电子的发现及其重大意义课件.ppt
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1、一、阴极射线一、阴极射线孙孙实验一实验一:援援 频率感是电磁波的重要特性。脚按照频率的顺序把频率感是电磁波的重要特性。脚按照频率的顺序把这些绢电磁波排列起来,就是札电磁波谱。如果把每个这些绢电磁波排列起来,就是札电磁波谱。如果把每个贤波段的频率由低至高依苑次排列的话,它们是无野线贤波段的频率由低至高依苑次排列的话,它们是无野线电波、微波、红外线隙、可见光、紫外线、电波、微波、红外线隙、可见光、紫外线、X倘射线及倘射线及射线。通常意怒义上所指有电磁辐射特块性的电磁波是射线。通常意怒义上所指有电磁辐射特块性的电磁波是指无线电衣波、微波、红外线、可玉见光、紫外线。而指无线电衣波、微波、红外线、可玉见
2、光、紫外线。而X射诚线及射诚线及射线通常被认为是放射性辐射特性的。射线通常被认为是放射性辐射特性的。粒子流是高速运动的粒奠子所形成的。粒子流是高速运动的粒奠子所形成的。1858 1858年德窜国物理学家普吕克尔较可早发现了气体年德窜国物理学家普吕克尔较可早发现了气体导电时的诲辉光放电现象。导电时的诲辉光放电现象。187187秉秉6 6年德国物理学家戈德年德国物理学家戈德卖斯坦认为管壁上的荧光卉是由于玻璃受到的卖斯坦认为管壁上的荧光卉是由于玻璃受到的阴极榔发阴极榔发出出的某种射线的撞击惑而引起的,并把这种未虞知射线的某种射线的撞击惑而引起的,并把这种未虞知射线称之为称之为阴极射线阴极射线。代表人
3、物,赫评兹。认为这种射线的代表人物,赫评兹。认为这种射线的本谣质是一种本谣质是一种电磁波电磁波的传播啮过程。的传播啮过程。浴浴 粒子说:粒子说:戎戎 代表人物,汤姆生。歌认为这种代表人物,汤姆生。歌认为这种射线的本质是耐一种射线的本质是耐一种高速粒子流高速粒子流。电磁波说:电磁波说:霹霹汤姆生汤姆生 物理笆学家纷纷走进实验室开禄始了对阴极射线物理笆学家纷纷走进实验室开禄始了对阴极射线的研究千。该研究引发了的研究千。该研究引发了19世懊纪末的三大发现:世懊纪末的三大发现:贝克勒尔贝克勒尔法法天然放射性(Natu偏ral radioa畦ctivity)是指花天然存在的放射性同位抵素,其能够从不稳定
4、的娟原子核自发地放出射线惑,(如射线、射线衫、射线等)而衰变形图成稳定元素的属性。电子电子(Electro幻n)是一种带有负电的庞亚原子粒子,通常标记萌为e-。电子属于轻逸子类,以重力、电磁力靠和弱核力与其它粒子相产互作用。轻子是构成物滑质的基本粒子之一,即砍其无法被分解为更小的粒子。约瑟夫约疆翰汤姆生(Thom兰son Joseph凌 John,1856撩年12月18日19垛40年8月30日),茸著名的英国物理学家,箭以其对电子和同位素的夜实验著称。1905年缩被任命为英国皇家学院拦的教授,1906年荣税获诺贝尔物理学奖,1鸯916年任皇家学会主版席,1919年被选为裹科学院外籍委员会首脑遍
5、。汤姆逊在担任卡文迪困许实验物理教授及实验仰室主任的34年,桃李雇满天下。1940年8月30日逝世于剑桥。终年84岁。二、电子的发现二、电子的发现帛帛 英国物理学家袪汤姆生在研究阴极射线剁时英国物理学家袪汤姆生在研究阴极射线剁时发现了电子。实验装愁置如图所示,发现了电子。实验装愁置如图所示,金属板金属板D D1 1D D曹曹2 2之间未加电场时射线如不偏转,射在之间未加电场时射线如不偏转,射在屏上的屏上的P P藸藸1 1点,按图示方向加电疏场点,按图示方向加电疏场E E之后,射线发生偏之后,射线发生偏梦转并射到屏上的梦转并射到屏上的P P2 2点裤,由此推断阴极射线带氦有什点裤,由此推断阴极射
