電子的發(fā)現(xiàn)ppt課件

1、整理課件1子的意義子的意義子的研究方法及發(fā)現(xiàn)電子的研究方法及發(fā)現(xiàn)電2.了解湯姆孫發(fā)現(xiàn)電2.了解湯姆孫發(fā)現(xiàn)電的高速電子流）的高速電子流）生及本質(zhì)(從陰極發(fā)出生及本質(zhì)(從陰極發(fā)出1.知道陰極射線的產(chǎn)1.知道陰極射線的產(chǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：整理課件2 德國物理學(xué)家德國物理學(xué)家J.普呂克爾在普呂克爾在1858年利用年利用低壓氣體放電低壓氣體放電管管研究氣體放電時(shí)發(fā)現(xiàn)的研究氣體放電時(shí)發(fā)現(xiàn)的 .從低壓氣體放電管陰極發(fā)出一從低壓氣體放電管陰極發(fā)出一種射線。種射線。 陰極射線陰極射線 1876年，戈德斯坦的研究年，戈德斯坦的研究陰極射線陰極射線8儀器介紹儀器介紹1 1、玻璃管，內(nèi)裝極其稀薄的氣體。、玻璃管，內(nèi)

2、裝極其稀薄的氣體。2 2、電極，接上高壓電源的負(fù)極的、電極，接上高壓電源的負(fù)極的一端稱一端稱“陰極陰極”，另一端則稱為，另一端則稱為“陽極或?qū)﹃帢O陽極或?qū)﹃帢O”3 3、: : 接通高壓電源后，從陰接通高壓電源后，從陰極會(huì)射出一種射線，撞在熒光板上極會(huì)射出一種射線，撞在熒光板上發(fā)光，出現(xiàn)一條光帶發(fā)光，出現(xiàn)一條光帶4、擋板陰影整理課件3陰極射線陰極射線 Cathode rayCathode rayJ.J J.J 湯姆孫湯姆孫J.J ThomsonJ.J Thomson1857 1857 19401940英國英國赫茲赫茲 H.Rudolf Hertz H.Rudolf Hertz 1857 1857

3、 18941894德國德國 認(rèn)為陰極射線是一種認(rèn)為陰極射線是一種“電磁波電磁波”認(rèn)為陰極射線是一種認(rèn)為陰極射線是一種“高速粒子流高速粒子流”我看到的是：我看到的是：1、電磁波、電磁波能穿透薄鋁片能穿透薄鋁片 最小原子粒子是做不到的，所以最小原子粒子是做不到的，所以擋片出現(xiàn)陰影擋片出現(xiàn)陰影 2、電場中不偏轉(zhuǎn)，因此不帶電、電場中不偏轉(zhuǎn)，因此不帶電別急，別急別急，別急: 讓我們一起來好好想想讓我們一起來好好想想對陰極射線本性的研究形成了：對陰極射線本性的研究形成了：德國德國學(xué)派的電磁波說學(xué)派的電磁波說 英國英國學(xué)派的微粒說學(xué)派的微粒說 整理課件4我看到的是：我看到的是：1、電磁波、電磁波能穿透薄鋁片

4、能穿透薄鋁片 最小原子粒子是做不到的，所以最小原子粒子是做不到的，所以擋片出現(xiàn)陰影擋片出現(xiàn)陰影 2、電場中不偏轉(zhuǎn)，因此不帶電、電場中不偏轉(zhuǎn)，因此不帶電陰極射線陰極射線 Cathode rayCathode rayJ.J J.J 湯姆孫湯姆孫J.J ThomsonJ.J Thomson1857 1857 19401940英國英國赫茲赫茲 H.Rudolf Hertz H.Rudolf Hertz 1857 1857 18941894德國德國 認(rèn)為陰極射線是一種認(rèn)為陰極射線是一種“電磁波電磁波”認(rèn)為陰極射線是一種認(rèn)為陰極射線是一種“高速粒子流高速粒子流”對陰極射線本性的研究形成了：對陰極射線本性的

