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这届电子爱运动

2021-09-03邋遢大王

科普童话·百科探秘 2021年2期
关键词:汤姆逊辉光真空管

邋遢大王

如果要给电子贴上几个标签,你会选择什么?

A.构成原子     B.物质基本粒子      C.很小

但要我说,电子最重要的特点就是总是无时无刻地跑来跑去。如果电子停下来,那么整个世界都会瞬间归于沉寂呢。

咳咳,这张电子围绕着原子核运动的图,看起来很酷炫吧?但可惜这并不是真正的电子图片,只是科学家们模拟出来的。

因为电子实在太特殊了。科学家发现:电子是一个个无体积的点粒子;电子永远都在不停地运动。连现在最先进的电子显微镜也别想看清它的模样。

如果非要说说电子的大小,大约可以这样形容:

在一个原子中,电子围绕原子核运动就像我们的太阳系,行星围绕着地球太阳运动。

如果原子是一个太阳系,那么电子就是——地球上的一颗小石子。没错,电子就是如此微小。

电子这么小,是怎么被人类发现的呢?

真空放电

19世纪末,人们已经认识了原子,电能逐渐走向千家万户;爱迪生正和特斯拉因为直流和交流电吵个不停;法拉第正忙着发明发电机。

一个奇怪的放电现象引起了当时许多科学家的注意:真空放电现象。

人们惊奇地发现,在真空度很高的真空管里放电时,阴极会产生美丽的辉光。点缀城市夜空的五颜六色的霓虹灯是辉光放电现象,黑夜里照亮我们学习生活的日光灯也是辉光放电现象,电工用来检测电路的测电笔上闪烁的小氖管还是辉光放电现象。

别看今天辉光放电很平常,在当时可是个重大的科学发现。各国的物理学家都希望能找出这光是什么,从哪儿来的。

小小的实验改进

德国物理学家哥尔德斯坦认为,这种辉光是一种类似紫外线的射线。而在英国和法国,物理学家们却认为这是一种流动的微观粒子。双方谁也说服不了谁,于是,这场关于真空放电的辉光是粒子还是射线的争论,持续了近20年。

直到汤姆逊开始了他的研究,情况才有所改变。汤姆逊是一位传奇科学家,出生在英国,14岁就进入了大学。

汤姆逊对实验进行了小小的改进,他把真空管内的空气抽得更加稀薄,提高了真空管的真空度。这一操作带来了决定性的改变,汤姆逊发现辉光原来是一种带负电的非常微小的粒子构成的粒子流。

新的发现

当时人们还不知道原子的结构,但已经知道了原子是中性的,是不带电荷的,要是带了正电呢,那就是阳离子,带了负电呢,自然就是阴离子了。

那么从阴极跑出来的辉光也是一种阴离子吗?汤姆逊决定通过实验确定一下。这一研究可好,这竟然是一种从原子内部发出,一群带有负电荷、十分微小的高速质点。显微镜无法观测到单个粒子的大小,只有当成群的粒子汇聚起来,才能显露出样貌。于是,汤姆逊给这种粒子起了名字——电子。

这个巨大的发现不但让汤姆逊获得了诺贝尔物理学奖。还彻底改变了人们认为原子是最小粒子,不可分割的说法。人类步入了一个全新的微观物理世界。

汤姆孙打开了电子世界的大门。人们发现电子是天生的带电体,还是热爱运动的小家伙,它总是跑来跑去的,一刻也不停。当电子联合成庞大的队伍时,就形成了近代工业中最重要的动力源——电流。这电流发动了马达,驱动了列车,送来了光明。

科学家们能根据需要控制电子的运动(在固体、真空中),从而制造出各种电子仪器和元件,如各种电子管、集成电路等,让人类进入微电子科技时代。电子还大大促进了电子计算机技术的发展,我们现在能进行视频通话、小小的手机几乎帮助我们解决一切问题,也都是跑来跑去的电子的功劳哦。

瞧!我們身边的一切都是电子运动的结果。现在,你知道要给电子贴一个专属标签的话,哪个才是正确答案了吧!

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