18.1 电子的发现（共21张ppt）

(共21张PPT)
阴极射线
Cathode
ray
J.J
汤姆孙
J.J
Thomson
1857
～
1940
英国
赫兹
H.Rudolf
Hertz
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”
PK
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……
8
仪器介绍
阴极射线
1、玻璃管，内装极其稀薄的气体。
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
J.
Plucker
发现的，1876年另一位物理学家戈德斯坦E.Goldstein
命名其为
“阴极射线”
对阴极射线的本质存在着泾渭分明的两种观点：一种是以德国物理学家
赫兹
为代表，认为阴极射线是一种
“电磁波”
另一种是以英国的
汤姆孙为代表，认为阴极射线是一种“高速粒子流”
通过实验验证阴极射线实质：是从阴极射出的高速粒子流。
问题1：阴极射线带电吗？
P3
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B
问题：怎样验证？
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：阴极射线的本质是：从阴极发射的高速运动的电子流
例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．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
D．电子束的径迹与AB中
的电流方向无关
课堂互动讲练
类型一
阴极射线的性质
BC
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
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
分析：1.安培定则：导线下方的磁场如图
2.左手定则：阴极射线受洛伦兹力向上。
....................................................................................................
D
欲使阴极射线沿Z轴负方向偏，应怎样？
1.加磁场：
磁场方向沿y轴正方向
2.加电场：
电场方向沿Z轴正方向
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B
速度选择器
V
qE
qVB
E
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
－
－
－
－
－
－
－
－
D
C
问题2：阴极射线中带电粒子的比荷？
2、带电粒子在电场中的偏转模型
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
V
qE
y
Y
D
L
－
－
－
－
－
－
－
－
E
d
O
θ
y2
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B
1、带电粒子
在磁场中偏转模型
V
L
qVB
O
r
磁偏转模型的原理
只存在磁场的情况下，偏转圆弧为圆周运动一部分，出磁场后成匀速直线运动
根据有关几何知识，我们一定是可以求出带电粒子圆周运动的半径r的。
测得射出磁场时速度偏角为θ
θ
θ
《总结》比荷的测定
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。
密立根油滴实验
密立根
(美国)
Robert
A.Millikan
1868年～1953年
密立根油滴实验（测出了电子的电量）
有关阴极射线
实验总结
带负电，且电荷量与氢离子相同
1
质量是最轻的原子近
1/2000
2
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
这种粒子，大家称之为“电子”。
1.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。
密立根油滴实验的原理图
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
类型二
测量带电粒子的比荷
例2.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θ，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θ，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θ，求出阴极射线的比荷
例3.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1.92×105
N/C，油滴半径是1.64×10－4
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？
类型三
电荷量的量子化
1。在研究性学习中，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装置如图所示．abcd是一个长方形盒子，在ad边和cd边上各开有小孔f和e，e是cd边上的中点，荧光屏M贴着cd放置，能显示从e孔射出的粒子落点位置．盒子内有一方向垂直于abcd平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B.粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度可以忽略．粒子经过电压为U的电场加速后，从f孔垂直于ad边射入盒内．粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出．若已知fd＝cd＝L，不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力．请你根据上述条件求出带电粒子的比荷q/m.
o
r
r
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＋＋＋＋＋＋＋
.................................
qE
qvB