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汤姆森发现原子结构
英国物理学家汤姆逊（J.J. Thomson）在1897年发现了电子，这一发现为他提供了揭示原子结构的线索。
他认为，原子可以看作是一个带正电的球体，里面散布着一些带负电的电子，就像西瓜里的籽一样均匀地散布在球体内部。
汤姆逊通过研究阴极射线（电子）的运动情况，发现其可以被磁场偏转。
因此，他得出结论，阴极射线中包含电子，电子带有负电荷。
这项发现被认为是原子结构研究的里程碑之一，它证明了原子不是不可分割的最小单位，而是由更小的负电荷粒子电子组成，从而催生了后来的原子结构理论。
电子的发现——争论出真知100年前，英国物理学家汤姆孙（J．J．Thomson，1856—1940）发现了电子，在物理学史上写下了极其光辉的一页。
电子的发现被誉为19—20世纪之交物理学三大发现之一，它是关于阴极射线实质的长期争论而结出的硕果。
l、关于阴极射线实质的争论1836年，法拉第（M．Faraday，1791～1867）首开低压气体放电研究的先河，做出了被后人称之为“法拉第暗区”的发现。
由于当时使用的是用皮革做衬垫的活塞式抽气机，产生的真空度仅为千分之七个大气压，所以他不可能做出更多的发现。
随着真空泵的不断改进和完善，同时，感应线圈的出现使高电压的产生十分方便，低压气体放电的研究日益活跃，出现了关于阴极射线实质的长期争论。
有趣的是众多物理学家按国别不同形成了大相径庭的两种观点。
一些德国物理学家主张“以太振动说”；而另一些英国物理学家则坚持“负电微粒说”。
他们都做了大量的实验，反对对方的见解，捍卫自己的观点。
1。
1以太振动说普吕克尔（J．Plhcker，1801～1868）得益于在他手下工作的灵巧的仪器制造工盖斯勒（H．Geissler，1814～1879）。
利用他制造的水银真空泵和真空度为万分之一个大气压的盖斯勒管，首先在低压气体放电实验方面取得进展。
1858年，普吕克尔在实验中发现，在对着阴极的玻璃管壁上出现了绿色荧光。
如果把磁铁放在放电管附近，荧光斑就随着磁铁的移动而改变位置。
他认为荧光的出现是由于从阴极发出的电流所致。
普吕克尔虽未对此现象命名，但应该说，这就是阴极射线的发现。
1869年，普吕克尔的学生希托夫（J．Hittorf，1824—1914）使用了斯普伦格式真空泵，将放电管的真空度提高到十万分之一个大气压。
他把物体置于管内，且放在阴极和产生荧光的管壁之间，发现物体投射出阴影；又用弯成直角的放电管做实验，则荧光在拐角处发生。
根据这两个现象，希托夫推测，从阴极发射出一种直线传播的射线，荧光是射线撞击管壁产生的。
物理学家约瑟夫·约翰·汤姆逊的故事：电子的发现物理学家约瑟夫·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。
汤姆生与电子的发现1897年，电子的发现最先敲开了通向基本粒子物理学的大门，它宣告了原子是由更基本的粒子组成的，并预告着物理学新时期的即将到来.大家知道，电子是在它被发现之前命名的.在19世纪中期已有人提出了电子理论，但当时并没有引起人们的广泛重视，直到1896年洛伦兹的电子理论解释了塞曼效应，尤其是1897年汤姆生（j.j.thomson，1856—1940）在他那有名的实验中，测定了阴极射线的电荷与质量的比值e／m（后来称做电子的“荷质比”），并通过在卡文迪许实验室进行的电磁场偏转实验和威尔孙云室的轨迹观察，最终确认了电子，从而使电子理论在物理学界引起了人们极大的重视，并为现代物理学的发展起了重大的促进作用.电子的发现与汤姆生的名字是紧紧联系在一起的.今年是汤姆生发现电子100周年，仅以此文表示纪念.一、汤姆生的生平简介汤姆生1856年12月18日出生在英国的曼彻斯特市郊，他的父亲是一个图书销售和出版商.