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1、电子的发现及其性质的研究目 中文摘要 1前言 11 子的 现 11.1 阴极射 的 质 11.2 子的 现 31.2.1 子 的理 研究 31.2.2 子 的 研究 52 子的性质 82.1 子在原子核内的分布及其运 律 82.2 子的波 性 112.3 子的自旋 132.4 子 量和速度关系 142.5 子的 量 散和自行加速困难 163研究意义 18 束语 20 参考文献 20 英文摘要 21 致谢 21 子的 及其性 的研究摘 要：本文 要而系 地 述了 子的 程及其性 的研究 程。 子的 是 1 个 期而复 的科学探索 程， 多科学工作者都 此做出了杰出 献，文章采用理 和 相 合的方
2、式，依据 的先后 序，逐步 子的 程 行了 介 。 子 后，科学工作者在理 和科技 展的基 上， 子的研究不断深入，逐 了具体化的 子性 ，有效地描述了 子方面的 象。文章以 介 重点，以理 介 助，分 次地 了 子各方面的性 ，使 子性 的 更加整体化。 子性 的研究推 了 子理 的 展和 代科技的 步，文章也 子理 的 展和 用作了 略的介 ，可从中感受 子 代科学和社会 展的重要性。关 ： 子；能 ；波 性；自旋前言 109 世 末，物理学在力学、 学、 磁学及光学等方面取得了巨大成就，基本上建立了完整的理 体系；物理学家普遍 物理学已 展到 峰， 大的 不会有了，物理学家将来的任 就是
3、 1 些常数 行精确的 量。 1895 年 琴(W.K.Rontgen,1845-1923)发现 X 射线及 1897 年 J.J. 汤姆孙(J.J.Thomson,1856-1940)发现电子从根本上打破了这种沉寂。电子的发现是 109 世纪和 210 世纪之交物理学3 大重大发现之1，电子也是人类最早发现并认识的第1 个基本粒子。电子的发现澄清了千百年来人们对原子不可再分的错误观念，指引着科学家们对原子结构、电子性质等诸多方面的深入研究。1 百多年来，人们对电子进行了 1 系列的研究，取得了举世公认的重大成就，也有力地推动了电子理论的研究和电子科学的发展，进而引起了人类社会的巨大变革。本文
4、从阴极射线的实质争论开始，沿着科学发展的脚步，对电子的发现过程中理论和实验进行详细而系统的介绍，加深人们对人类所认识的第1 个基本粒子的认识；对电子在原子核内的分布及其运动规律、电子的波动性、电子的自旋、电子质量和速度关系以及电子的质量发散疑难和运动自行加速困难等5方面作了具体介绍。在介绍的过程中，总体概括了电子各方面的发展情况，总结了对电子研究所形成的理论成果。经过近百年的发展，电子性质研究在电子的波动性、电子的自旋及电子质量和速度关系等方面的理论和实验已经成熟，有效地解释了电子的现象，而电子在原子核内的分布及其运动规律、电子的质量发散疑难和运动自行加速困难方面还存在1 些疑问，有待于科学技
5、术的进步和理论的支持。1 电子的发现 1.1阴极射线的实质阴极射线是在低压气体放电过程中产生的现象。1836 年英国科学家法拉第 (M.Faraday,1791-1867) 进行稀簿气体放电实验时 , 发现阴极周围的辉光区域和紫色的阳极光柱之间存在黑暗的部分即法拉第暗区1 。由于科技的不发达和设备的简陋，法拉第没有更多的发现和更深入的研究。1858 年德国物理学家普吕克尔 (J.Pl cker,1801 1868) 进行低压气体放电实验发现 , 对着阴极的玻璃管壁上出现了绿色荧光。如果把磁铁放在放电管附近，荧光斑就随着磁铁的移动而改变位置。他认为荧光的出现是阴极发出的电流所致2 。 1869
6、年普吕克尔的学生希托夫 (J.Hittorf,18241914) 在将真空度提高的基础上进步研究发现：若将物体放在阴极和产生荧光的管壁之间，物体会投射出阴影；若用弯成直角的放电管做实验，荧光则在拐角处发生。希托夫推测，阴极发射出1 种直线传播的射线，荧光是射线撞击管壁产生的 3 。1876 年德国物理学家哥尔茨坦( E.Goldstein,1850 1930) 用各种不同材料制成、大小和形状各1异的阴极进行实验。除了以上结论外，他还证明了这种射线不依赖于阴极材料的性质，而且是从阴极垂直发出的。他把这种射线命名为“阴极射线”。阴极射线到底是什么？它具有哪些特点和属性？这引起了许多科学家的兴趣，他
7、们设计了许多关键实验来寻找阴极射线的特点和属性，并从中得出了许多重要结论。最后基本上形成了以德国和法国为国别的两大派别。 Research on Discovering Electron and Its NatureAbstract: The discovery course of electron and the research process of its nature are reviewed briefly and systematically. The discovery of electron is a long and complicated process of scient
8、ific explorations. Many scientists have made the brilliant contributions for this. This course will be instructed in detail chronologically by means of integrating theory with experiment in the article. After the discovery of electronic, scientists researched electron based on the theory combining s
9、cience with technology development, and got a specific understanding of electronic nature and then made efficient descriptions on electronic phenomenon. The article focus on the introduction of experiments, withthe aid of theoretical knowledge, sums up the electronic natures in different level and m
10、ake a integral comprehension about electronic natures. The developmentof electron theory and progress of modern technology are promoted by the research of electronic nature. The article also gives a brief introduction about the development of electronic theory and application, in which we can feel t
