光屏 O 点的电子速度的大小为BUb.
(2)由 d＝12bUmeLv12＋bUmeLv1·Lv2可得
me ＝UL12Ld1b＋v22L2＝B2bL12Ld1U＋2L2.
[答案]
U (1)Bb
2dU (2)B2bL1L1＋2L2
(1)根据阴极射线在_电__场_和_磁_场__中的偏转情况断定，它的本质是 带负__电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷．
(2)换用_不_同__材__料__的阴极做实验，所得比荷的数值都相__同__，是氢
离子比荷的近两千倍．
(3)结论 ：阴 极 射线 粒 子带 负 电， 其 电荷 量 的大 小 与氢 离子
电子的发现
一、阴极射线 1．实验装置
真空玻璃管、阴__极__、阳极和感应圈．
2．实验现象 感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出 B (A.阴 极射线 B．荧光)．
3．阴极射线 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，这
种射线命名为阴__极__射__线__．
电子的发现 教案
在电场中：Ee=e v B v=E/B在磁场中：Bev =mv 2 /r e/m =E/B 2r一．电子的发现：1.阴极射线：1876年，德国戈德斯坦把从阴极发出的某种看不见的射线称为极极射线①对阴极射线本质的猜想：赫兹:电磁波;J.J 汤姆孙：粒子流②影响研究阴极射线的因素： ⑴阴极射线能穿透铝片;⑵条件限制未能观察到射线在电场中的偏转; ⑶受前人原子是最小的微粒的观念的影响. 2.发现电子：①J.J 汤姆孙实验过程及原理：介绍实验装置和实验的过程原理:***实验结果：阴极射线的比荷e/m 是氢离子的将近2000倍；不同材料的阴极射线的比荷相同②电子：1889年4月30日，J.J.汤姆孙正式把这种微粒称为电子。
12年后R.A.密立根用油滴实验测出了电子的电荷。
电子的发现具有更伟大的意义，因为这一事件使人们认识到自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 .由于J.J.汤姆生的杰出贡献，1906年他获得诺贝尔物理学奖公元前五世纪希腊哲学家提出物质是由不可分割的微粒（叫原子）组成的。
100多年前化学反应中原子的种类和数目不变，化学上倍比定律的发现等证实了物质的原子性结构，认为原子是不可再分的、物质是由原子组成的J.J 汤姆孙 J.J Thomson 1857 ～ 1940 英国 赫兹 H.Rudolf Hertz 1857 ～ 1894 德国 C e 19106022.1-⨯=kgm 31101094.9-⨯=荧屏电子束—M 1M 2+ —+电极板 密立根 (美国) Robert likan 1868年～1953年。
电子的发现.完整PPT资料
. . . . . . . . . E U B 那么这两种物质是怎样构成原子的呢？ v qE＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 汤姆孙发现了电子，并且知道了电子是带负电荷的，人们推断出原子中还有带正电的物质。 B B d C 汤姆孙发现了电子，并且知道了电子是带负电荷的Biblioteka 人们推断出原子中还有带正电的物质。
在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子镶嵌其中。
•2. 如果要抵消阴极射线的偏转，使它从P 点回到 阴极射线 Cathode ray
2、关于阴极射线的实质，下列说法正确的是( )
2
P ，需要在两块金属板之间的区域再施加一个大 1 少数 α 粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回
1094×10－31 kg
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。
则 q vBq EvBE
设粒子质量为m，带电 荷为e,受到磁场力和电场力 的作用，如果不发生偏转， 则受力平衡:
电场力：
F电
eEeV d
磁场力： F磁 evB
汤姆逊管
F 电 eEevBF 磁
v E B
阴极射线 Cathode ray
赫兹 H.Rudolf Her
tz 1857 ～ 1894
德国
J.J 汤姆孙 J.J Thomso
n 1857 ～ 19
40 英国
