电子的发现

自古以来,人类一直在探索着电的秘密。早在两千五百多年前,古希腊著名哲学家泰利斯就在人类历史上第一次记载了摩擦起电现象。但是,长期以来,电学在迷惘中徘徊,人们对电的认识一直是十分模糊的。直到上一世纪末和本世纪初,人们才真正了解电的本质,打开了电子世界的大门。

现在,大家都已经知道:电子,在作为构成一切实物的基本粒子群中, 有它独特和重要的地位。电子,是宇宙间一切电磁现象的起源,也是光和热的起源。

然而,你可曾知道当初是如何发现电子的吗?

这还得追溯到上一个世纪。1883 年,美国当时最负盛名的发明家爱迪生在改进他的著名发明——白炽电灯泡过程中,发现了一个奇怪的现象,那就是当他将一根铜丝绝缘地封接在抽空的灯泡上,通电加热灯泡中的灯丝后, 在铜丝与灯丝上分别加上正、负电压时,铜丝与灯丝之间竟出现了微弱的电流。

在此之前,人们知道电流只能在金属导体中流动,现在为什么电流通能空过真空区呢?这种奇怪的“漏电”现象是爱迪生没有意料到的,对此,他百思不得其解。但发明家所特有的仔细和敏锐驱使他把这一现象详细地记在笔记本上。他预感到这一现象将来会派上用场,因此,象他对待其它大大小小的发明或发现一样,爱迪生把这个新发现作为“电检测器”申请了专利权。

后来,科学家们发现爱迪生的这一发现是十分重要的,并称此现象为“爱迪生效应”。正是“爱迪生效应”使人们终于能把电子从固体的羁绊下解放出来,并为人们认识电子、利用电子创造了条件,直接导致十四年后电子的发现。爱迪生对电子学的发展作出了启蒙性贡献。

最早解释“爱迪生效应”的是卓越的英国物理学家汤姆逊,他证明受热灯丝释放出自由电子,这些自由电子飞越灯泡内已抽成真空的空间而到达铜丝,因而出现了电流。“爱迪生效应”是热电子发射的基础,正是这个效应引导佛莱明等人发明了导致电子学兴起的真空电子管,因此,近代控制论创始人美国科学家维纳曾把此效应的发现看成是爱迪生一生最伟大的成就。

促成发现电子的另一重要因素是对阴极射线的研究。当时,一些物理学家发现,阴极射线能穿透某些金属,并能在磁铁的作用下发生偏转。1897 年,

汤姆逊对阴极射线作了定性定量的研究,证实阴极射线是带负电的微粒流。汤姆逊称这种微粒流为“电子”。后来,苏格兰物理学家威尔逊使用了一种叫“威尔逊云室”的设备,成功地拍摄了个别电子通过一团云雾的轨迹。美国实验物理学家密立根精确地测定了电子的电荷和质量。威尔逊和密立根都因他们在证明电子的存在方面做出的杰出贡献而获得诺贝尔物理学奖。

电子的发现,揭示了电的本质,找到了电和磁的源由,导致了电子学的兴起。