5、研究形成了：德國德國學(xué)派的電磁波說學(xué)派的電磁波說 英國英國學(xué)派的微粒說學(xué)派的微粒說 電磁波在磁場中不電磁波在磁場中不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)整理課件5我看到的是：我看到的是：1、電磁波、電磁波能穿透薄鋁片能穿透薄鋁片 最小原子粒子是做不到的，所以最小原子粒子是做不到的，所以擋片出現(xiàn)陰影擋片出現(xiàn)陰影 2、電場中不偏轉(zhuǎn)，因此不帶電、電場中不偏轉(zhuǎn)，因此不帶電陰極射線陰極射線 Cathode rayCathode rayJ.J J.J 湯姆孫湯姆孫J.J ThomsonJ.J Thomson1857 1857 19401940英國英國赫茲赫茲 H.Rudolf Hertz H.Rudolf Hertz 1857 18

6、57 18941894德國德國 認(rèn)為陰極射線是一種認(rèn)為陰極射線是一種“電磁波電磁波”認(rèn)為陰極射線是一種認(rèn)為陰極射線是一種“高速粒子流高速粒子流”對陰極射線本性的研究形成了：對陰極射線本性的研究形成了：德國德國學(xué)派的電磁波說學(xué)派的電磁波說 英國英國學(xué)派的微粒說學(xué)派的微粒說 湯姆生：玻璃管內(nèi)并非湯姆生：玻璃管內(nèi)并非全真空。全真空偏轉(zhuǎn)了全真空。全真空偏轉(zhuǎn)了整理課件6正離子的轟擊正離子的轟擊紫外線照射紫外線照射放射性物質(zhì)放射性物質(zhì)陰極射線陰極射線光電流光電流射線射線金屬受熱金屬受熱熱離子流熱離子流 英國物理學(xué)家英國物理學(xué)家J.J.J.J.自自18901890年起開始研究，年起開始研究，對陰極射線對陰極

7、射線進(jìn)進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)研究。他認(rèn)為陰極射線是帶電粒子流。行了一系列的實(shí)驗(yàn)研究。他認(rèn)為陰極射線是帶電粒子流。整理課件7陰極射線陰極射線 Cathode rayCathode rayJ.J J.J 湯姆孫湯姆孫J.J ThomsonJ.J Thomson1857 1857 19401940英國英國赫茲赫茲 H.Rudolf Hertz H.Rudolf Hertz 1857 1857 18941894德國德國 認(rèn)為陰極射線是一種認(rèn)為陰極射線是一種“電磁波電磁波”認(rèn)為陰極射線是一種認(rèn)為陰極射線是一種“高速粒子流高速粒子流”帶負(fù)電，且電荷量與質(zhì)子相同帶負(fù)電，且電荷量與質(zhì)子相同速度遠(yuǎn)小于電磁波傳播速度

8、速度遠(yuǎn)小于電磁波傳播速度質(zhì)量是最輕的原子質(zhì)量是最輕的原子 1/2000 左右左右WIN我看到的是：我看到的是：1、電磁波、電磁波能穿透薄鋁片能穿透薄鋁片 最小原子粒子是做不到的，所以最小原子粒子是做不到的，所以擋片出現(xiàn)陰影擋片出現(xiàn)陰影 2、電場中不偏轉(zhuǎn)，因此不帶電、電場中不偏轉(zhuǎn)，因此不帶電整理課件8J.J J.J 湯姆孫湯姆孫( (英國英國) )1857 1857 19401940 1889 1889年年4 4月月3030日，日，J.J.J.J.湯姆孫正式宣湯姆孫正式宣布發(fā)現(xiàn)電子布發(fā)現(xiàn)電子; ; 電子的發(fā)現(xiàn)，結(jié)束了關(guān)于陰極射線電子的發(fā)現(xiàn)，結(jié)束了關(guān)于陰極射線本質(zhì)的爭論本質(zhì)的爭論; ; 從此，人類