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：
重走科学探索路…… 1、它在电场中不偏转，因此不带电
让我们一起来好好想想……
1、玻璃管，内装极其稀薄的气体。
《电子的发现好》课件
肖克利的发明不仅在理论上具有重要意义，而且在实际应用中也发挥了巨大作用 。他的工作为后来的科学家们提供了重要的启示和灵感，推动了电子学和信息技 术的发展。
晶体管的贡献
晶体管的发明使得电子设备变得更加小型化、高效化，为现代信息社 会的建立奠定了基础。
集成电路的发明
1 2 3
集成电路的发明
1958年由美国德州仪器公司的杰克·基尔比和仙 童半导体公司的罗伯特·诺伊斯发明了集成电路。
集成电路的应用
集成电路是现代电子设备的核心，广泛应用于计 算机、通信、消费电子等领域，极大地推动了电 子工业的发展。
电视的影响
电视的出现极大地改变了人们的生活方式，成为信息传播、娱乐休闲的 重要工具。
晶体管的发明
晶体管的发明
1947年由美国贝尔实验室的约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿和威廉·肖克 利发明了晶体管。
晶体管的应用
晶体管是现代电子设备的关键元件，广泛应用于通信、计算机、消 费电子等领域，对电子工业的发展起到了巨大的推动作用。
《电子的发现好》 ppt课件
目录
CONTENTS
• 电子的发现 • 电子学的发展 • 电子学的重要人物 • 电子学的重要事件 • 电子学的挑战与解决方案
01 电子的发现
电子的发现
1897年，英国物理学家J.J.汤姆逊在实验中发现了电子，证 明了原子的存在。
电子的特性
电子是带负电的基本粒子，具有质量和电荷量，是 构成物质的基本单位之一。
未来电子学将面临更多的技术挑战和 商业机会，需要不断创新和适应变化 。
《电子的发现》 知识清单
《电子的发现》知识清单一、电子发现的背景在 19 世纪末期，物理学界对于物质的结构和电的本质充满了好奇和探索的热情。
当时，科学家们已经对原子有了一定的认识，但对于原子内部的结构和组成却知之甚少。
在电学领域，电流、电阻和电场等概念已经被广泛研究，但对于电的基本载体——电荷的本质还没有清晰的理解。
二、电子发现的关键人物1、约瑟夫·约翰·汤姆孙（JJ Thomson）汤姆孙是英国著名的物理学家，他在研究阴极射线的过程中，做出了开创性的发现。
他通过一系列精心设计的实验，试图揭示阴极射线的本质。
三、汤姆孙的实验1、阴极射线管实验汤姆孙使用了一个密封的玻璃管，里面抽成真空，并在两端加上电极。
当在电极之间加上高电压时，从阴极发射出一种射线，这就是阴极射线。
他通过改变电场和磁场的方向和强度，观察阴极射线的偏转情况。
2、测量阴极射线的荷质比汤姆孙巧妙地设计实验，测量出了阴极射线粒子的荷质比（电荷与质量的比值）。
他发现，这种粒子的荷质比远远大于当时已知的任何带电粒子。
四、电子的性质1、带负电通过实验，确定了电子是带负电的粒子。
2、质量极小电子的质量非常小，约为氢原子质量的 1/1836。
3、具有粒子性和波动性电子不仅表现出粒子的特性，如具有一定的质量和电荷，同时也表现出波动性。
五、电子发现的意义1、打破原子不可分割的观念电子的发现表明原子并不是不可分割的最小粒子，原子内部存在着更基本的组成部分。
2、推动物理学的发展为量子力学的建立奠定了基础，引发了对物质结构和微观世界的深入研究。
3、对电子技术的影响电子的发现直接促进了电子技术的发展，如电子管、半导体器件等的发明，改变了人类的生活和社会发展。
六、电子的应用1、电子器件如晶体管、集成电路等，是现代电子设备的核心组件。
2、电子显微镜利用电子的波动性，能够实现更高分辨率的微观成像。
3、电子通信在无线电通信、卫星通信等领域发挥着关键作用。
七、电子研究的后续发展1、对电子自旋的发现进一步丰富了对电子性质的认识。
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。
叙述电子发现的过程及原理
叙述电子发现的过程及原理电子发现是指在诉讼、调查或审核过程中，针对电子存储设备和电子数据进行检索、审核和保存的过程。
它的过程包括以下几个主要步骤：1. 制定发现计划：在电子发现开始之前，需要制定详细的发现计划，明确搜索和取证范围，确定使用的工具和方法。
2. 收集电子数据：根据发现计划，收集可能存在关键信息的电子数据。
这些数据可以来自计算机硬盘、移动设备、电子邮件、社交媒体、云存储等。
3. 保护数据完整性：在收集数据之后，必须采取措施确保数据的完整性和安全性。