由于职业的关系，他父亲结识了曼彻斯特大学的一些教授，这使汤姆生从小就受到科学家的影响，并养成了勤奋好学的习惯.经过努力，汤姆生14岁时就进入曼彻斯特的欧文斯学院学习.不幸的是，在他16岁的时候，他的父亲去逝了，这给他家的经济生活带来了很大的困难，但他对学习仍不放松.在欧文斯学院教师雷诺兹的指导下，加上他自己的刻苦钻研，学业有了很快提高.汤姆生最初的志向是成为一名工程师，但这个愿望随着他父亲的去逝，变得不再可能.因为那时候，想成为一名工程师，必须先与某一个工程公司建立一种关系，并要付出一笔丰厚的中介资金.由于汤姆生家里没有足够的钱供给他，所以他不得不放弃当工程师的愿望.然而，汤姆生在欧文斯学院3年的学习期间，数学成绩极为出色，在雷诺兹老师的教导下，养成了“宁可独立思考也不查阅文献”的研究新问题的习惯.后来，他又转到剑桥大学的三一学院学习，24岁时获得了学士学位.由于他学业成绩优异，特别是数学成绩名列第二名，从而成为第二个获得斯密斯奖学金的人.在他拿到数学学位之后，进入由瑞利教授领导的卡文迪许实验室工作.从此便开始了他一生勤奋努力的科研生涯，并在后来的科学研究中取得了很大的成就.他的第一篇重要论文是关于麦克斯韦电磁理论在带电球体的运动中的应用.文中指出，带电球可以具有电荷产生的表现附加质量，其大小与静电能量成正比，这是朝向爱因斯坦著名的质能等价定律迈出的第一步.此后，他的研究成果不断问世.在1883年至1936年间，他发表了大量的科学论文、著作，其中包括 1884年发表的《论涡旋的运动》（涡旋的理论文章不仅使他得到奖金，而且导致他开始进行气体放电的实验研究工作）、1892年发表的《电学与磁学的新近研究》、1897年发表的《气体的放电》、1927年发表的《化学中的电子》、1936年发表的《重集合与反射》等.而1897年的《气体的放电》是他最重要的著作之一，他在实验中，通过大量对阴极射线的实验研究，测定了电子的荷质比，从实验上发现了电子的存在。
历史上的今天1897年4月30日英国物理学家约瑟夫·汤姆孙发现电子1897 年 4 月 30日，英国物理学家约瑟夫·汤姆孙宣布他发现原子是由更小的成分组成的。
这一发现彻底改变了科学家对原子的看法，并对物理学领域产生了重大影响。
尽管汤普森称它们为“微粒”，但他发现的东西今天更普遍地称为电子。
人类已经发现了电流并利用它产生了巨大的影响，但科学家们还没有观察到原子的构成。
剑桥大学备受尊敬的教授汤姆森通过研究阴极射线确定了电子的存在。
他得出结论，构成射线的粒子比最轻的原子轻1000倍，证明存在比原子更小的物体。
汤姆森将原子的组成比作李子布丁，带负电荷的“微粒”散布在带正电荷的场中。
1910年，汤姆森的学生和合作者欧内斯特·卢瑟福在剑桥的汤姆森实验室反驳了李子布丁的类比。
卢瑟福关于原子的正电荷存在于其原子核中的结论建立了我们今天所知的原子模型。
除了获得自己的诺贝尔奖外，汤姆森还聘请了六名研究助理，他们后来获得了诺贝尔物理学奖，还有两名研究助理，其中包括获得诺贝尔化学奖的卢瑟福。
他的儿子乔治·佩吉特·汤姆森（George Paget Thomson）也因对电子的研究而获得诺贝尔奖。
结合他自己的研究，汤姆森培养的原子研究人员网络让人类对宇宙最小的组成部分有了新的、详细的了解。
约瑟夫·汤姆孙爵士（英语：Sir Joseph John Thomson，1856年12月18日－1940年8月30日，简称J.J.Thomson），英国物理学家，诺贝尔物理学奖获得主，他发现了电子并测定了其质荷比，这是第一个被发现的亚原子粒子。
1897年，汤姆孙表明，阴极射线由以前未知的带负电粒子（现称为电子）组成，他计算出这种粒子必须比原子小得多，并且有非常大的质荷比。
汤姆孙在1913年也发现了稳定（非放射性）元素同位素的第一个证据，这是他在探索阳极射线（正离子）的过程中的成果之一。
