1、第一節第一節http:/ 相當長時間相當長時間, ,人們認為人們認為原子不可分，原子不可分，英國英國科學家科學家湯姆生湯姆生對陰極射線中發現電子對陰極射線中發現電子! !敲開了敲開了原子的大門原子的大門! !實驗實驗裝置裝置: :電源電源, ,感應圈感應圈, ,陰極射線管陰極射線管, ,磁鐵磁鐵產生：在研究氣體導電的玻璃管內有陰、陽兩極產生：在研究氣體導電的玻璃管內有陰、陽兩極。當兩極間加一定電壓時，陰極便發出一種射線。當兩極間加一定電壓時，陰極便發出一種射線，這種射線為陰極射線。，這種射線為陰極射線。現象現象:1.:1.陰極射線使熒光屏發光（特點）陰極射線使熒光屏發光（特點） 2.2.當加入

2、磁場后射線偏轉當加入磁場后射線偏轉發光原理發光原理: :在強電場中在強電場中, ,氣體被電離而導電氣體被電離而導電一、探索一、探索陰極射線陰極射線電荷接收器電荷接收器A 當陰極當陰極A A產生的產生的射線進入大真空管射線進入大真空管D D時時, ,可以看到管壁上可以看到管壁上有熒光出現有熒光出現. . 當大真空管中當大真空管中加入磁場時加入磁場時, ,射線就射線就會偏轉會偏轉, ,被接收器接被接收器接收到收到經檢驗為經檢驗為負電荷負電荷荷質比的測定荷質比的測定1.荷質比的概念：帶電粒子的電荷與質量之比。它是帶電粒子的基荷質比的概念：帶電粒子的電荷與質量之比。它是帶電粒子的基本參量。本參量。 2

3、.測定荷質比的裝置：測定荷質比的裝置： A：電離室：電離室:S1S2：加速電場：加速電場 S2S3：速度選擇器：速度選擇器B：勻強磁場：勻強磁場 D：照相底片：照相底片 3.電子就是通過測定荷質比而被發現的。電子就是通過測定荷質比而被發現的。 4.測定荷質比的裝置測定荷質比的裝置質譜儀（最初由湯姆生質譜儀（最初由湯姆生發現的）。發現的）。5.質譜線：從離子源中射出的帶電粒子的電量相同，而質量有微小質譜線：從離子源中射出的帶電粒子的電量相同，而質量有微小差別，由公式差別，由公式q/m=2U/B2r2，它們進入磁場后將沿不同的半徑做圓，它們進入磁場后將沿不同的半徑做圓周運動，打在照相底片的不同位置

4、，在底片上形成若干譜線條的細周運動，打在照相底片的不同位置，在底片上形成若干譜線條的細條，叫質譜線。得用質譜線可以準確地測出各種同位素的原子量。條，叫質譜線。得用質譜線可以準確地測出各種同位素的原子量。MN一個質量為一個質量為m,m,電量為電量為e e的帶電粒子的帶電粒子, ,以速度以速度v v垂直進垂直進入磁場入磁場B B中中, ,2vmevBr在平行板在平行板MNMN間產生豎直向上的電場間產生豎直向上的電場E,E,在垂直電場向在垂直電場向外的方向上加一磁場外的方向上加一磁場B,B,適當地調節電場和磁場的強適當地調節電場和磁場的強度度, ,可以測出速度大小可以測出速度大小V=V=E/Bhd

5、設平行板設平行板MNMN之間的距離為之間的距離為h,h,板的水平長度為板的水平長度為d,d,首先使陰極僅受電場作用并達到最大偏轉首先使陰極僅受電場作用并達到最大偏轉, ,測測得此時的場強得此時的場強E,E,隨后保持隨后保持E E不變不變, ,外加磁場使射線外加磁場使射線恢復水平不再偏轉恢復水平不再偏轉, ,測得此時的磁場的強度測得此時的磁場的強度B B2drh證明證明: :當陰極射線只受電場力時當陰極射線只受電場力時, ,做拋體運動做拋體運動222hEetm22Eedvmh2vmevBrd=vt d=vt 得得: :erEVmv eBr2drh得出得出所以所以: :22eEhmB d實驗結果：