这包括备份数据、记录收集过程，并确保在处理过程中不会对数据进行任何修改。
4. 数据检索与筛选：通过使用各种电子发现工具和技术，对收集到的数据进行检索和筛选，以筛选出与调查或诉讼有关的信息。
这可能涉及使用关键词搜索、时间范围设定、元数据筛选等方法。
5. 数据评估和分析：对筛选出的数据进行评估和分析，以确定哪些数据对案件有关联性和重要性。
这可能包括数据的关联分析、文本挖掘、数据可视化等技术。
6. 数据保存和备案：对于与案件相关的数据，需要进行保存和备案，以便将来使用。
这包括将数据转移到安全的存储介质中，并进行元数据记录和数据链条的建立。
电子发现的原理主要基于以下几个方面：1. 数字取证原理：电子发现的过程中，需要确保在收集、处理和保存数据时不对数据进行任何的修改或损坏。
数字取证原理强调了在获取电子证据时必须确保数据的完整性、可靠性和可追溯性，以确保数据的可接受性和法律效力。
2. 数据筛选原理：由于大量的电子数据可能存在于收集的数据中，必须采取相应的筛选措施来确定与案件相关的数据。
根据发现计划确定的搜索范围和关键词，结合数据挖掘和筛选工具，可以对数据进行快速和有效的筛选。
3. 数据评估原理：电子发现的过程中，对收集的数据进行评估和分析，以确定与案件有关的关键信息。
评估原理主要基于数据的关联性和重要性，通过数据分析和挖掘技术，可以评估数据的价值和可信度。
电子的发现—争论出真知
电子的发现——争论出真知100年前，英国物理学家汤姆孙（J．J．Thomson，1856—1940）发现了电子，在物理学史上写下了极其光辉的一页。
电子的发现被誉为19—20世纪之交物理学三大发现之一，它是关于阴极射线实质的长期争论而结出的硕果。
l、关于阴极射线实质的争论1836年，法拉第（M．Faraday，1791～1867）首开低压气体放电研究的先河，做出了被后人称之为“法拉第暗区”的发现。
由于当时使用的是用皮革做衬垫的活塞式抽气机，产生的真空度仅为千分之七个大气压，所以他不可能做出更多的发现。
随着真空泵的不断改进和完善，同时，感应线圈的出现使高电压的产生十分方便，低压气体放电的研究日益活跃，出现了关于阴极射线实质的长期争论。
有趣的是众多物理学家按国别不同形成了大相径庭的两种观点。
一些德国物理学家主张“以太振动说”；而另一些英国物理学家则坚持“负电微粒说”。
他们都做了大量的实验，反对对方的见解，捍卫自己的观点。
1。
1以太振动说普吕克尔（J．Plhcker，1801～1868）得益于在他手下工作的灵巧的仪器制造工盖斯勒（H．Geissler，1814～1879）。
利用他制造的水银真空泵和真空度为万分之一个大气压的盖斯勒管，首先在低压气体放电实验方面取得进展。
1858年，普吕克尔在实验中发现，在对着阴极的玻璃管壁上出现了绿色荧光。
如果把磁铁放在放电管附近，荧光斑就随着磁铁的移动而改变位置。
他认为荧光的出现是由于从阴极发出的电流所致。
普吕克尔虽未对此现象命名，但应该说，这就是阴极射线的发现。
1869年，普吕克尔的学生希托夫（J．Hittorf，1824—1914）使用了斯普伦格式真空泵，将放电管的真空度提高到十万分之一个大气压。
他把物体置于管内，且放在阴极和产生荧光的管壁之间，发现物体投射出阴影；又用弯成直角的放电管做实验，则荧光在拐角处发生。
根据这两个现象，希托夫推测，从阴极发射出一种直线传播的射线，荧光是射线撞击管壁产生的。
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
18-1电子的发现
求比荷的两 法一、若撤去磁场,带电粒子由P 点偏离到P ，P 到P 竖直距离为y,屏 方法 幕到金属板 D 、D 右端的距离为D，你能算出阴极射线的比荷吗？
1 2 2 1 1 2
P3 D1
K A B
P1 D2
y
P2
L 萤 幕
D
m e
v0
y
L m e
θ
D
萤 幕
v0
y1 y2
y
tan
二. α粒子散射实验
粒子散射实验
1、绝大多数α 粒子穿过金箔后仍沿
原来方向前进． 2、少数α 粒子发生了较大的偏转． 3、极少数α粒子的偏转超过90°． 4、有的甚至几乎达到180 °．
二. α粒子散射实验 3.实验分析 卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇， 他说：“这是我一生中从未有的最难以臵信 的事，它好比你对一张纸发射炮弹，结果被 发弹回来而打到自己身上。。。。。”
粒子是做不到的 但波可以!