汤姆生与电子的发现1897年，电子的发现最先敲开了通向基本粒子物理学的大门，它宣告了原子是由更基本的粒子组成的，并预告着物理学新时期的即将到来.大家知道，电子是在它被发现之前命名的.在19世纪中期已有人提出了电子理论，但当时并没有引起人们的广泛重视，直到1896年洛伦兹的电子理论解释了塞曼效应，尤其是1897年汤姆生（J.J.Thomson，1856—1940）在他那有名的实验中，测定了阴极射线的电荷与质量的比值e／m （后来称做电子的“荷质比”），并通过在卡文迪许实验室进行的电磁场偏转实验和威尔孙云室的轨迹观察，最终确认了电子，从而使电子理论在物理学界引起了人们极大的重视，并为现代物理学的发展起了重大的促进作用.电子的发现与汤姆生的名字是紧紧联系在一起的.今年是汤姆生发现电子100周年，仅以此文表示纪念.一、汤姆生的生平简介汤姆生1856年12月18日出生在英国的曼彻斯特市郊，他的父亲是一个图书销售和出版商.由于职业的关系，他父亲结识了曼彻斯特大学的一些教授，这使汤姆生从小就受到科学家的影响，并养成了勤奋好学的习惯.经过努力，汤姆生14岁时就进入曼彻斯特的欧文斯学院学习.不幸的是，在他16岁的时候，他的父亲去逝了，这给他家的经济生活带来了很大的困难，但他对学习仍不放松.在欧文斯学院教师雷诺兹的指导下，加上他自己的刻苦钻研，学业有了很快提高.汤姆生最初的志向是成为一名工程师，但这个愿望随着他父亲的去逝，变得不再可能.因为那时候，想成为一名工程师，必须先与某一个工程公司建立一种关系，并要付出一笔丰厚的中介资金.由于汤姆生家里没有足够的钱供给他，所以他不得不放弃当工程师的愿望.然而，汤姆生在欧文斯学院3年的学习期间，数学成绩极为出色，在雷诺兹老师的教导下，养成了“宁可独立思考也不查阅文献”的研究新问题的习惯.后来，他又转到剑桥大学的三一学院学习，24岁时获得了学士学位.由于他学业成绩优异，特别是数学成绩名列第二名，从而成为第二个获得斯密斯奖学金的人.在他拿到数学学位之后，进入由瑞利教授领导的卡文迪许实验室工作.从此便开始了他一生勤奋努力的科研生涯，并在后来的科学研究中取得了很大的成就.他的第一篇重要论文是关于麦克斯韦电磁理论在带电球体的运动中的应用.文中指出，带电球可以具有电荷产生的表现附加质量，其大小与静电能量成正比，这是朝向爱因斯坦著名的质能等价定律迈出的第一步.此后，他的研究成果不断问世.在1883年至1936年间，他发表了大量的科学论文、著作，其中包括 1884年发表的《论涡旋的运动》（涡旋的理论文章不仅使他得到奖金，而且导致他开始进行气体放电的实验研究工作）、1892年发表的《电学与磁学的新近研究》、1897年发表的《气体的放电》、1927年发表的《化学中的电子》、1936年发表的《重集合与反射》等.而1897年的《气体的放电》是他最重要的著作之一，他在实验中，通过大量对阴极射线的实验研究，测定了电子的荷质比，从实验上发现了电子的存在。
共同成长见仁见智关于电子有几个同学发表了自己的看法.人物甲：汤姆生发现电子后，人们认识到原子并不是自然界中的最小微粒，从而开始了对原子的研究，可以说电子的发现敲开了原子的大门.人物乙：电子的比荷很大，大约是氢离子的2 000倍，一个电子所带电荷量为1.6×10-19 C，一个电子的质量为9.11×10-31 kg.人物丙：阴极射线管发射的物质实际上就是电子.我的观点：_________________________________________________________________读书做人约瑟夫·约翰·汤姆孙（Joseph John Thomson）1856年12月18日生于英国曼彻斯特郊区，父亲是苏格兰人，以卖书为业，汤姆孙14岁进曼彻斯特欧文学院学习工程.1876年入剑桥大学三一学院，毕业后，进入卡文迪许实验室，在瑞利指导下进行电磁场理论的实验研究工作.1884年，年仅28岁便当选为皇家学会会员.同年末，又继瑞利之后担任卡文迪许实验室教授.