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一词来表示电的一个最小单位。
但是为什么还是争论不休呢?因为到此为止也还只是一种理论计算,就像当初居里夫妇发现镭的放射性,但并没有测出镭的原子量,化学家就直摇头一样。
现在只推算出电子,而不知道它的质量、性质,物理学家们自然不服,于是汤姆孙毅然决定要称称电子的质量。
各位读者,这“想”
和“做”
,是科学研究的左右腿。
想一想,再做一做,规律就发现了,创造就实现了。
想和做,是理论与实践的转换,一部科学史就是这样一步一步走过来的。
这里敢想、善于想尤其重要。
思想这个东西,可以是最薄最薄的刀片,能深入到事物的最细的缝隙之中;也可以是最大的一张网,能囊括宇宙,捕捉星球。
当年道尔顿为了称称原子的质量,就先设想氢的原子量为1,其他元素按此倍数来计算,果然界定了原子,确立了原子论。
现在汤姆孙又将物质上每个粒子的带电量推算出来,从而又确立了“电子”
的新概念。
这样细微的事实只有先通过想象、假设,定下一个思路后才可能通过实验、推理去实现。
反过来那些最大的天体实验也是这样。
这可真是异想天开,你要捉一个原子来放在天平上都不可能,一个电子又如何称法?这个主意只有汤姆孙想得到,也只有他能做到。
他既是一个理论物理学家,又是一个实验物理学家,设计实验是他的拿手好戏。
他立即把学生们叫到一起,准备好一个阴极射线管,射线从阴极一端发出后,穿过两个很窄的缝,成一细束,打在管子的底部,而底部已准备好精确的刻度,以便观察射线的偏转。
在射线经过的路上,上下各准备两块金属电极板,形成一个电场。
当金属板不通电时,射线沿直线打在管底一个点上,通电后射线受电场的影响发生偏转,并且根据偏转的方向可知它是带负电的粒子束。
这时再加一个磁场,使它沿相反方向偏转,又校正到原来的位置。
这真是一个极妙的实验,一丝阴极射线随着电场和磁场的强弱变化忽上忽下,就像有两只无形的手来回争着将它拉过来拉过去。
汤姆孙最后让它固定在正中的位置上,对他的学生说:“现在我们可以来称电子的质量了。
这时磁场力和电场力的大小正好相等,方向相反。
根据这个条件我们先来求出阴极射线微粒的飞行速度,知道了速度就可进一步测其他物理量。
比如,我现在撤掉电场,粒子只受磁场力做曲线运动,我们就可求得它的电荷与质量之比。
有了这许多数据我们就可以去推算质量,只是法拉第等人当初是通过电解定律来推算每个粒子上所带的电量,为了证明这个数据我们最好另换一种方法。”
这时在座的一位学生应声答道:“我这里有一种办法可以一试。”
汤姆孙一看,说话的是威尔逊(1869—1959年)。
原来,这汤姆孙身边高徒满座,他们一个个都年轻聪明,基础扎实又各有所长。
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