9、意識(shí)到，原子并不是組從此，人類意識(shí)到，原子并不是組成物質(zhì)的最小單位，探索原子結(jié)構(gòu)的成物質(zhì)的最小單位，探索原子結(jié)構(gòu)的序幕由此拉開序幕由此拉開 由于由于J.J.J.J.湯姆生的杰出貢獻(xiàn)，湯姆生的杰出貢獻(xiàn)，19061906年他獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年他獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。整理課件9化化的的模模型型。請請大大家家注注意意觀觀察察我我們們簡簡, 場場中中偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的的半半徑徑rr辦辦法法得得到到帶帶電電粒粒子子在在磁磁了了，接接下下來來，我我們們要要想想這這樣樣，我我們們把把VV求求出出來來EE/BB=qqEE，則則可可以以得得到到vv=可可以以讓讓qqvvBB33、調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)EE和和BB合合適適，（再再次次

10、復(fù)復(fù)習(xí)習(xí)左左手手定定則則） ?的的洛洛倫倫茲茲力力向向哪哪個(gè)個(gè)方方向向的的磁磁場場，帶帶電電粒粒子子受受到到加加一一個(gè)個(gè)垂垂直直黑黑板板面面向向外外22、我我們們再再在在這這個(gè)個(gè)空空間間，動(dòng)動(dòng)畫畫）力力與與電電場場強(qiáng)強(qiáng)度度方方向向相相反反（向向下下，因因?yàn)闉樨?fù)負(fù)電電荷荷受受 ？這這個(gè)個(gè)電電場場力力向向哪哪個(gè)個(gè)方方向向線線粒粒子子會(huì)會(huì)受受到到電電場場力力，這這時(shí)時(shí)，飛飛過過來來的的陰陰極極射射會(huì)會(huì)形形成成一一個(gè)個(gè)向向上上的的電電場場下下板板帶帶正正電電，那那么么，就就壓壓后后，使使上上板板帶帶負(fù)負(fù)電電，屬屬板板，假假如如我我們們加加上上電電路路上上，平平行行放放置置一一對對金金11、在在陰陰極極

11、射射線線行行進(jìn)進(jìn)的的介介紹紹工工作作原原理理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B B速度選擇器速度選擇器VqEqEqVBqVBE E D DC CBdBdU UB BE Ev vd dqUqUqEqEqvBqvB工作原理：工作原理：問題問題2 2：陰極射線中帶電粒子的比荷？：陰極射線中帶電粒子的比荷？1、有什么方法可以控制或者改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡、有什么方法可以控制或者改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡從而進(jìn)行研究？從而進(jìn)行研究？2、怎么確定帶電粒子的初速度？以前是否認(rèn)識(shí)過相關(guān)、怎么確定帶電粒子的初速度？以前是否認(rèn)識(shí)過相關(guān)的儀器？的儀

12、器？整理課件10問題問題2 2：陰極射線中帶電粒子的比荷？：陰極射線中帶電粒子的比荷？路路是是置置于于電電場場中中。置置于于磁磁場場中中，另另一一條條思思兩兩條條思思路路，一一條條思思路路是是整理課件11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B1 1、帶電粒子、帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)模型在磁場中偏轉(zhuǎn)模型VL LqVBO Or只存在磁場的情況下，偏轉(zhuǎn)圓弧只存在磁場的情況下，偏轉(zhuǎn)圓弧為圓周運(yùn)動(dòng)一部分，出磁場后成為圓周運(yùn)動(dòng)一部分，出磁場后成勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)根據(jù)有關(guān)幾何知識(shí)，我們一定是根據(jù)有