当时，关于阴极射线的研究，有两派学说，一派是克鲁克斯、佩兰等人的微粒说，认为阴极射线是带负电的“分子流”；另一派是哥德斯坦、赫兹等人的波动说，认为阴极射线是一种电磁波.汤姆孙用旋转镜法测量了阴极射线的速度，否定了阴极射线是电磁波.他又通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，得出了阴极射线是带负电的粒子流的结论.他进一步测定了这种粒子的比荷，与当时已知的电解中生成的氢离子的比荷相比较，他假定了阴极射线的电荷与氢离子的电荷相等而符号相反，从而得出阴极射线粒子的质量约为氢原子的千分之一.他还给放电管中充入各种气体进行实验，发现其比荷跟管中气体的种类无关.由此他得出结论，这种粒子必定是所有物质的共同组成成分.汤姆孙把这种粒子叫做“电子”.1897年汤姆生的发现，使人类认识了第一个基本粒子，这在物理学史上是有划时代意义的.阅读以上材料，思考以下问题：（1）汤姆孙发现电子的过程对你有什么启发吗？（2）作为一名著名的科学家，汤姆孙的学习和科学研究精神方面，你认为有哪些值得你学习的地方？。
【物理课件】电子的发现电子的发现发现的背影19世纪是电磁学大发展的时期, 到七、八十年代电气工业开始有了发展, 发电机、变压器和高压输电线路逐步在生产中得到应用，然而，漏电和放电损耗非常严重，成了亟待解决的问题。
同时，电气照明也吸引了许多科学家的注意。
这些问题都涉及低压气体放电现象，于是，人们竞相研究与低压气体发电现象有关的问题。
阴极射线是低压气体放电过程中出现的一种奇特现象，对其本性的研究导致了英国学派的微粒说和德国学派的以太论人物介绍J.J.汤姆生 Sir Joseph John Thomson1856-1940英国剑桥大学实验物理学家电子的发现者1906年诺贝尔物理学奖图4.1 汤姆生 -由于对气体导电的理论和实验所作的贡献1856年生于英国曼彻斯特近郊，他父亲是书商和出版家。
汤姆生原来打算成为一名工程师。
14岁进曼彻斯特的欧文斯学院(后改为曼彻斯特大学)攻读工程。
由于父亲去世，经济困难，无法交纳工程实习所需的一笔保险费，乃改学本来就很喜爱的物理和数学。
欧文斯学院很早就开设实验课，他在这里受到了良好的训练。
他以工程学位毕业后，靠奖学金到剑桥大学三一学院继续深造。
著名物理学家瑞利是他的导师，指导他在电磁理论方面进行系统研究，并让他进行实验室的实际工作。
例如，早期他发表过关于静电单位和电磁单位比值的论文。
1884年，瑞利离开卡文迪什实验室，汤姆生被推荐接任卡文迪什实验室的实验教授(即实验室主任)，其时年方28岁。
1918年成为三一学院院长。
1940年8月30日逝世于剑桥。
J.J.汤姆生对物理学经典理论有很深造诣，尤其在热学和电磁学方面，发表过很多论文。
麦克斯韦的名著《电磁学通论》(第三版)就是经J.J.汤姆生整理出版的。
他自己虽然并不擅长实验技术，动手能力较差，但他很熟悉实验中的实际工作，善于设计，敏于判断，思想活跃，在选择研究课题、指导实验室成员开展工作，组织和调配实验室的集体力量等方面，很好地发挥了导师的作用。
汤姆生与电子的发现1897年，电子的发现最先敲开了通向基本粒子物理学的大门，它宣告了原子是由更基本的粒子组成的，并预告着物理学新时期的即将到来.大家知道，电子是在它被发现之前命名的.在19世纪中期已有人提出了电子理论，但当时并没有引起人们的广泛重视，直到1896年洛伦兹的电子理论解释了塞曼效应，尤其是1897年汤姆生（j.j.thomson，1856—1940）在他那有名的实验中，测定了阴极射线的电荷与质量的比值e／m（后来称做电子的“荷质比”），并通过在卡文迪许实验室进行的电磁场偏转实验和威尔孙云室的轨迹观察，最终确认了电子，从而使电子理论在物理学界引起了人们极大的重视，并为现代物理学的发展起了重大的促进作用.电子的发现与汤姆生的名字是紧紧联系在一起的.今年是汤姆生发现电子100周年，仅以此文表示纪念.