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电子是如何发现的?

2022-11-25 21:28:21 247

摘要:如果战争史上以少胜多的名场面让人赞叹不已,那么科学史上用简单的实验创造伟大的发现就更加让人感觉震撼人心,电子的发现就是其中一个代表。这个探索的起因是物理学家出于好奇研究低压气体的放电现象。我们都知道空气不导电,但是如果将两端电压加大到很大的...

如果战争史上以少胜多的名场面让人赞叹不已,那么科学史上用简单的实验创造伟大的发现就更加让人感觉震撼人心,电子的发现就是其中一个代表。

这个探索的起因是物理学家出于好奇研究低压气体的放电现象。

我们都知道空气不导电,但是如果将两端电压加大到很大的值,空气也能够被击穿,这时我们就可以看到强烈发光的电弧,这种现象就是闪电。

那么高电压值维持不变,将气体的含量降低,会出现什么情况呢?

相信大家也很容易猜到,光的强度会越来越弱,最后啥也看不到了。但是如果拿出荧光屏,发现荧光屏出现荧光。说明从电极发出了我们看不到的一种东西,而东西的特性就是能撞击荧光物质产生荧光。

那么这种东西到底是什么呢?

科学家试着给这种东西加上电场,发现荧光会偏移,说明该东西会受到电场力的影响,证明其带有电荷,并且它会往电场的正极移动,根据正负相吸,说明其带负电荷。

不但如此,它还拥有力量,会把阻挡它的东西向前推,这说明它是带有质量的。最后总结,这种东西就是带负电并具有质量的微粒,就把它命名为电子吧。

那么问题又来了,电子是不是存在于任何物质?带多少电荷?质量又是多少呢?

汤姆逊设计了一个实验来解决这些疑问,他的思路就是让电子同时受到电场和磁场的双重作用,让两个场对电子的偏转方向相反,相互拉扯,使电子保持平衡,就像啥事没发生。但是他的一个小秘密已经被探知了,就是电子电荷与质量的比值。

荷质比测定实验


接下来就是再知道电子电荷量,知道了电荷量,就自然而然知道电子质量了。

密立根设计了一个巧妙的油滴实验。

油滴实验

他这个实验的总体思路就是用喷雾器将油滴打得非常小,再让气体通电产生电子,使电子粘附在油滴上。这时油滴带了负电荷,就肯定往正极跑,跑得最慢的肯定是电荷量最小的,也就是只带一个电子,就锁定它来研究,根据设计好的电场力一计算就知道啦!

可能会有人问——你怎么知道只带一个电子?很简单,我们可以将其他跑得快的液滴的结果也顺便算一算,发现得出的电量值都是最慢液滴电量的整数倍,说明它就是基本电量。

至于为什么电子普遍存在于所有原子中,我们可以通过用其他方式产生电子,来算其电量和质量,发现结果都一样,于是问题就圆满解决了。

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