13、關(guān)幾何知識(shí)，我們一定是可以求出帶電粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半可以求出帶電粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑徑r r的。的。測得射出磁場時(shí)速度偏角為測得射出磁場時(shí)速度偏角為L LB BEsinEsinBrBrv vm mq qr rv vm mqvBqvB, ,sinsinL Lr r由幾何知識(shí)得由幾何知識(shí)得2 22 2整理課件12測量帶電粒子的比荷測量帶電粒子的比荷例例. .在湯姆孫測量陰極射線比荷的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖所在湯姆孫測量陰極射線比荷的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖所示的陰極射線管，從示的陰極射線管，從C C出來的陰極射線經(jīng)過出來的陰極射線經(jīng)過A A、B B間的電場間的電場加速后，水平射入長度為加速后，水平射入長度為L

14、L的的D D、G G平行板平行板間，接著在熒光間，接著在熒光屏屏F F中心出現(xiàn)熒光斑若在中心出現(xiàn)熒光斑若在D D、G G間加上方向向下，間加上方向向下，場強(qiáng)為場強(qiáng)為E E的勻強(qiáng)電場的勻強(qiáng)電場，陰極射線將向上偏轉(zhuǎn)陰極射線將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線；如果再利用通電線圈在圈在D D、G G電場區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為電場區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場磁場( (圖中未畫圖中未畫) )，熒光斑恰好回到熒光屏中心熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再，接著再去掉電場去掉電場，陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為，試解決下試解決下列問題：列問題：(1)(1)說明陰極射

15、線的電性；說明陰極射線的電性； (2)(2)說明圖中磁場沿什么方向；說明圖中磁場沿什么方向；(3)(3)根據(jù)根據(jù)L L、E E、B B和和，求出陰極射線的比荷，求出陰極射線的比荷整理課件13(1)(1)說明陰極射線的電性說明陰極射線的電性分析：射線向上偏，電場力向上，分析：射線向上偏，電場力向上，與電場線方向反，則射線帶負(fù)電。與電場線方向反，則射線帶負(fù)電。(2)(2)說明圖中磁場沿什么方向說明圖中磁場沿什么方向分析：再加上磁場，射線回到原位，則洛倫茲力向下，由左手分析：再加上磁場，射線回到原位，則洛倫茲力向下，由左手定則，磁場垂直紙面向里。定則，磁場垂直紙面向里。(3)(3)根據(jù)根據(jù)L L、E

16、 E、B B和和，求出陰極射線的比荷，求出陰極射線的比荷L LB BE Es si in nm mq q解解以以上上各各式式：r rs si in n又又L L , ,r rv vm mq qv vB B速速圓圓周周運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)2 2. .只只有有磁磁場場時(shí)時(shí)，做做勻勻q qv vB B做做勻勻直直運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)q qE E共共存存時(shí)時(shí)，分分析析：1 1. .磁磁場場、電電場場2 22 2整理課件142 2、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)模型、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)模型 VqEYDL EdO0 0y yy y0 02 20 0v vv vt ta an n a at t, ,v vt t, ,v vL L, ,

17、m mq qE Ea a 平平拋拋運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)2 2. .在在偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電電場場中中，類類m mv v2 21 1q qU U 能能定定理理1 1. .在在加加速速電電場場中中，動(dòng)動(dòng)0 0）2 2L L( (D DY Yt ta an n v vv vt ta an no oy y20mvEqL?Y,L,E,D,d可測）E EL L2 2L L( (D DY Y2020vmvq整理課件15Ce19104960217733. 1）（密立根油滴實(shí)驗(yàn)密立根油滴實(shí)驗(yàn)密立根密立根 (美國)Robert A.Millikan1868年1953年密立根油滴實(shí)驗(yàn)（測出了電子的電量）密立根油滴實(shí)驗(yàn)（測出了電子的電量）

18、整理課件16例例2 2. .電子所帶電量的精確數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過電子所帶電量的精確數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測得的他測定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電量，發(fā)現(xiàn)這些電油滴實(shí)驗(yàn)測得的他測定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電量，發(fā)現(xiàn)這些電量都等于某個(gè)最小電量的整數(shù)倍這個(gè)最小電量就是電子所帶的量都等于某個(gè)最小電量的整數(shù)倍這個(gè)最小電量就是電子所帶的電量密立根實(shí)驗(yàn)的原理如圖所示，電量密立根實(shí)驗(yàn)的原理如圖所示，A A、B B是兩塊平行放置的水平是兩塊平行放置的水平金屬板，金屬板，A A板帶正電，板帶正電，B B板帶負(fù)電板帶負(fù)電從噴霧器嘴噴出的小油滴，落從噴霧器嘴噴出的小油滴，落到到A A、B B兩板