一、汤姆生的生平简介汤姆生1856年12月18日出生在英国的曼彻斯特市郊，他的父亲是一个图书销售和出版商.由于职业的关系，他父亲结识了曼彻斯特大学的一些教授，这使汤姆生从小就受到科学家的影响，并养成了勤奋好学的习惯.经过努力，汤姆生14岁时就进入曼彻斯特的欧文斯学院学习.不幸的是，在他16岁的时候，他的父亲去逝了，这给他家的经济生活带来了很大的困难，但他对学习仍不放松.在欧文斯学院教师雷诺兹的指导下，加上他自己的刻苦钻研，学业有了很快提高.汤姆生最初的志向是成为一名工程师，但这个愿望随着他父亲的去逝，变得不再可能.因为那时候，想成为一名工程师，必须先与某一个工程公司建立一种关系，并要付出一笔丰厚的中介资金.由于汤姆生家里没有足够的钱供给他，所以他不得不放弃当工程师的愿望.然而，汤姆生在欧文斯学院3年的学习期间，数学成绩极为出色，在雷诺兹老师的教导下，养成了“宁可独立思考也不查阅文献”的研究新问题的习惯.后来，他又转到剑桥大学的三一学院学习，24岁时获得了学士学位.由于他学业成绩优异，特别是数学成绩名列第二名，从而成为第二个获得斯密斯奖学金的人.在他拿到数学学位之后，进入由瑞利教授领导的卡文迪许实验室工作.从此便开始了他一生勤奋努力的科研生涯，并在后来的科学研究中取得了很大的成就.他的第一篇重要论文是关于麦克斯韦电磁理论在带电球体的运动中的应用.文中指出，带电球可以具有电荷产生的表现附加质量，其大小与静电能量成正比，这是朝向爱因斯坦著名的质能等价定律迈出的第一步.此后，他的研究成果不断问世.在1883年至1936年间，他发表了大量的科学论文、著作，其中包括 1884年发表的《论涡旋的运动》（涡旋的理论文章不仅使他得到奖金，而且导致他开始进行气体放电的实验研究工作）、1892年发表的《电学与磁学的新近研究》、1897年发表的《气体的放电》、1927年发表的《化学中的电子》、1936年发表的《重集合与反射》等.而1897年的《气体的放电》是他最重要的著作之一，他在实验中，通过大量对阴极射线的实验研究，测定了电子的荷质比，从实验上发现了电子的存在。
后来他又发现了电子的许多性质，指出电子像气体中的导电体，又像原子中的组分.他同阿斯顿合作，找到了有力的证据，证明元素气体氖至少有两种不同重量的原子. 1912年，他通过对某些元素的相隧射线的研究，指出了同位素的存在.由于他在气体放电理论和实验研究方面所做出的巨大贡献，获得了1906年度的诺贝尔物理学奖，并作了题为《负电的载流子》的获奖演说.他被科学界誉为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”.此外，由于汤姆生的非凡能力和科学贡献，他一生中担任过许多重要职务并获得许多荣誉.早在1884年他就接替瑞利担任了卡文迪许实验室教授（即实验室主任）；1905年至1918年，他在“大不列颠皇家研究院”担任自然哲学教授， 1908年被封为勋爵， 1909年被选为大不列颠协会会长，1912年获得梅里特勋章，1916年至1920年被选为皇家学会会长，1 918年以后，成为剑桥大学三一学院院长并辞去卡文迪许实验室教授职务，担任荣誉教授，继续在卡文迪许实验室工作，并指导青年研究生，直至1940年8月30日逝世.汤姆生既是一位理论物理学家，又是一位实验物理学家，他一生所做过的实验是无法计算的.他一生的科研成就与他的重实验、讲理论、强调理论与实验相结合是分不开的.他不仅是位科学巨匠，还是一位优秀的导师.他在担任卡文迪许实验物理学教授及实验室主任的34年间，培养出了众多的青年科学家.他对学生要求非常严格，要求他们在研究之前，必须学习好所需要的实验技术和有关理论；进行研究所用的仪器必须自己动手制作，开动脑筋.他认为大学应是培养会思考、有独立工作能力人才的场所，而不是用“现成的机器”制造出“死的成品”的工厂.他要求学生不仅是实验的观察者，更是实验的设计者.他的教育方法是成功的，在他的学生中，有九位获得了诺贝尔奖，更多的成了世界各地的科学带头人.