11、he importance of the electron that contributes to the modern science and the social development.Keyword: Electron; Energy level; Wave properties; Spinning目 中文摘要 1前言 11 子的 现 11.1 阴极射 的 质 11.2 子的 现 31.2.1 子 的理 研究 31.2.2 子 的 研究 52 子的性质 82.1 子在原子核内的分布及其运 律 82.2 子的波 性 112.3 子的自旋 132.4 子 量和速度关系 142.5 子的 量
12、 散和自行加速困难 163研究意义 18 束语 20 参考文献 20 英文摘要 21 致谢 21 子的 及其性 的研究摘 要：本文 要而系 地 述了 子的 程及其性 的研究 程。 子的 是 1 个 期而复 的科学探索 程， 多科学工作者都 此做出了杰出 献，文章采用理 和 相 合的方式，依据 的先后 序，逐步 子的 程 行了 介 。 子 后，科学工作者在理 和科技 展的基 上， 子的研究不断深入，逐 了具体化的 子性 ，有效地描述了 子方面的 象。文章以 介 重点，以理 介 助，分 次地 了 子各方面的性 ，使 子性 的 更加整体化。 子性 的研究推 了 子理 的 展和 代科技的进步，文章也对
13、电子理论的发展和应用作了简略的介绍，可从中感受电子对现代科学和社会发展的重要性。关键词：电子；能级；波动性；自旋前言 109 世纪末，物理学在力学、热学、电磁学及光学等方面取得了巨大成就，基本上建立了完整的理论体系；物理学家普遍认为物理学已经发展到顶峰，伟大的发现不会有了，物理学家将来的任务就是对 1 些常数进行精确的测量。1895 年伦琴(W.K.Rontgen,1845-1923)发现 X 射线及 1897 年 J.J. 汤姆孙(J.J.Thomson,1856-1940)发现电子从根本上打破了这种沉寂。电子的发现是 109 世纪和 210 世纪之交物理学3 大重大发现之1，电子也是人类最
14、早发现并认识的第1 个基本粒子。电子的发现澄清了千百年来人们对原子不可再分的错误观念，指引着科学家们对原子结构、电子性质等诸多方面的深入研究。1 百多年来，人们对电子进行了 1 系列的研究，取得了举世公认的重大成就，也有力地推动了电子理论的研究和电子科学的发展，进而引起了人类社会的巨大变革。本文从阴极射线的实质争论开始，沿着科学发展的脚步，对电子的发现过程中理论和实验进行详细而系统的介绍，加深人们对人类所认识的第1 个基本粒子的认识；对电子在原子核内的分布及其运动规律、电子的波动性、电子的自旋、电子质量和速度关系以及电子的质量发散疑难和运动自行加速困难等5方面作了具体介绍。在介绍的过程中，总体
15、概括了电子各方面的发展情况，总结了对电子研究所形成的理论成果。经过近百年的发展，电子性质研究在电子的波动性、电子的自旋及电子质量和速度关系等方面的理论和实验已经成熟，有效地解释了电子的现象，而电子在原子核内的分布及其运动规律、电子的质量发散疑难和运动自行加速困难方面还存在1 些疑问，有待于科学技术的进步和理论的支持。1 电子的发现 1.1 阴极射线的实质阴极射线是在低压气体放电过程中产生的现象。 1836 年英国科学家法拉第(M.Faraday,1791-1867) 进行稀簿气体放电实验时 , 发现阴极周围的辉光区域和紫色的阳极光柱之间存在黑暗的部分即法拉第暗区1 。由于科技的不发达和设备的简
16、陋，法拉第没有更多的发现和更深入的研究。 1858 年德国物理学家普吕克尔(J.Pl cker,1801 1868) 进行低压气体放电实验发现, 对着阴极的玻璃管壁上出现了绿色荧光。如果把磁铁放在放电管附近，荧光斑就随着磁铁的移动而改变位置。他认为荧光的出现是阴极发出的电流所致 2 。1869 年普吕克尔的学生希托夫(J.Hittorf,18241914) 在将真空度提高的基础上进1 步研究发现：若将物体放在阴极和产生荧光的管壁之间，物体会投射出阴影；若用弯成直角的放电管做实验，荧光则在拐角处发生。希托夫推测，阴极发射出 1 种直线传播的射线，荧光是射线撞击管壁产生的 3 。1876 年德国物
17、理学家哥尔茨坦 ( E.Goldstein,1850 1930) 用各种不同材料制成、大小和形状各异的阴极进行实验。除了以上结论外，他还证明了这种射线不依赖于阴极材料的性质，而且是从阴极垂直发出的。他把这种射线命名为“阴极射线”。阴极射线到底是什么？它具有哪些特点和属性？这引起了许多科学家的兴趣，他们设计了许多关键实验来寻找阴极射线的特点和属性，并从中得出了许多重要结论。最后基本上形成了以德国和法国为国别的两大派别。 Research on Discovering Electron and Its NatureAbstract: The discovery course of electron
18、 and the research process of its nature are reviewed briefly and systematically. The discovery of electron is a long and complicated process of scientific explorations. Many scientists have made the brilliant contributions for this.This course will be instructed in detail chronologically by means of
19、 integrating theory with experiment in the article. After the discovery of electronic, scientists researched electron based on the theory combining science with technology development, and got a specific understanding of electronic nature and then made efficient descriptions on electronic phenomenon
20、. The article focus on the introduction of experiments, withthe aid of theoretical knowledge, sums up the electronic natures in different level and make a integral comprehension about electronic natures. The development of electron theory and progress of modern technology are promoted by the researc
21、h of electronic nature. The article also gives a brief introduction about the development of electronic theory and application, in which we can feel the importance of the electron that contributes to the modern science and the social development.Keyword: Electron; Energy level; Wave properties; Spinning