6、荷質比約為質子的實驗結果：荷質比約為質子的20002000倍倍1 1、關于陰極射線的本質，說法對的是（、關于陰極射線的本質，說法對的是（ ）A A、陰極射線的本質是氫原子、陰極射線的本質是氫原子B B、陰極射線的本質是電磁波、陰極射線的本質是電磁波C C、陰極射線的本質是電子、陰極射線的本質是電子D D、陰極射線的本質是、陰極射線的本質是X X射線射線C C課堂練習課堂練習2 2、 如圖如圖, ,為密立根測量電量實驗的示意圖為密立根測量電量實驗的示意圖, ,油油滴從噴霧器噴出后滴從噴霧器噴出后, ,落到兩平行板間落到兩平行板間, ,油滴由于油滴由于摩擦而帶電摩擦而帶電, ,調節兩板間的電壓調節

7、兩板間的電壓, ,可使油滴懸浮可使油滴懸浮. .通過顯微鏡觀察到某個半徑通過顯微鏡觀察到某個半徑r=1.6r=1.61010-4-4cmcm的油的油滴恰靜止在電場中滴恰靜止在電場中, , 此時兩金屬板間勻強電場此時兩金屬板間勻強電場E=1.9E=1.910105 5N/C. N/C. 已知油滴的密度為已知油滴的密度為=0.85=0.8510103 3kg/mkg/m3 3. .求：該油滴所帶的電荷量求：該油滴所帶的電荷量是元電荷的多少倍？是元電荷的多少倍？E噴霧器噴霧器顯微鏡顯微鏡二、電子的發現二、電子的發現 湯姆生發現，對于不同的湯姆生發現，對于不同的放電氣體放電氣體，或者，或者用不同的用不

8、同的金屬材料制作電極金屬材料制作電極，都測得，都測得相同的荷相同的荷質比質比，隨后又發現在氣體電離和電光效應等現，隨后又發現在氣體電離和電光效應等現象中，可從不同物體中擊出這種帶電粒子，這象中，可從不同物體中擊出這種帶電粒子，這表明它是構成各種物體的共同成分。隨后，湯表明它是構成各種物體的共同成分。隨后，湯姆生直接測量出粒子的電荷，發現該粒子的電姆生直接測量出粒子的電荷，發現該粒子的電荷與氫離子的電荷大基本上相同，說明它的質荷與氫離子的電荷大基本上相同，說明它的質量比任何一種分子和原子的質量都小得多，至量比任何一種分子和原子的質量都小得多，至此，湯姆生完全確認了此，湯姆生完全確認了電子電子的存

9、在。的存在。 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又精確地測定了電子的電量：電量： e=1.6022e=1.602210101919 C C 根據荷質比，可以精確地計算出電子的質根據荷質比，可以精確地計算出電子的質量為：量為： m=9.1094m=9.109410103131 kg kg 由于發現電子的杰出貢獻，湯姆生在由于發現電子的杰出貢獻，湯姆生在19061906年獲得諾貝爾物理學獎年獲得諾貝爾物理學獎。電子的發現打破了傳。電子的發現打破了傳統的統的“原子不可分原子不可分”的觀念，使人類對自然世的觀念，使人類對自然世界的認識又向前邁進了一步。界的認識又向前邁進了一步。189

10、71897年年, ,湯姆生在研究陰極射線湯姆生在研究陰極射線: :1.1.測出了陰極射線的電性測出了陰極射線的電性2.2.測出了它的速度和偏轉情況測出了它的速度和偏轉情況3.3.測出了它的荷質比測出了它的荷質比4.4.發現用不同的金屬做電極所有的射線一發現用不同的金屬做電極所有的射線一樣的性質樣的性質. .課堂小結課堂小結習題習題1 1：如圖，在兩平行板間有平行的均勻電如圖，在兩平行板間有平行的均勻電場場E E，勻強磁場，勻強磁場B B。MNMN是熒光屏，中心為是熒光屏，中心為O O，OO=LOO=L，在熒光屏上建立一個坐標系，原點是，在熒光屏上建立一個坐標系，原點是O O，y y軸向上，軸向

11、上，x x軸垂直紙面向外，一束速度軸垂直紙面向外，一束速度、荷荷質比相同的粒子沿質比相同的粒子沿OOOO方向從方向從OO射入，打在射入，打在屏上屏上P P（- - ）點，求：）點，求：（1 1）粒子帶何種電荷？）粒子帶何種電荷？（2 2）B B的方向？的方向？（3 3）粒子的荷質比？）粒子的荷質比？3,36LLOOO OM MN N思考與研討思考與研討習題習題2 2：示波管中電子槍的原理圖如圖。管內為空，示波管中電子槍的原理圖如圖。管內為空，A A為發射熱為發射熱電子的陰極，電子的陰極，K K為接在高電勢點的加速陽極，為接在高電勢點的加速陽極，A A、K K間電壓為間電壓為U U。電子離開陰極