汤姆生是一位同时在科学研究、科学教育领域里做出巨大贡献的伟人.然而，他的成就来源于什么呢？他的儿子g·p·汤姆生（1937年诺贝尔物理学奖获得者）在他父亲百年诞辰纪念大会上作出了精辟的回答：创造力和热情.汤姆生在科学研究和科学教育中的极大创造力和极端热情，使他获取了巨大的成功，并扬名于世.由于他崇高的声誉，在他逝世后，骨灰被安葬在英国西敏寺的中央，与牛顿、达尔文、开尔文等伟大科学家的骨灰安放在一起.二、电子的发现1858年“阴极射线”被发现，它是由什么组成的，一直众说纷纭，并引起了一场英、法、德科学家的大争论.由德国一些物理学家组成的论战一方主张，阴极射线是以太的特殊振动；由英国、法国一些物理学家组成的论战另一方认为，阴极射线是带负电的粒子流.问题一直得不到公认.本来，克鲁克斯在1879年的几个实验就足以证明粒子论者的观点是正确的，但由于当时普遍认为原子不可再分，因而不能解释勒纳德在1893年将“阴极射线”引出阴极管外的现象，致使论战截至伦琴射线发现时还未结束.到1897年，汤姆生走上了科学实验的舞台，他用不同的方法测定了阴极射线粒子的荷质比，证明它们是一种更基本的粒子，导致了电子的发现，以致真相大白.早在1881年，亥姆霍兹在伦敦发表“法拉第讲演”时，“电原子”概念就开始进入了法拉第的电解定律.利用这个定律来测量离子的荷质比变得方便起来了.人们特别感兴趣的是法拉第常数f，因为它表示了用多少电量来析出1克当量元素. 对于一价氢离子，这正好是它的荷质比.我们现在知道，f=9649.4库／克当量.对于氢元素，1克当量等于1，而它的质量为nm，它的正离子所带电量为ne，n表示洛喜米德常数.所以这就是氢离子的荷质比.而对于阴极射线中电粒子荷质比的测定，就不可能再用电解定律，得寻找新的方法.英籍德国物理学家苏斯特在1890年最先用磁场偏转阴极射线的方法测得电子的荷质比是氢离子的500倍，虽然不太精确，但却指明了方向.直到1897年汤姆生才知道苏斯特的工作，从此开始了他一系列阴极射线实验中最重要的一步——对阴极射线荷质比的测量，并于1897年4月30日在英国伦敦皇家学院的“星期五晚会”上以《阴极射线》为题作了研究报告，宣布他测定了阴极射线的荷质比，并作出重要结论：阴极射线是由比氢原子小得多的带电粒子所组成.随后在《哲学杂志》上发表了长篇论文，系统地阐述了他采用的两种实验方法和得到的结果.汤姆生的实验是采用磁场偏转法，分几步进行的，实验原理图如图1所示.左边是一个阴极射线管，电子束由阳极的小孔穿出，向右运动，进入磁场.磁场方向由纸内指向纸外.电子束被偏转向上，打在玻璃管壁上，激发出荧光.我们根据荧光点位置可以算出电子束的曲率半径p.玻璃管右端装有一对同心开孔圆筒，内筒接静电计，用以测量收集到的电量.实验进行到一定阶段，将一接有电流表的热电偶插入内筒，由此测量电子的能量.实验分三步进行：第一步测量电量.此时不加磁场和热电偶，以便让电子直接打在内筒上.取一时间间隔（如两秒），读出静电计的指示数值，得到电量q=ne （n表示这段时间内到达内筒的电子数）；第二步将热电偶插入内筒，使之正好挡住它的窗口，经同样时间（两秒）后读电流计，得到温升值，进而根据热电偶比热换算出它所获得的热量，第三步是测量电子在磁场中轨迹的曲率半径，为了直观起见，作磁场部此外r表示玻璃管半径，d的长度为由电子出射口到它所激发的荧光点的水平距离.这样就能代入关系式p=mv／eh（h表示磁场强度）.汤姆生根据上述几种关系推出：根据所获得的w、q、h和p的数据，可以算出电子的荷质比 e／m在1×107～3.1×107之间，电子速度在2.3×104～4.4×104km／s.可见，汤姆生的第一个实验测得的电子的荷质比近似等于氢离子的荷质比的1000～3000倍.鉴于这种情况，他猜测有两种可能，一是电子的电荷是氢离子电荷的数千倍；二是电子的质量只是氢离子质量的几千分之一.这时他无法肯定哪种猜测正确.