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湯姆遜實驗裝置
發布時間：2021-02-25 08:56:30Ⅰ 如圖甲所示為湯姆生在1897年測量陰極射線（電子）的比荷時所用實驗裝置的示意圖．K為陰極，A1和A2為連接
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Ⅱ （1）如圖是1909年英國物理學家盧瑟福和他的同事們所做的______實驗裝置示意圖，據此實驗盧瑟福提出了原
| （1）盧瑟福和他的同事們所做的α粒子散射實驗裝置示意圖，此實驗否定了湯姆遜的棗糕模型，據此實驗盧瑟福提出了原子的核式結構模型．在實驗中，發現只有少數粒子發生大角度偏轉，其原因是原子的正電荷及絕大部分質量都集中在一個很小的核上． （2）根據玻爾原子理論，能級越高的電子離核距離越大，故電子處在n=2軌道上比處在n=4軌道上離氫核的距離近， 躍遷發出的譜線特條數為N=
因為 E 4 =
因為 E 2 =
解得
故答案為：（1）α粒子散射；核式；絕大部分質量；（2）近；6；
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Ⅲ （2014海淀區模擬）湯姆孫測定電子比荷（電子的電荷量與質量之比）的實驗裝置如圖所示．真空玻璃管內，
解答：2
Ⅳ 簡述英國物理學家 JJ 湯姆遜發現電子的過程和對物理學發 意義。
倫琴的X射線的發現使氣體電離有了一種新方法，提供了對氣體離子行為的一種新的洞察能力。湯姆遜開始了那個方向的研究工作，這導致了對自由電子的研究。 在1897年，湯姆遜證實了陰極射線的微粒性，測量了粒子的速度和荷質比。湯姆遜在他的實驗中使用的二個管子，射線從管中左邊的陰極A發出，通過陽極B的一條縫進入第二個管子，可以用一磁鐵使射線偏轉而進入一種法拉第籠。收集到的電荷是負的。因此證明了陰極射線是帶負電的粒子。類似的實驗已被J佩蘭在法國做過。在一個第二種類型的管子中，C所產生的陰極射線穿過接地的縫A和B，形成了一束狹窄的射線直射到管子的另一端。射線擊中管子的電燈泡狀端面的地方會有一小塊磷光亮斑顯現出來。 當湯姆遜將兩塊金屬板E和D與電池的兩端連結起來時，磷光斑移動了，證明了陰極射線被電場偏轉。用一個與電場垂直的磁場，於是他能夠用磁學的辦法將射線偏轉。磁偏轉在以前曾被觀察到過，但是，JJ．湯姆遜是第一個觀察到電偏轉的人。明顯地缺少了陰極射線的電偏轉，這是促使J．J．湯姆遜進行這項研究的首要因素。為什麼在陰極射線被研究的幾十年中沒有人發現過電的偏轉?原因是簡單的：除非在陰極射線管里有一個好的真空，否則就建立不起電場。低真空是電導體，其中，靜電場建立不起來。但是湯姆遜成功了，不僅用如圖1．6的裝置而且用其他兩個裝置也成功了。 劍橋大學
1897年8月，他寫下了現在仍然十分有名的文章。在這篇論文里，他描述了「為了檢驗荷電粒子的理論」所做的實驗，將他的測量結果應用到確定組成陰極射線的粒子的荷質比上去。從同樣的實驗中，他也導出了粒子的速度。這里是他的推理的一個摘要：由一給定電流攜帶的總電量Q等於它所有的粒子數N乘每一個粒子的電荷e： Ne=Q 然後，通過測量產生的熱的辦法來測量由粒子所傳輸的能量W，這個值必須等於質量為m、速 度為v的這些粒子的動能 1/2Nmυ²＝W 用磁學辦法使粒子發生偏轉，他知道： mv/e=Bp 這里p是軌道的曲率半徑，B是磁場。因為能量，電量，磁場和曲率半徑是可測量的，他能推 論出 e/m=2W/(Q²B²p²) 具有值2.3x1017(靜電單位電量/克)，遠大於電解法中離子的荷質比e/m。 在他1897年的文章中，湯姆遜敘述了另一個令人注意的觀察結果：構成陰極射線的微粒都是一樣的，與管內陰極或對陰極或氣體的成份無關。