二、电子概念的初步形成

电解定律表明基本电荷的存在

1833 年，法拉弟从实验中发现，“在电解中产物之量与通过的电量成正比，而与电压、电极面积及液体的导电率无关”，1836 年他又通过一系列实验得出：“由相同的电量产生的不同电解物，有固定的‘当量’ 关系”，从而建立了著名的电解当量定律．尽管法拉弟本人坚持电的流质说，但是，这个定律却是基本电荷存在的有力证据．法拉弟的电解定律使许多物理学家相信电的原子性概念．1853 年希托夫（1824—1914）在研究离子迁移率时，就运用了电子性概念；1874 年斯通尼（1826—1911）根据法拉弟电解定律，就主张把电解中一个氢离子所带的电荷作为一个“基本电荷”，并认为任何电荷都是由一些“基本电荷”组成的．德国物理学家韦伯在解释安培的分子电流假说时，曾于 1871 年提出了一个很接近现代观点的原子结构模型．1878 年拉摩和洛仑兹在创立的“电子论” 中，也曾赋予物质中电荷的负荷体以一个基本的电量．1881 年，德国物理学家亥姆霍兹在谈到法拉弟电解定律的意义时说：“法拉弟定律最令人惊异的结论，也许是这样：如果我们接受元素物质由原子组成的假说，就不可避免地要作出结论说，电，不论是正电或负电，都可分成单元，其行为如同电的一样”．1890 年，斯通尼首次引入“电子”来表示负的基本电荷的负荷体．

阴极射线的发现促使人们形成电子概念

十七世纪尽管人们已发现了低压气体放电现象，但人们没有对它进行更多的研究．直到十九世纪中叶由于电灯业的发展，真空技术和对低压气体放电现象的研究再次受到人们重视．1838 年，法拉弟在进行稀薄气体

放电现象的实验时，他在一根玻璃管的两端封闭且接上两根铜线，作为电极，并将玻璃管内抽成真空．当在两个电极上分别加上正、负电压时在玻璃管内可观察到明显的辉光，法拉弟认为在两极之间有电荷在流动．并发现了后来称之为的“法拉弟暗区”．1858 年，德国学者普吕克（1801— 1868）在利用盖斯勒放电管研究气体放电时发现了阴极射线．并在 1859 年的报告中指出，在放电管的管壁上发现了绿色荧光，并发现在磁铁的影响下，荧光光斑的位置会发生移动．为了判断这种射线是否确实是从阴极射出来的，1869 年，普吕克的学生希托夫进一步将真空管的真空度提高到十万分之一个大气压，用点状的阴极发出阴极射线，并在阴极和阳极之间放置一块障碍物进行实验，发现在障碍物后的玻璃壁上产生很清晰的障碍物的影子，这既说明射线是从阴极射出的，也证明了阴极射线是沿直线传播的．1871 年，瓦莱根据阴极射线为磁场偏转的事实，提出了阴极射线是由带负电的粒子的假说．1879 年英国科学家克鲁克斯（1832—1919）在前人实验的基础上系统地、精确地观察了通电玻璃管的放电现象，支持和发展了瓦莱的带电微粒说．他在真空管的阴极和它相对的玻璃片之间，放置一个用云母片做成的“马耳他十字架”，通电后在玻璃管壁上观察到了十字架的阴影；当他把一块磁铁移近玻璃管时，发现十字架阴影发生移动；他还进一步把云母翼片的风轮放在阴极前面，当阴极射线照射到风轮时，轮子就会转动．克鲁克斯根据这些事实认为，阴极射线是由带负电的“分子流”组成，是管中残留气体分子碰到阴极上，从阴极得到了负电荷而形成的“分子流”．1895 年法国物理学家皮兰在阳极对面安上一个法拉弟圆筒后，验电器的金泊全面张开，进一步证明了阴极射线是带负电的粒子流．尽管如此，在当时围绕着“阴极射线是什么？”的问题出现了一场大争论．在德国以赫兹为首的多数物理学家都认为阴极射线是一种电磁波，而在英国和法国以克鲁克斯为主的大多数物理学家都认为阴极射线是带电的粒子流，这一争论持续了一、二十年促使人们进行了许多有意义的实验，推动了物理学的发展．对于阴极射线的本质，最后由英国著名物理学家 J·J 汤姆逊回答了这一问题．