二、电子的发现
1、认识实验装臵的作用，分析阴极射线的运动情况。
汤姆孙的气体放电管的示意图
D1
p3 p1
k
p2 实验装臵 （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）D1、D2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臵，对阴极射线的偏 转做定量的测定
18-1 电子的发现
阴极射线
在19世纪末年，物理学的三项重大的实验发现：X 射线、放射性和电子。电子的发现使人们认识到自 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。
一、探索阴极射线
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
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？
《电子的发现与汤姆孙模型》课件
PPT课件xx年xx月xx日CATALOGUE 目录•电子的发现•汤姆孙模型•汤姆孙模型对电子发现的影响•电子发现与汤姆孙模型的未来发展01电子的发现电子的发现历史可以追溯到19世纪初，英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆森在研究阴极射线时发现了电子。
汤姆森通过实验证实了电子的存在，并测量了电子的电荷和质量，揭示了电子的粒子性质。
电子的发现过程电子是一种基本粒子，具有负电荷和反物质性质。
电子具有波动性和粒子性，其行为可以在量子力学框架下描述。
电子的物理特性电子在许多领域有广泛的应用，如电力、通信、计算机和医疗等。
电力通过电子传输，而通信和计算机技术依赖于电子进行信息传输和处理。
电子的应用02汤姆孙模型1汤姆孙模型的概述23汤姆孙模型是电子束在真空中传输的经典理论模型，由英国物理学家乔治·汤姆孙于20世纪初提出。
该模型假设电子在真空中以恒定速度直线传输，并且受到随机散射的影响。
汤姆孙模型为电子束在真空中的传输提供了基础的理论框架，对电子束加工和电子显微镜的发展产生了重要影响。
汤姆孙模型的实验验证01通过对比实验数据和汤姆孙模型的预测结果，验证了该模型的正确性和可靠性。
02实验发现，随着电子束加速电压的增加，电子束的聚焦性能和传输效率提高，这进一步证实了汤姆孙模型的准确性。
03此外，实验结果表明，电子束的发散角和能量分布对电子束加工和成像的特性具有重要影响，这也为后续研究提供了重要的参考依据。
汤姆孙模型的应用该模型为这些领域的发展提供了重要的理论基础，使得人们能够更好地理解电子束传输的特性和规律，促进了相关技术的进步和发展。
此外，汤姆孙模型也为其他研究领域提供了基本的理论支撑，为其他粒子束传输、粒子加速器和粒子束加工等领域的研究提供了有益的参考。
汤姆孙模型在电子束加工、电子显微镜、电子衍射等领域得到了广泛应用。
03汤姆孙模型对电子发现的影响汤姆孙模型对电子发现的重要性电子发现是物理学的重要里程碑之一，而汤姆孙模型在其中起到了关键作用。
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。
电子的发现及应用
电子的发现及应用电子的发现及应用是现代科学的重要里程碑。
以下将全面介绍电子的发现过程以及电子在各个领域中的广泛应用。
首先，电子的发现过程可以追溯到19世纪末。
1897年，英国物理学家汤姆逊通过对阴极射线的研究，发现了一种带负电荷的粒子，即电子。
他通过一系列实验证明电子具有其自身的特性，如质量、电荷和运动能量。
这一发现不仅为现代物理学建立了基础，还奠定了电子学的发展基础。
随着对电子性质的进一步研究，电子的应用也逐渐展现出巨大的潜力。
以下将介绍电子在通讯、能源、生物医学、计算机科学以及材料科学等领域中的应用。
首先，电子在通讯领域中起着至关重要的作用。
电子技术的发展使得人们可以通过手机、电脑等设备实现远距离通信。
电子器件，如晶体管和集成电路，是现代通信系统中复杂电子网络的基础。
另外，微波和光纤通信技术的发展也依赖于对电子的深入研究。
其次，电子在能源领域的应用也十分广泛。
太阳能电池利用光电效应将太阳能转化为电能，其中包括电子在导体中的迁移和流动。
核能技术利用电子在核反应中的作用，实现了核能的利用和电能的生成。
此外，电子在燃料电池和储能装置等领域中也发挥着重要作用。
另一方面，电子在生物医学领域的应用也十分重要。
电子显微镜可以观察和研究生物细胞和微观结构，进而促进疾病的诊断和治疗。
此外，医学成像技术（如CT、MRI和PET）中的电子器件也起着关键作用。
同时，电子在生物传感器和电刺激治疗等领域中的应用也不可忽视。
在计算机科学领域，电子在计算机硬件的制造和处理器的功能提升中起着关键作用。
电子元件的迁移和流动实现了逻辑门的构建，进而推动计算机性能的提升。
