第十八章 原子结构,第1节 电子的发现,1.玻璃管，内装极其稀薄的气体（接近真空）; 2.电极，接上高压电源的负极的一端称“阴极”,另一端则称为“阳极或对阴极”; 3.演示: 接通高压电源后，从阴极会射出一种射线，撞在荧光板上发光，出现一条光带.,这种射线最早是1858年由德国物理学家普吕克尔发现的，1876年另一位物理学家戈德斯坦命名其为 “阴极射线”,阴极射线 ：,阴极射线的本质之争:,J.J 汤姆孙 (1857 1940) 英国,赫兹 (1857 1894) 德国,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： 1.它在电场中不偏转，因此不带电; 2.它能穿透薄铝片,粒子是做不到的 但波可以!,别急，别急: 让我们一起来好好想想,阴极射线带电吗？,P3,在两极板D1D2间加电场，观察射线的偏转情况。若电场方向由D1指向D2，射线向上偏，射线带电吗？带什么电?,在两极板D1D2间加匀强磁场，观察射线的偏转情况。若磁场方向如图，射线向上偏，射线带电吗？带什么电?,D1D2间无电场、磁场时，沿直线射向P1点,结论：（汤姆孙【英】电子之父） 阴极射线的本质是从阴极发射的高速运动的粒子流,速度选择器, , ,怎么求阴极射线中带电粒子的比荷？,若撤去磁场，阴极射线由P1 点偏离到 P2，P2 到 P1 竖直距离为 y，屏幕到金属板 D1、D2 右端的距离为 D，你能算出阴极射线微粒的比荷吗？,P1,P2,怎么求阴极射线中带电粒子的比荷？,根据几何关系有：,又,解得：,P1,P2,y,怎么求阴极射线中带电粒子的比荷？,若撤去电场，利用磁场使组成阴极射线的粒子发生偏转，能否根据磁场的特点和组成阴极射线的粒子在磁场中的运动规律来计算组成阴极射线的粒子的比荷？,P1,P2,y,怎么求阴极射线中带电粒子的比荷？,P1,P2,O,R,y,比荷的测定：,1. 用“电偏转”测定组成阴极射线的粒子的比荷：,2. 用“磁偏转”测定组成阴极射线的粒子的比荷：,通过研究带电粒子在磁场和电场的偏转，得到了比荷的表述式。汤姆孙也通过方法和原理类似的实验测定了阴极射线中带电微粒的比荷。 汤姆生猜测这有两种可能： 1.m差不多的话，q是氢离子的近两千倍 2.q差不多的话，m是氢离子的近两千分之一 经汤姆生大量实验测定，尽管限于当时条件与技术，很不精确，但足以证明，这种带电微粒的电荷量与氢离子相当，可见其质量远小于氢离子。,比荷的测定：,电子的发现具有伟大的意义，因为这一事件使人们认识到自然界中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。 汤姆孙被科学界誉为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。,电子发现的历史影响：,密立根油滴实验,密立根 (美) Robert A.Millikan （1868年1953年）,密立根油滴实验（测出了电子的电量）,1.电子的电量：e=1.6x10-19C ，是最小的基本电荷，称为元电荷。 2.发现：电荷是量子化的，任何电荷所带的电量都是e的整数倍。 3.根据比荷确定了电子的质量：,密立根油滴实验的原理图：,电子的发现：,阴极射线是由 比最小的原子还小的多 的带负电荷的微粒 构成的,电子 electron,1.密立根测出了电子的电量。,2.证明了原子是可再分的，原子不是最小的粒子。,3.证明电子是一种粒子，是构成物质的基本单元。,1.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电子束的径迹与AB中的电流方向无关 D若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现,BD, ,2.如图所示，在阴极射线管正上方平行放一根通有强电流的长直导线，则阴极射线将( ) A向纸内偏转 B向纸外偏转 C向下偏转 D向上偏转,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .,D,2.加磁场：,磁场方向沿y轴正方向,1.加电场：,电场方向沿Z轴正方向,欲使阴极射线沿Z轴负方向偏，应怎样？,1.在汤姆孙测量阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑若在D、G间加上方向向下，场强为E的匀强电场，阴极射线将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转角为，试解决下列问题： (1)说明阴极射线的电性； (2)说明图中磁场沿什么方向； (3)根据L、E、B和，求出阴极射线的比荷,(1)说明阴极射线的电性,分析：射线向上偏，电场力向上，与电场线方向反，则射线带负电。,(2)说明图中磁场沿什么方向,分析：再加上磁场，射线回到原位，则洛伦兹力向下，由左手定则，磁场垂直纸面向里。,(3)根据L、E、B 和，求出阴极射线的比荷,1.电子所带电量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的他测定了数千个带电油滴的电量，发现这些电量都等于某个最小电量的整数倍这个最小电量就是电子所带的电量密立根实验的原理如图所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡.已知小油滴静止处的电场强度是1.92105 N/C，油滴半径是1.64104 cm，油的密度是0.851 g/cm3，求油滴所带的电量，这个电量是电子电量的多少倍？,有一电子(电荷量为 e )经电压为 U0 的电场加速后，进入两块间距为 d，电压为 U 的平行金属板间，若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求： （1） 金属板 AB 的长度; （2）电子穿出电场时的动能。,作业：,谢 谢,