然而，汤姆生觉得这次实验误差太大，他感到最困难的是这种方法牵涉测量的量太多，每一个量都会给结果造成一定的误差，有的还是很严重的，如电量的测量和电子束能量的测量就是这样.为了提高精度，仅改变实验程序和提高技术是不够的，还要从根本上改变实验方法.于是他就改用电场和磁场平衡的方法进行第二次实验.汤姆生第二个实验的装置如图3所示.在他的阴极射线管中有一对金属板，接电池产生静电场；还有一对线圈，用来产生静磁场，静电场和静磁场覆盖同样长的距离l.调节电场和磁场大小，以保证从阳极孔筒射出的电子束在通过金属板时不偏转（实际是电场使电子束向下偏转，而磁场使电子束向上偏转，两个偏转力相等而相消）.他推出两个关系：这样就可以根据电场强度和磁场强度算出电子速度；再根据长度l和电子束只在电场作用下的偏转方向的角度θ就能算出电子荷质比.θ的测量和计算是这样进行的：撤消磁场，保持电场强度不变，通过电子束打在荧光屏上的亮点的位置测量出横向偏转距离，再根据由金属板有端到荧光屏的距离算出θ值.汤姆生先后利用空气、氢气和二氧化碳作真空管的剩余气体进行实验，发现测量结果与管中剩余气体的种类无关. 他所测得的电子束的速度达光速的7.3 ％～12％，电子的质荷比m／e是氢离子的质荷比的1‰～1.5‰.可见，数量级的关系基本正确，但结果不够精确.更让汤姆生不解的是，测量数据中当电子速度大到3.6×109cm ／s的情况下，电子的质荷比反而小.这一点直到爱因斯坦在1905年提出狭义相对论后，他才得知质量与速度的关系.然而，汤姆生在做完这个实验后仍然不能得知究竟是什么原因造成阴极射线电粒子的质荷比与氢离子的质荷比相差 1000倍的原因.他在论文中写到：“阴极射线的载可能是m小，也可能是e大，或两者兼而有之.我想，阴极射线的载荷子要比普通的分子小，这可从勒纳德的结果看出.……在一般大气压的空气中，（阴极射线穿过的）距离约为半厘米，这必定与大气压力下载荷子的平均自由路程是可比较的.但是空气分子的平均自由路程则是数量级与之相差很大的一个量.由此可见，载荷子必定比普通分子小得多”.不过汤姆生很快通过实验和研究认识到电子质荷比小的原因不在于它所带电量大，而在于它的质量小.他用不同的金属材料做阴极，所测得的质荷比相差甚微.他由此判断，不论什么样的阴极材料所发射的带电粒子均与材料的元素性质无关，它们很可能是组成各类元素原子的一种更深层次的粒子.他在这里第一次突破了克鲁克斯关于阴极射线是由阴极材料发射出的同类带电原子的思想局限.在汤姆生从阴极射线的荷质比发现电子以后，为了进一步确证电子存在的普遍性，他广泛研究了各种现象，其中包括光电效应和爱迪生效应.早在1887年光电效应就被赫兹发现了.1899年，汤姆生运用了一个巧块锌板作光阴极，正极板与之平行，相距约1cm.紫外光照射在锌板上，发射出光电子，经电场加速，向正极板运动.整个装置处于磁场之中，在磁场的作用下光电子做圆弧运动.只要磁场足够强，光电子必将返回阴极，而使极间电流降为零.汤姆生根据电压、磁场和极间距离，计算得出证明β射线和光电流都是电子组成的.此后，汤姆生再用同样的方法测量炽热金属发出的带电粒子，得到的荷质比也是一样的.1884年，爱迪生在研究白炽灯泡时，发现灯泡里的白炽碳丝会发出负电，这就是爱迪生效应.但这一负电的本质一直没有搞清楚，从荷质比的一致性可以判断，它也是电子组成的.汤姆生在1906年出版的《气体导电》一著中，专题讨论和回顾了这些工作.他以大量实验事实和数据证明不论是阴极射线、β射线还是光电流都是电子组成的；不论是由于强电场或正离子轰击、紫外光的照射、炽热金属或氧化物中原子的热运动还是由于放射性物质的自发过程都会发射出同样的带电粒子（电子），可见，电子是比原子更基本的物质组成单元，或者说，电子是原子的组成部分.由以上看出，汤姆生为了证实电子的存在，花费了大量精力，做了很多精辟的实验，取得了令人叹服的成果.后来，科学界公认他是“电子的发现者”.（江西抚。