6、线带氦有什么性质的电荷?么性质的电荷?P2KAByP1P3D1D2思考思考:芯芯+-带负电带负电 雁雁 为使阴极射线汀不发生偏转,在平行极朋为使阴极射线汀不发生偏转,在平行极朋板区域应采取什么措施?板区域应采取什么措施?P2KAByP1P3D1D2思考思考:城城 在平行板区域加一磁场且磁场方向必须垂直纸面在平行板区域加一磁场且磁场方向必须垂直纸面向外,当满足条件向外,当满足条件 时,则阴极射线不发生偏时,则阴极射线不发生偏转,则:转,则:qEBqv 0BEv 0汤姆生的发现(1)咯阴极射线电性的发现随为了研究阴极射线的电桐性,设计了如下图所示媚的装置,从阴极K发出甥的粒子流通过小孔A 孟B形成
7、一束细的射线.菌它穿过两片平行金属板戒D1 D2之间的空间径,到达右侧带有标尺的露荧光屏上,在D1 D蛾2之间加上电压,粒子仗流在通过时,如果带电欢就会在电场力的作用下谜,发生偏转,从而会打藸到荧光屏上某一位置.泼因此可根据D1和D2者的电势和偏转方向来判录断粒子流的电性.结果发现阴极射线带负电.(2)测定阴极射线的颗比荷如下图所示,从田阴极K发出的阴极射线由,通过一对平行金属板死D1 D2之间的匀强酬电场,发生偏转,偏角耪为,与电场强度E,备极板长度L,以及带电佯粒子的速度v的关系为:戒 顷 tan藤=然后再曾加一匀强磁场方向与D载1 D2之间的匀强电化场垂直形成一个速度选伤择器,使带电粒子
8、流在阁电场力和洛伦兹力作用疹下平衡做匀速直线运动昭,不发生偏转,因此可辐得将庭式代入式,并代入实葱验数据,得到该射线粒澜子的比荷为 1011 C/kg2tvEqLvmvEvBem 汤蓉姆生通过进一步的实验系,发现当改变阴极材料瞄时,测得的比荷都相同屋,表明这种粒子是各种肄材料都有的成份,18凶98年,汤姆孙测出这蓬种粒子所带电荷和氢离粟子的电荷值接近,这种被粒子的质量是氢离子质累量的千分之一.至此,阵这种粒子的“身份”已敖经明确,它是一个带负扫电,质量很小的粒子.码物理学家把这种粒子称为电子.1 1、若撤去磁皇场带电粒子由、若撤去磁皇场带电粒子由P P1 1点偏半离到点偏半离到P P2 2,P
9、 P2 2到到P P1 1龚龚竖直距离为竖直距离为y y,屏幕到涩金属板屏幕到涩金属板D D1 1、D D2 2右端蔡右端蔡的距离为的距离为D D,你能算出恒阴极射线的比荷吗?,你能算出恒阴极射线的比荷吗?做一做做一做:诚诚em萤萤幕幕 LD v0yP1佃P2畴emy1瓶瓶y2硕硕萤萤幕幕 LD v0y200tanmvqELvatvvxy )2(tanLDy 又因为:又因为:LBLDEymq2)2(BEv 0且且 化简得:化简得:2、利棚用磁场使带电的阴极射蓝线发生偏、利棚用磁场使带电的阴极射蓝线发生偏转,能否根据甩磁场的特点和带电粒子墅在磁场转,能否根据甩磁场的特点和带电粒子墅在磁场中的运动
10、规律来吩计算阴极射线的比荷?中的运动规律来吩计算阴极射线的比荷?做一做做一做:吟吟萤萤幕幕谚谚 LD v0萤萤幕幕女女 LD v0嘿嘿P2辕辕 阴极射线打在颈屏上的阴极射线打在颈屏上的P P2 2点,只要测供出粒子打点,只要测供出粒子打到屏上的速度祟方向(与水平方向的夹庸角到屏上的速度祟方向(与水平方向的夹庸角)由)由图可知:图可知:cosLR cosLqBmv LBEmq2cos 汤姆生茸发现,用不同材料的阴高极和不同的汤姆生茸发现,用不同材料的阴高极和不同的方法做实验富,所得方法做实验富,所得比荷的数值是相蛙等比荷的数值是相蛙等的。这说的。这说明,这种粒澜子是构成各种物质的共囚有成分。并明
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