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电子的发现 由于电磁、真空等科学技术的进步,也由于寻找新光源的需要,在十九世纪最后三十年里,研究真空放电的人很多。 图1 阴极射线管(图中×表示磁场的方向由纸外向纸里) 阴极射线穿出小孔以后,进入一个静电场区域,它是由两块平行板电极加上电压V(板间距离d)而产生的,人们就看到射线向上偏转一段距离;如果同时加上一个垂直于纸面向里的适当强度的磁场B,便又可以抵销这种偏转,而使射线仍然射到对称的中心点。通过调节电压V和磁场B,测量射线不偏转时的磁场强度,汤姆逊就能够算出射线粒子的速度v(m/s):设粒子质量为m(kg),电荷绝对值为e(c),则它在电场E(v/m)中受力为 F电=Ee=ev/d……(1) 而在磁场B(wb/m^2)受力为 F磁=evB……(2) 平衡时两者相等,给出 eE=evB, v=E/B……(3) 接着,汤姆逊撤去磁场,测出射线在平板电极右端出口处的横向偏离值 F电=Ee=ev/d 决定为a=eE/m,因a比平板的长度L小很多,粒子的飞越时间t可由速度v及板长L简单算出:t=L/v,所以 s=(eE/m)(L/v)^2/2 现以(3)式代入,即得 s=(e/m)(L^2B^2)/2E 由此可见,阴极射线粒子的“荷质比”e/m=2Es/(L^2B^2)=2Vs/d(L^2B^2) 可以由实验测量到V、d、B、L、s等数值算出。当时实验精度不高,结果用二位有效数字表示为:e/m=1.7*10^11c/kg 汤姆逊发现,这个荷质比数值既与管内所充气体(空气、 e=1.6021892×10^-19库仑; 质量m=9.109534×10^-31千克 到目前为止,还没有发现荷电比e更小的粒子。
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