此外，大数据和云计算等技术的发展也离不开对电子性质的深入理解。
最后，在材料科学领域，电子起着至关重要的作用。
电子在半导体材料中的性质决定了电子器件的性能。
例如，电子在硅芯片中的传输和控制使得计算机和其他电子设备得以实现。
此外，电子束刻蚀和电子束交联等技术也被广泛应用于微电子器件的制造。
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每个阴极射线粒子受到的电场力
F=Eq
每个阴极射线粒子受到的洛伦兹力
Bqv
Eq =Bqv
f=Bqv
进而得到阴极射线的速度表达式
Eq
汤姆孙的气体放电管
汤姆孙的气体放电管
如果汤姆孙请你做助手，请你回想并根据汤姆孙研究阴极射线的 过程，计算出阴极射线粒子的比荷
Eq =Bqv
汤姆孙的气体放电管
1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它 的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
那么阴极射线到底是什么呢？
阴极射线的本质
19世纪，对阴极射线本质的认识有两种观点
赫兹 德国
一种观点认为阴极射线像X 射线一样是电磁辐射代表人 物赫兹
汤姆孙 英国
另一种观点认为阴极射线 是带电微粒代表人物汤姆 孙
阴极射线的本质
如果是你，你将设计怎样的实验，来探究阴极射线的本质是电磁波还 是带电粒子流？
阴极射线粒子的比荷
如图所示为一种测定阴极射线比荷的实验装置
解 以M点为坐标原点， 水平向右为x轴，竖直向下为y轴 设粒子经加速后获得的速度为
既有电场又有磁场时： 得到粒子的速度：
阴极射线粒子的比荷
如图所示为一种测定阴极射线比荷的实验装置
只加电场时，粒子在CD间做类 平抛运动，知道极板的右边缘 水平方向：
让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场，观察它是否偏转
如果阴极射线发生了偏转，那么阴 极射线就是在电场力或洛伦兹力的 作用下偏转的，说明阴极射线的本 质是带电粒子流。
如果阴极射线没有发生偏 转，表示阴极射线不带电 ，说明阴极射线的本质是 电磁波
阴极射线的本质
阴极射线的本质
现象：阴极射线发生了偏转
阴极射线粒子的比荷具体数值是多少呢？
我们一起来算一算
阴极射线粒子的比荷
如图所示为一种测定阴极射线比荷的实验装置
真空玻璃管内，阴极K发出的粒子经过阳极A与阴极K之间的高压加速后，形 成一细束粒子流，以平行于极板的速度进入两极板C、D间区域。 若两极板C、D间无电压，粒子将打在荧光屏上的O点，若在两极板间施加电 压U，则离开极板区域的粒子将打在荧光屏上的P点； 若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则 粒子在荧光屏上产生耳朵光点又回到O。
知道电子的质量约为
，远小于质子的质量
密立根的油滴实验
质量为m的油滴所受阻力的大小与 速度大小成正比，设比例系数为k。
两板间不加电压时，观察到某一油滴 竖直向下做匀速运动，通过一段距 离 所用时间为 ；则
密立根的油滴实验
加电压U时，可以观察到同一油滴竖直 向上做匀速运动，且在时间 内运动 的距离为 ，则：
了解电子发现的历史
阴极射线
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 体放电时看到了玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。
普吕克尔的类似实验
阴极射线
1876年另一位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，并把这种射线命名为阴极 射线。
联立解得：
电子的电量和质量 密立根测定了数千个油滴的电荷量，发现各个油 滴所带电荷量不连续的，它们都是某一最小电荷 ——元电荷的整数倍，这一最小电荷所带电荷量 就是电子的电荷量 密立根通过著名的“油滴实验”得到电子电荷量 的精确值。电子电荷的现代值为：
近似值为
密立根
电子的电量和质量
电子比荷 电子电量 电子质量
原子不是组成物质的最小微粒
汤姆孙后来又通过实验测得阴极射线粒子的电荷量大小与氢离子大 致相同。
阴极射线粒子的质量比氢离子小得多
后来，组成阴极射线的粒子就被称为电子。
原子不是组成物质的最小微粒
汤姆孙进一步研究发现，不论阴极射线、 射线 、光电流还是热离子流，它们都包含电子。
原子不是组成物质的最小微粒
电子的发现
教学目标
知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，是比 原子更基本的物质单元 体会电子的发现过程中蕴含的科学方法 知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍 领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义
