物理学家约瑟夫·约翰·汤姆逊的故事:电子的发现
约瑟夫·约翰·汤姆逊生1856年12月18日生于英国曼彻斯特,父亲是一个专印大学课本的著书商,由于职业的关系,他父亲结识了曼彻斯特大学的一些教授。汤姆逊生从小就受到学者的影响,学习很认真,十四岁便函进入了曼彻斯特大学。在大学学习期间,他受到了司徒华教授的精心指导,加上他自已的刻苦钻研,学业提高很快。
1876年,即二十一岁时,他被报送进了剑桥大学三一学院深造,1880年他参加了剑桥大学的学位考试,以第二名的优异成绩取得学位,随后被选为三一学院学员,两年后又被任命为大学讲师。他在数物理学方面具有很高修养的第一批成果是《论涡旋环的运动》和《论动力学在物理学和化学中的应用》
1884年,汤姆逊生在瑞利的推荐下,担任了卡文迪许实验室物理学教授。1897年汤姆逊生在研究稀薄气全放电的实验中,证明了电子的存在,轰动了整个物理学界。
我们在做稀薄气体放电的实验中,如果继续抽出利害内的空气。在真空度较高的情况下接上高压电源后,阴极就会发出一种射击线来,它能使用权面对阴极的管壁发出录色的荧光,这种射击线被命名为“阴极射线”。阴极射线是由什么组成的?十九世纪末时,有的科学家说它是光波;有的科学家说它是由带电的原子所验成;有的则说是由带阴电的微粒组成,众主纷纭,一时得不公认的结论。英法的科学家和德国的科学家们对于阴极射击线本质的争论,竟延续了二十多年。最后到1897年,汤姆逊生的出色实验结果面前,真相才得以大白。
汤姆逊生的实验过程是这样的,他将一块涂有硫化锌的小玻璃片,放在阴极射线所经过的路途上,看到硫化锌会发闪光。这说明硫化锌能显示出阴极射线的“径迹”。他发现在一般情况下,阴极射线是直线行进的,但当在射击线管的外面加上电场,或用一块蹄形磁铁跨放在射线管的外面,结果发 现阴极躬一都发生了偏折。根据其偏折的方向,不难判断出带电的性质。汤姆逊生在1897年得出结论:这些“射线”不是以太波,而是带负电的物质粒子。但他反问自已:“这些粒子是什么呢?它们是原子还是分子,还是处在更细的平衡状态中的物质?“这需要作更精细的实验.当时还不知道比原子更小的东西,因此汤姆逊生假定这是一种被电离的原子,即带负电的”离子“。
他要测量出这种”离子“的质量来,为此,他充计了一第列即简单又巧妙的实验:首先,单独的电场或磁场都能使用权业子偏转,而磁场对粒子施加的力是与粒子的速度有关的。汤姆逊生对粒子同时施加一个电场和磁场,并调节到电场和磁场所造成的粒子的偏听偏信转互相抵消,即粒子仍作直线运动。这样,从电场和磁场的强度比值就能算出粒子运动速度。而速度一量找到后,单靠磁偏转或者电偏转就可以测出粒了的电荷与质的比值,汤姆逊生又在阴极身线管的末端,放一个刻度标尺的硫化锌小屏,使阴极身坶的偏听偏信折量可以在屏上读出来。当所加的磁场强:离了解”的速成电量和速度一定时,离子的质量越大,则偏折量反而越小。
汤姆逊生用这种方法来测定"微粒"电荷与质量之比值.他发现这个比值和气体的性质无关,并且它的值107比起电解质中氢离子的值104这个以前已知的最大量要大得多.这说明这种粒子的质量比氢原子的质量要小得多.前者大约是后者的二千分之一.后来,美国的物理学家罗伯特.密立根在1913年到1917年考察了荷 电油滴在相反的静电场和引力场之间的运动.精确地测出了新的结果:前者是后者的1836分之一.
汤姆逊生测得的结果肯定地证实了阴极射线是由电子组成的,人类首次用实验证实了一种"基本粒子"----电子的存大."电子"这一名称是由物理学家斯通尼在1891年采用的,原意是定出的一个电的基本单位的名称,后来,这一词被应用来表示汤姆逊生的"微粒".
自从发现电子以后,汤姆逊生就成为国际上知名的物理学者.在这之前,一般都认为原子是"不能分割的"的东西,汤姆逊生的实验指出,原子是由许多部分组成的,这个实验标志着科学的一个新时代.人们称他是"一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人".
1905年,被任命为英国皇家学院的教授;
1906年荣获诺贝尔物理学奖;
1916年任皇家学会主度;
1919年被选为科学院外籍委员会首脑.
他并没有因此而停步不前,仍一如既往,兢兢业业,继续攀登科学的高峰.
汤姆逊生既是一位理论物理学家,又是一位实验物理学家,他一生所做过的实驵,是无法计算的.正是通过反复的实驵,他测定了电子的确良荷质比,发现了电子;双在实验中,创造了把质量不同的原子分离开来的方法,为后人发现同位素,提供了有效的方法.
汤姆逊生在担任卡文迪许实验物理教授及实验室主任的34年间,培培养了众多的人才。在他的学生中,有九位获得了诺贝尔奖金。汤姆逊生对自已的学生要求非常严格,他要求学生在开始做研究之前,必须学好所需要的实验技术。进行研究所用的仪器全要自已动手制作。他认为大学应是培养会思考、有独立工作能力的人才的场所,不是用“现成的机器”投影造成出“死的成品”的工厂。因此,他坚持不让学生使用现成的仪器,他要求学生不仅是实验的观察者,更是做实验的创造者。
汤姆逊生的著述很多。如《电与磁的现代研究》、电与磁数学基本理论》等。在他成名之后,好多国家邀他去讲学,但他从不轻易应允。如美国著名的普林斯顿大学曾几度请他去讲学,最后他才答案应去讲六个小时。他讲授的内容相当重要,对核物理有一定的价值。这足以说明他治学十分严谨,不讲则已,讲则要有新的创见。
1940年8月30日,汤姆逊生逝世于剑桥。他的骨灰被安葬在西敏寺的中央,与牛顿,达尔文、开尔文等伟大科学家的骨灰安放在一起。
初三物理液体压强教案
初三物理压强教案2
初三物理摩擦力教案1
初三物理上学期机械效率教案
初三物理运动的描述教案4
初三物理质量和密度复习教案
初三物理气体压强与流速的关系教案
初三物理时间和长度的测量教案3
初三物理力的测量教案
初三物理二力平衡教案
初三物理力的作用效果教案1
初三物理力的作用效果教案3
初三物理质量复习教案
初三物理杠杆教案4
初三物理其他简单机械教案
初三物理压强教案3
初三物理压强教案1
人教版九年级物理上册运动的快慢教案
初三物理压强教案4
人教版九年级物理上册运动的描述教案
初三物理大气压强教案
初三物理杠杆的平衡条件教案
初三物理物体的惯性教案1
初三物理运动的描述教案
初三物理弹力 弹簧测力计教案
初三物理巧测液体的密度教案
初三物理杠杆教案5
初三物理摩擦力教案2
初三物理密度及测量复习教案
初三物理大气压强教案1
不限 |
物理教案 |
物理课件 |
物理试题 |
不限 |
不限 |
上册 |
下册 |
不限 |
发布时间 |
下载量 |