19、之間的電場中小兩板之間的電場中小油滴油滴由于摩擦而由于摩擦而帶負(fù)電帶負(fù)電，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)A A、B B兩板間的電壓，可使小油滴受到的兩板間的電壓，可使小油滴受到的電場力和重力平衡電場力和重力平衡已知小油已知小油滴靜止處的電場強(qiáng)度是滴靜止處的電場強(qiáng)度是1.921.9210105 5 N/C N/C，油滴半徑是，油滴半徑是1.641.6410104 4 cm cm，油的密度是油的密度是0.851 g/cm0.851 g/cm3 3，求，求油滴所帶的電量油滴所帶的電量，這個(gè)電量是電子電，這個(gè)電量是電子電量的多少倍？量的多少倍？電荷量的量子化電荷量的量子化整理課件175 5= =e eq q= =則則n

20、nn ne e= =：q q解解析析：由由電電荷荷的的量量子子化化量量的的多多少少倍倍？2 2. .這這個(gè)個(gè)電電量量是是電電子子電電1 19 9c c- -8 8. .0 02 2x x1 10 0= =解解得得：q q q qE E, ,= =m mg g衡衡電電荷荷受受重重力力和和電電場場力力平平3 3r r4 4 = =v v = =解解析析：m m1 1. .油油滴滴所所帶帶的的電電量量3 3整理課件18密立根油滴實(shí)驗(yàn)的原理圖密立根油滴實(shí)驗(yàn)的原理圖Ce19106022. 1kgm31101094. 9Ce19106022. 11.電子的電量：電子的電量：e=1.6x10-19C 是最小

21、的基本電荷，稱為元電荷。是最小的基本電荷，稱為元電荷。2.發(fā)現(xiàn)：電荷是量子化的，任何電荷所帶的電量都是發(fā)現(xiàn)：電荷是量子化的，任何電荷所帶的電量都是e的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。3.根據(jù)比荷確定了電子的質(zhì)量：根據(jù)比荷確定了電子的質(zhì)量：密立根油滴實(shí)驗(yàn)的原理圖密立根油滴實(shí)驗(yàn)的原理圖kgm31101094. 9整理課件19通過研究帶電粒子在磁場和電場的偏轉(zhuǎn)，得到了比通過研究帶電粒子在磁場和電場的偏轉(zhuǎn)，得到了比荷的表述式。湯姆孫也通過方法和原理類似的實(shí)驗(yàn)荷的表述式。湯姆孫也通過方法和原理類似的實(shí)驗(yàn)測定了陰極射線中帶電微粒的比荷。測定了陰極射線中帶電微粒的比荷。湯姆生猜測這有兩種可能湯姆生猜測這有兩種可能 1 1、m m差不多的話，差不多的話，q q是氫離子的近兩千倍是氫離子的近兩千倍 2 2、q q差不多的話，差不多的話，m m是氫離子的近兩千分之一是氫離子的近兩千分之一經(jīng)湯姆生大量實(shí)驗(yàn)測定，盡管限于當(dāng)時(shí)條件與技術(shù)，經(jīng)湯姆生大量實(shí)驗(yàn)測定，盡管限于當(dāng)時(shí)條件與技術(shù)，很不精確，但足以證明，這種很不精確，但足以證明，這種帶電微粒的電荷量與帶電微粒的電荷量與氫離子相當(dāng)，可見其質(zhì)量遠(yuǎn)小于氫離子。氫離子相當(dāng)，可見其質(zhì)量遠(yuǎn)小于氫離子。倍倍約約為為氫氫離離子子的的2 20 00 00 0