12、時速度可以忽略，電子經加速后從電子離開陰極時速度可以忽略，電子經加速后從K K的小孔中射的小孔中射出時的速度大小為出時的速度大小為v v，下面說法正確的是：，下面說法正確的是：( ) ( ) A A、如果、如果A A、K K間距離減半，電壓間距離減半，電壓U U、不變，則離開時速率變為、不變，則離開時速率變為2v 2v B B、如果、如果A A、K K間距離減半，電壓間距離減半，電壓U U、不變，則離開時速率變為、不變，則離開時速率變為v/2 v/2 C C、如果、如果A A、K K間距離不變，電壓間距離不變，電壓U U減半，則離開時速率變為減半，則離開時速率變為2v 2v D D、如果、如果

13、A A、K K間距離不變，電壓間距離不變，電壓U U減半，則離開時速率變為減半，則離開時速率變為0.707v0.707vA AK KU U 物理學家對陰極射線的研究，引發了19世紀末的三大發現： 1895年倫琴發現了X射線。 1896年貝克勒爾發現了天然放射現象。 1897年湯姆生發現了電子。湯姆生湯姆生 約瑟夫約瑟夫約翰約翰湯姆生湯姆生(Joseph(JosephJohnJohnThomson)1856Thomson)1856年年1212月月1818日生于英國曼徹斯特郊區，父親是蘇格蘭人，日生于英國曼徹斯特郊區，父親是蘇格蘭人，以賣書為業。湯姆生以賣書為業。湯姆生1414歲進曼徹斯特歐文學院

14、學習工歲進曼徹斯特歐文學院學習工程。程。18761876年入劍橋大學三一學院，畢業后，進入卡文年入劍橋大學三一學院，畢業后，進入卡文迪許實驗室，在瑞利指導下進行電磁場理論的實驗研究迪許實驗室，在瑞利指導下進行電磁場理論的實驗研究工作。工作。18841884年，年僅年，年僅2828歲便當選為皇家學會會員。同歲便當選為皇家學會會員。同年末，又繼瑞利之后擔任卡文迪許實驗室教授。年末，又繼瑞利之后擔任卡文迪許實驗室教授。 當時，關于陰極射線的研究，有兩派學說，一派當時，關于陰極射線的研究，有兩派學說，一派是克魯克斯、佩蘭等人的微粒說，認為陰極射線是帶負是克魯克斯、佩蘭等人的微粒說，認為陰極射線是帶負電

15、的電的“分子流分子流”；另一派是哥德斯坦、赫茲等人的波動；另一派是哥德斯坦、赫茲等人的波動說，認為陰極射線是一種電磁波。湯姆生用旋轉鏡法測說，認為陰極射線是一種電磁波。湯姆生用旋轉鏡法測量了陰極射線的速度，否定了陰極射線是電磁波。量了陰極射線的速度，否定了陰極射線是電磁波。 他又通過陰極射線在電場和磁場中的偏轉，得出了陰極射他又通過陰極射線在電場和磁場中的偏轉，得出了陰極射線是帶負電的粒子流的結論。他進一步測定了這種粒子的比荷，線是帶負電的粒子流的結論。他進一步測定了這種粒子的比荷，與當時已知的電解中生成的氫離子的荷質比相比較，他假定陰與當時已知的電解中生成的氫離子的荷質比相比較，他假定陰極射線的電荷與氫離子的電荷相等而符號相反，從而得出陰極極射線的電荷與氫離子的電荷相等而符號相反，從而得出陰極射線粒子的質量約為氫原子的千分之一。他還給放電管中充入射線粒子的質量約為氫原子的千分之一。他還給放電管中充入各種氣體進行試驗，發現其荷質比跟管中氣體的種類無關。他各種氣體進行試驗，發現其荷質比跟管中氣體的種類無關。他又用鉛和鐵分別作電極，其結果也不改變。由此他得出結論，又用鉛和鐵分別作電極，其結果也不改變。由此他得出結論，這種粒子必定是所有物質的共同組