电子是如何被发现的？

电子的发现与阴极射线的实验研究有关，是从真空管放电现象开始的。早在1858年，德国物理学家皮克在用放电管研究气体放电时发现了阴极射线。Pluck使用了真空泵，发现随着玻璃管中的空气变得稀薄到一定程度，管中的放电逐渐消失。这时，与阴极相对的玻璃管壁上出现了绿色荧光。当管外施加的磁场改变时，荧光的位置也会改变。可以看出，这种荧光是由阴极发射的射线撞击玻璃管壁而产生的。

阴极射线到底是什么？19世纪的最后30年，很多物理学家都投身于研究。当时，英国物理学家克鲁克斯等人已经根据阴极射线在磁场中偏转的事实，提出阴极射线是带负电的粒子。根据偏转，阴极射线粒子的荷质比(E/M)比氢离子的荷质比大1000倍。当时，赫兹和他的学生里尔纳德，加了一个垂直于阴极射线管的电场，试图观察它在电场中的偏转，所以他们认为阴极射线是不带电的。事实上，由于真空度不高，静电场无法建立。

J·J·汤姆逊设计了一种新的阴极射线管(图1)。在电场的作用下，阴极C发射的阴极射线经过α和b的聚焦，穿过另一对电极D和E之间的电场，在右管壁上贴一个横向偏转的标尺。他重复了赫兹的电场偏转实验，一开始没有看到任何偏转。但他分析，没有发生偏转的原因可能是电场无法建立。于是，他用当时最先进的真空技术获得了高真空，最终使阴极射线在电场中稳定偏转，这清楚地表明阴极射线带负电。他还在管外加入了垂直于电场和射线速度的磁场(这个磁场是由管外的线圈产生的)。当电场力eE等于磁场的洛伦兹力evB时，射线可以不偏转地击中管壁中心。根据计算，阴极射线粒子的荷质比是e/m ≈ 101C/kg。通过进一步的实验，汤姆逊发现，通过使用不同的材料或改变管中的气体类型，射线粒子的荷质比E/M保持不变。可以看出，这种粒子是各种材料中的普遍成分。

1898年，汤姆逊和他的学生继续做直接测量带电粒子电荷的研究。其中一次是用威尔逊云室测得1.1x 10-19c的电子电荷，证明了电子的质量约为氢离子的千分之一。汤姆逊终于解开了阴极射线之谜。之后又有许多科学家更精确地测量了电子的电荷值，其中美国科学家密立根在1906年首次测量了电子的电荷值，e = L.34x10-19c。1913最后测得E = 1.59 x 10-19c。当时是高精度测量。现代精确的电子电荷量E = 1.60217733 (49