這里有一個所有物質的普適成份。 稍後，在1899年，他使用他過去的學生C．T．R．威爾遜發展起來的技術和思想，分別測量了電子的電荷和質量。威爾遜已經注意到在適宜的環境下，電荷起著過飽和蒸汽的凝結核的作用。因為水會在它們上面冷凝，這有助於霧的形成。在這樣一種由於電荷的存在而形成的霧里，人們可以根據小霧滴下落的速度而計量它們的體積，從沉澱的水的總量或根據最初的過飽和汽算出它們的數目。根據這個數據可以得到霧中所有的小滴子數。根據由霧所傳輸的總電荷(這是直接可測的)可以發現平均每一個小滴上的電荷與電子電荷相同。 卡文迪許實驗室
在卡文迪許實驗室做的這項工作，得到的電子電荷大約為3x10-10絕對靜電單位。根據測量到的e/m值可以求得電子質量。 這個「落滴」法後來被R．A．密立根(RAMillikan)(1910)在美國加以改進。他不觀察霧，而觀察單個的微滴；他將此法變革為一個精確的方法，得到值為4．78x10-10esu的電子電荷。許多年以來，這一直是一個最好的直接測量值。然而在1929年，出乎每個人的意料，發現它竟然有百分之一的誤差，比估計可能有的誤差大得多。這個差異的起源在於對空氣粘滯性的測量有毛病。今天所知的電子電荷值精確度為百萬分之三，即4.803242x10-10esu；已知的精確度為百萬分之六的e/m是5.272764X10-17esu/g。
電子的發現，按當時實際情況來說是重要的。但是，它卻被發生在1895年底的另一項發現沖淡了。這項偉大的發現是由W．C．倫琴(1845—1923)取得的。倫琴由於他宣布了「一種新的射線」和表演了他的射線所能做的事情而使世界感到震驚。
Ⅳ （18分）湯姆孫測定電子比荷（電子的電荷量與質量之比）的實驗裝置如圖所示。真空玻璃管內，陰極K發出的
| （1） 。
Ⅵ 湯姆遜用來測定電子的比荷實驗裝置如下：真空管內的陰極C發出電子，（不計初速，重力和電子間相互作用）
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Ⅶ 湯姆生用來測定電子的比荷（電子的電荷量與質量之比）的實驗裝置如圖所示，真空管內的陰極K發出的電子（
（1）由同時加磁場和電場時，
電子的平衡狀態可知：e
| U |
| d |
得：v=
| U |
| dB |
（2）由帶點回粒子在電場中答的偏轉規律可得：
y＝
| 1 |
| 2 |
加速度a=
| eU |
| md |
運動時間t=
| L1 |
| v |
聯立可得：y=
| eUL12 |
| 2mdv2 |
由幾何關系可得：b=
| L1+L2 |
| L1 |
聯立以上兩式及第一問結果可得：
| e |
| m |
| 2Ub |
| L1(L1+L2)dB2 |
答：（1）打在熒光屏O點的電子速度的大小為
| U |
| dB |
（2）電子的比荷的表達式為
| 2Ub |
| L1(L1+L2)dB2 |
Ⅷ （2006奉賢區模擬）如圖所示，是1909年英國物理學家盧瑟福和他的同事們所做的α粒子散射實驗裝置示意圖
盧瑟福和他的同事們所做的α粒子散射實驗裝置示意圖，此實驗否定了湯姆遜的棗糕模型，據此實驗盧瑟福提出了原子的核式結構模型．
答案為：湯姆遜，核
Ⅸ （18分）下圖為湯姆生在1897年測量陰極射線（電子）的荷質比時所用實驗裝置的示意圖。K為陰極，A 1 和A 2
| （1） （3）還可以求出電子在磁內場中容做圓弧運動的圓半徑r等 Ⅹ 湯姆孫測定電子比荷的實驗裝置如圖甲所示。從陰極K發出的電子束經加速後，以相同速度沿水平中軸線射入極
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