1、18.1 18.1 電子的發現電子的發現物理選修物理選修3-5 3-5 第十八章第十八章 原子的結構原子的結構 19 19世紀末，在對氣體放電現象的研究中，科學家世紀末，在對氣體放電現象的研究中，科學家發現了電子。發現了電子。8原子是可以分割的，是由更小的微粒組成的。原子是可以分割的，是由更小的微粒組成的。 早在早在18581858年，德國物理學家普呂克爾利用低壓氣年，德國物理學家普呂克爾利用低壓氣體放電管研究氣體放電時發現一種奇特的現象。體放電管研究氣體放電時發現一種奇特的現象。 1876 1876年德國物理學家戈德斯坦研究后命名為年德國物理學家戈德斯坦研究后命名為陰極陰極射線射線陰極射線陰

2、極射線8 早在早在18581858年，德國物理學家普呂克爾利用低壓氣年，德國物理學家普呂克爾利用低壓氣體放電管研究氣體放電時發現一種奇特的現象。體放電管研究氣體放電時發現一種奇特的現象。 1876 1876年德國物理學家戈德斯坦研究后命名為年德國物理學家戈德斯坦研究后命名為陰極陰極射線射線陰極射線陰極射線一種認為陰極射線像一種認為陰極射線像X射線一樣是電磁輻射射線一樣是電磁輻射一種認為陰極射線一種認為陰極射線是帶電微粒是帶電微粒對陰極射線本質是什么？兩種觀點：對陰極射線本質是什么？兩種觀點：思考思考1：電磁輻射和帶電微粒最大的區：電磁輻射和帶電微粒最大的區別是什么？別是什么？思考思考2：如果是

3、帶電微粒它帶正電還是如果是帶電微粒它帶正電還是負點？負點？根據帶電粒子在電磁場中的運動根據帶電粒子在電磁場中的運動規律，規律，用什么用什么方法方法來來判斷帶電粒子所帶判斷帶電粒子所帶電荷？電荷？電磁波不帶電，且速度比帶電粒子大的多電磁波不帶電，且速度比帶電粒子大的多 英國物理學家英國物理學家J.J.J.J.湯姆孫湯姆孫自自18901890年起開始研究，年起開始研究，對對陰極射線陰極射線進行了一系列的實驗研究。進行了一系列的實驗研究。認為是帶電粒子流。認為是帶電粒子流。實驗驗證實驗驗證湯姆孫的氣體放電管的示意圖湯姆孫的氣體放電管的示意圖 帶電粒子的電荷量與其質量之比帶電粒子的電荷量與其質量之比比

4、荷比荷q/m，是一個重要的物理量。根據帶電粒子在，是一個重要的物理量。根據帶電粒子在電場和磁場電場和磁場中受力的情況，可以得出組成陰極中受力的情況，可以得出組成陰極射線的微粒的射線的微粒的比荷比荷。 1. 當金屬板當金屬板D1、D2之間未加電場時，射線不偏轉，之間未加電場時，射線不偏轉，射在屏上射在屏上P1點。施加電場點。施加電場E之后，射線發生偏轉之后，射線發生偏轉并射到屏上并射到屏上P2處。由此可以推斷陰極射線帶有處。由此可以推斷陰極射線帶有什什么性質的電荷么性質的電荷？2. 如果要抵消陰極射線的偏轉，使它從如果要抵消陰極射線的偏轉，使它從P2點回到點回到 P1，需要在兩塊金屬板之間的區域

5、再施加一個大需要在兩塊金屬板之間的區域再施加一個大 小、方小、方向合適的磁場。向合適的磁場。這個磁場的方向這個磁場的方向B是是垂直紙面向外還垂直紙面向外還是向內是向內？如果如果陰極射線微粒陰極射線微粒的質量為的質量為m速度速度為為v，那么，那么每個陰每個陰極射線微粒受到的洛侖茲力和電場力極射線微粒受到的洛侖茲力和電場力都為多少？兩都為多少？兩力間應該有什么關系？力間應該有什么關系？3. 如果去掉如果去掉D1、D2間的電場間的電場E，只保留磁場，只保留磁場B，磁場方向與射線運動方向垂直。陰極射線在有磁場方向與射線運動方向垂直。陰極射線在有磁場的區域將會形成一個半徑為磁場的區域將會形成一個半徑為r

6、的圓弧的圓弧(r可以可以通過通過P3的位置算出的位置算出) 。此時，組成陰極射線的粒。此時，組成陰極射線的粒子做圓周運動的向心力就是子做圓周運動的向心力就是_力。力。實驗結論分析實驗結論分析該陰極射線的該陰極射線的比比荷荷是氫離子閉合的將近兩千倍是氫離子閉合的將近兩千倍 湯姆孫猜測：電荷量的大小與一個氫離子一樣，湯姆孫猜測：電荷量的大小與一個氫離子一樣，而質量比氫離子小得多。而質量比氫離子小得多。湯姆孫湯姆孫測得陰極射線的粒子被稱為測得陰極射線的粒子被稱為電子電子 電子是原子的組成部分，是比原子更電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質單元?；镜奈镔|單元。 美國科學家美國科學家密立根密立根又精確地測定了電子的電量：又精確地測定了電子的電量： e=1.6022 e=1.602210101919 C C 根據根據實驗中得到的實驗中得到的荷質比，可以精確地計算出電荷質比，可以精確地計算出電子的質量為：子的質量為： m=9.1094 m=9.109410103131 kg kg 關于陰極射線的實質，下列說法正確的是() A陰極射線實質是氫原子 B陰極射線實質是電磁波