教学重点
阴极射线的研究
教学难点
汤姆孙发现电子的理论推导
世间万物是由原子构 成的… 原子是一种最后的不 可分割的物质微粒…
匀速直线运动： 竖直方向：
匀加速直线运动：
竖直方向的位移大小： 竖直方向的速度大小：
阴极射线粒子的比荷
如图所示为一种测定阴极射线比荷的实验装置
飞出极板到荧光屏，匀速直线运动 水平方向： 竖直方向： 竖直方向的总位移：
联立解得：
原子不是组成物质的最小微粒
汤姆孙还发现，用不同材料的阴极做实验，所得的比荷数值是相同的。 这说明了什么？
问题与练习
加在阴极射线管内阴极和阳极之间的电压为
，如果电子
离开阴极表面时的速度为0，试求电子到达阳极时的速度。
问题与练习
一个半径为
的带负电的油滴，处在电场强度等
于
的竖直向下的匀强电场中。如果油滴受到的
库仑力恰好与重力平衡，问：这个油滴带有几个电子的电荷？
已知油的密度为
。
电子的个数为5
通过射线产生的荧光 的位置，可以研究射 线的径迹
汤姆孙的气体放电管
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。
根据带电粒子在电场和磁场中受力的情况， 可以得出组成带负电
汤姆孙的气体放电管
所加磁场方向和大小有何要求呢？ 垂直纸面向外
德谟克利特
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 …
道尔顿
汤姆生的伟大发现
汤姆生发现电子之前人们认为原 子是组成物体的最小微粒，是不 可再分的
汤姆生从对阴极射线等现象的研 究中发现了电子，从而敲开了原 子的大门
那么电子发现的过程是怎样的？
电子的发现
知道阴极射线是由电子组成的，电子是比原子更基本 的物质单元
说明阴极射线不是电磁波，否定了赫兹的说法； 同时也能得到阴极射线的本质是带电粒子流
带电粒子的电荷量与其质量比——比荷（荷质比），是一个重要的物理量。 阴极射线作为一种带电粒子流，它的电性是什么呢？它的比荷又是多少呢
根据带电粒子在电场、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？
电子是原子的组成部分， 它是比原子更基本的物质单元。
汤姆孙
电子发现的意义
电子的发现不只是说明原子是组成物质的最小微 粒，更重要的是对揭示原子结构有重大意义。
电子的发现和X射线的发现、放射现象的发现 并称近代物理的三大发现
汤姆孙因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖。 被科学界誉为“一位最先打开通向基本粒子物 理学大门的伟人”
汤姆孙
电子荷质比的具体数值是
那么电子的电量q和质量m的各 自的具体数值又是多少呢？
密立根
密立根油滴实验
1909~1913年间，美国物理学家密立根通 过“油滴实验”测出了电子电荷的精确值
电子的电量和质量的测定
知道密立根“油滴实验”的测量原理
知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍 知道电子的电量是
质子质量与电子质量的比值
密立根油滴实验更重要 的发现是：电荷是不连 续的，是量子化的，即 任何带电体的电荷只能 使e的整数倍。
问题与练习
汤姆孙是怎样发现电子的？
汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转现象，确定了其本质 是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷；进一步的实验发现 ，不同物质做成的阴极发出的射线粒子都有相同的比荷，说明这 种带电粒子是构成物质的共同成分；用这种粒子的比荷与氢离子 比荷比较，并用实验测出了这种粒子的电荷量与氢离子电荷量相 同，质量又比最轻原子的质量小得多。根据这些，汤姆孙发现了 电子。
①带电粒子在电场中的偏转模型
②带电粒子在磁场中偏转模型
英国物理学家J.J.汤姆孙认为阴 极射线是带电粒子流。
为了证实这点，从1890年起他 进行了一系列实验研究。
汤姆孙的气体放电管
汤姆孙的气体放电管示意图
小孔AB：使由C发出的粒子形成一束细细的射线
带有标尺的荧光屏
阴极C： 发出带电粒子
平行的金属板之间夹有电场
说明不同物质都能够发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。
汤姆孙由实验测得阴极射线粒子比荷是氢离子比荷的近两千倍。 这两种粒子的电量和质量有什么关系呢
猜想一：阴极射线粒子的质 量大小与氢离子质量一样大 ，而电荷却比氢离子大得多 ；
猜想二：阴极射线粒子的电荷量 与氢离子电荷量一样大，而质量 却比氢离子小得多；