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汤姆逊实验装置
发布时间：2021-02-25 08:56:30Ⅰ 如图甲所示为汤姆生在1897年测量阴极射线（电子）的比荷时所用实验装置的示意图．K为阴极，A1和A2为连接
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Ⅱ （1）如图是1909年英国物理学家卢瑟福和他的同事们所做的______实验装置示意图，据此实验卢瑟福提出了原
| （1）卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验装置示意图，此实验否定了汤姆逊的枣糕模型，据此实验卢瑟福提出了原子的核式结构模型．在实验中，发现只有少数粒子发生大角度偏转，其原因是原子的正电荷及绝大部分质量都集中在一个很小的核上． （2）根据玻尔原子理论，能级越高的电子离核距离越大，故电子处在n=2轨道上比处在n=4轨道上离氢核的距离近， 跃迁发出的谱线特条数为N=
因为 E 4 =
因为 E 2 =
解得
故答案为：（1）α粒子散射；核式；绝大部分质量；（2）近；6；
|
Ⅲ （2014海淀区模拟）汤姆孙测定电子比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示．真空玻璃管内，
解答：2
Ⅳ 简述英国物理学家 JJ 汤姆逊发现电子的过程和对物理学发 意义。
伦琴的X射线的发现使气体电离有了一种新方法，提供了对气体离子行为的一种新的洞察能力。汤姆逊开始了那个方向的研究工作，这导致了对自由电子的研究。 在1897年，汤姆逊证实了阴极射线的微粒性，测量了粒子的速度和荷质比。汤姆逊在他的实验中使用的二个管子，射线从管中左边的阴极A发出，通过阳极B的一条缝进入第二个管子，可以用一磁铁使射线偏转而进入一种法拉第笼。收集到的电荷是负的。因此证明了阴极射线是带负电的粒子。类似的实验已被J佩兰在法国做过。在一个第二种类型的管子中，C所产生的阴极射线穿过接地的缝A和B，形成了一束狭窄的射线直射到管子的另一端。射线击中管子的电灯泡状端面的地方会有一小块磷光亮斑显现出来。 当汤姆逊将两块金属板E和D与电池的两端连结起来时，磷光斑移动了，证明了阴极射线被电场偏转。用一个与电场垂直的磁场，于是他能够用磁学的办法将射线偏转。磁偏转在以前曾被观察到过，但是，JJ．汤姆逊是第一个观察到电偏转的人。明显地缺少了阴极射线的电偏转，这是促使J．J．汤姆逊进行这项研究的首要因素。为什么在阴极射线被研究的几十年中没有人发现过电的偏转?原因是简单的：除非在阴极射线管里有一个好的真空，否则就建立不起电场。低真空是电导体，其中，静电场建立不起来。但是汤姆逊成功了，不仅用如图1．6的装置而且用其他两个装置也成功了。 剑桥大学
1897年8月，他写下了现在仍然十分有名的文章。在这篇论文里，他描述了“为了检验荷电粒子的理论”所做的实验，将他的测量结果应用到确定组成阴极射线的粒子的荷质比上去。从同样的实验中，他也导出了粒子的速度。这里是他的推理的一个摘要：由一给定电流携带的总电量Q等于它所有的粒子数N乘每一个粒子的电荷e： Ne=Q 然后，通过测量产生的热的办法来测量由粒子所传输的能量W，这个值必须等于质量为m、速 度为v的这些粒子的动能 1/2Nmυ²＝W 用磁学办法使粒子发生偏转，他知道： mv/e=Bp 这里p是轨道的曲率半径，B是磁场。因为能量，电量，磁场和曲率半径是可测量的，他能推 论出 e/m=2W/(Q²B²p²) 具有值2.3x1017(静电单位电量/克)，远大于电解法中离子的荷质比e/m。 在他1897年的文章中，汤姆逊叙述了另一个令人注意的观察结果：构成阴极射线的微粒都是一样的，与管内阴极或对阴极或气体的成份无关。这里有一个所有物质的普适成份。 稍后，在1899年，他使用他过去的学生C．T．R．威尔逊发展起来的技术和思想，分别测量了电子的电荷和质量。威尔逊已经注意到在适宜的环境下，电荷起着过饱和蒸汽的凝结核的作用。因为水会在它们上面冷凝，这有助于雾的形成。在这样一种由于电荷的存在而形成的雾里，人们可以根据小雾滴下落的速度而计量它们的体积，从沉淀的水的总量或根据最初的过饱和汽算出它们的数目。根据这个数据可以得到雾中所有的小滴子数。根据由雾所传输的总电荷(这是直接可测的)可以发现平均每一个小滴上的电荷与电子电荷相同。 卡文迪许实验室
在卡文迪许实验室做的这项工作，得到的电子电荷大约为3x10-10绝对静电单位。根据测量到的e/m值可以求得电子质量。 这个“落滴”法后来被R．A．密立根(RAMillikan)(1910)在美国加以改进。他不观察雾，而观察单个的微滴；他将此法变革为一个精确的方法，得到值为4．78x10-10esu的电子电荷。许多年以来，这一直是一个最好的直接测量值。然而在1929年，出乎每个人的意料，发现它竟然有百分之一的误差，比估计可能有的误差大得多。这个差异的起源在于对空气粘滞性的测量有毛病。今天所知的电子电荷值精确度为百万分之三，即4.803242x10-10esu；已知的精确度为百万分之六的e/m是5.272764X10-17esu/g。
电子的发现，按当时实际情况来说是重要的。但是，它却被发生在1895年底的另一项发现冲淡了。这项伟大的发现是由W．C．伦琴(1845—1923)取得的。伦琴由于他宣布了“一种新的射线”和表演了他的射线所能做的事情而使世界感到震惊。
Ⅳ （18分）汤姆孙测定电子比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的
| （1） 。
Ⅵ 汤姆逊用来测定电子的比荷实验装置如下：真空管内的阴极C发出电子，（不计初速，重力和电子间相互作用）
|
Ⅶ 汤姆生用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子（
（1）由同时加磁场和电场时，
电子的平衡状态可知：e
| U |
| d |
得：v=
| U |
| dB |
（2）由带点回粒子在电场中答的偏转规律可得：
y＝
| 1 |
| 2 |
加速度a=
| eU |
| md |
运动时间t=
| L1 |
| v |
联立可得：y=
| eUL12 |
| 2mdv2 |
由几何关系可得：b=
| L1+L2 |
| L1 |
联立以上两式及第一问结果可得：
| e |
| m |
| 2Ub |
| L1(L1+L2)dB2 |
答：（1）打在荧光屏O点的电子速度的大小为
| U |
| dB |
（2）电子的比荷的表达式为
| 2Ub |
| L1(L1+L2)dB2 |
Ⅷ （2006奉贤区模拟）如图所示，是1909年英国物理学家卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验装置示意图
卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验装置示意图，此实验否定了汤姆逊的枣糕模型，据此实验卢瑟福提出了原子的核式结构模型．
答案为：汤姆逊，核
Ⅸ （18分）下图为汤姆生在1897年测量阴极射线（电子）的荷质比时所用实验装置的示意图。K为阴极，A 1 和A 2
| （1） （3）还可以求出电子在磁内场中容做圆弧运动的圆半径r等 Ⅹ 汤姆孙测定电子比荷的实验装置如图甲所示。从阴极K发出的电子束经加速后，以相同速度沿水平中轴线射入极
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