上降哀通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 探索微观物质世界 第九讲电子的发现及电子显微镜 饶群力 漏 上海交通大学 wwi 分析测试中心 SHANC 1日
探索微观物质世界 第九讲 电子的发现及电子显微镜 饶群力 上海交通大学 分析测试中心
上游充通大学 本堂课主要内容 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY ©电子光学基础及其发展 ©电镜发明的历史必然性
本堂课主要内容 电子光学基础及其发展 电镜发明的历史必然性
上游充通大兽 电子的发现 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1897年，英国物理学家约瑟夫.约翰.汤姆 (Joseph John Thomson,1856-1940) 在阴极射线实验过程中发现了电子的存在
电子的发现 1897年，英国物理学家约瑟夫.约翰.汤姆 森(Joseph John Thomson, 1856 – 1940) 在阴极射线实验过程中发现了电子的存在
上游充通大警 人类对电的早期认识与研究 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 人工产生的电学现象 公元前585年，古希腊哲学家泰勒斯已记载了用木块 摩擦过的琥珀能够吸引碎草等。 1600年英国科学家吉尔伯特将希腊语的 “elektron”(琥珀)引入英语“electric(ity) 1660年，德国马德堡的盖利克(Guericke, 1602一1686)发明了第一台摩擦起电机。 1737年，法国化学家迪费(Du Fay,1698~1739 年)发现两种不同性质的摩擦静电。富兰克林给 出了现代的习惯叫法：“正电”和“负电
人类对电的早期认识与研究 人工产生的电学现象 • 公元前585年，古希腊哲学家泰勒斯已记载了用木块 摩擦过的琥珀能够吸引碎草等 。 1600年英国科学家吉尔伯特将希腊语的 “elektron”（琥珀）引入英语“electric(ity) ” 1660年，德国马德堡的盖利克（Guericke， 1602—1686）发明了第一台摩擦起电机。 1737年，法国化学家迪费（Du Fay, 1698~1739 年）发现两种不同性质的摩擦静电。富兰克林给 出了现代的习惯叫法：“正电”和“负电
上游电兹感应发现与电磁波理论的初步形成 SHANGHAI JIAO TONG ©1831年，英国物理学家法拉第发现电磁感应现象 1833年，法拉第提出法拉第电解定律，表明原子带电， 且电可能以不连续的粒子存在。 ©1858年，德国物理学家J.普吕克尔（Plucker, 1801~1868)在盖斯勒管上对低压气体进行放电实验中 发现阴极射线 1876年，戈尔茨坦(Eugen Goldstein,1850-1930)创造 “阴极射线”一词 1894年，斯托尼(George Johnstone Stoney,1826- 1911)建议电解过程被交换的粒子叫做“电子
电磁感应发现与电磁波理论的初步形成 1831年，英国物理学家法拉第发现电磁感应现象 1833年，法拉第提出法拉第电解定律，表明原子带电， 且电可能以不连续的粒子存在。 1858年，德国物理学家J.普吕克尔（Plücker， 1801~1868）在盖斯勒管上对低压气体进行放电实验中 发现阴极射线 1876年，戈尔茨坦(Eügen Goldstein, 1850 –1930) 创造 “阴极射线” 一词 1894年，斯托尼(George Johnstone Stoney, 1826 – 1911)建议电解过程被交换的粒子叫做“电子
上游充通大学 对电子的争论 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 当年，对阴极射线争论纷纭。两个主要流派是德 国人为代表的以太说和英国人为代表的微粒说为 此争论30年。 ·德国一方是戈尔茨坦首先提出，后来得到了赫兹等人 的支持。赫兹在1887年曾发现电磁波，就把阴极射 线看成是电磁辐射。 ·英国是物理学家瓦尔利(C.F.Varley,1828一1883) 从阴极射线在磁场中受到偏转的事实，提出射线是由 带负电的物质微粒组成的设想。他的主张得到本国人 克鲁克斯和舒斯特的赞同。 电子的发现使微粒说暂时占据上风
对电子的争论 当年，对阴极射线争论纷纭。两个主要流派是德 国人为代表的以太说和英国人为代表的微粒说为 此争论30年。 • 德国一方是戈尔茨坦首先提出，后来得到了赫兹等人 的支持。赫兹在1887 年曾发现电磁波，就把阴极射 线看成是电磁辐射。 • 英国是物理学家瓦尔利（C.F.Varley，1828—1883） 从阴极射线在磁场中受到偏转的事实，提出射线是由 带负电的物质微粒组成的设想。他的主张得到本国人 克鲁克斯和舒斯特的赞同。 电子的发现使微粒说暂时占据上风
上降充通大学 电子引发对原子结构的新认识 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 电子是人类发现的第一个微观粒子 汤姆森的葡萄干布丁原子模型 卢瑟福为了证实葡萄干布丁原子模型，在进行α 粒子散射实验意外发现原子核
电子引发对原子结构的新认识 电子是人类发现的第一个微观粒子 汤姆森的葡萄干布丁原子模型 卢瑟福为了证实葡萄干布丁原子模型，在进行α 粒子散射实验意外发现原子核
上游充通大兽 电子的质量和电荷 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 科学家进一步测量得到更精确的电子电荷和质量 最著名的是1909年，美国物理学家密立根的油滴实验 测出电子带电量，并强化了“电子是粒子”的概念。 1911年，他改进威尔逊的云室法，测量了小油滴在被 电离的空气中降落的速度。当一油滴捉到一离子时， 其速度便忽然改变。 噴霧器 照明光 油滴●。 0 上板小孔 望遠鏡 x光
电子的质量和电荷 科学家进一步测量得到更精确的电子电荷和质量 • 最著名的是1909年，美国物理学家密立根的油滴实验 测出电子带电量，并强化了“电子是粒子”的概念。 1911年，他改进威尔逊的云室法，测量了小油滴在被 电离的空气中降落的速度。当一油滴捉到一离子时， 其速度便忽然改变
上游充通大学 现代原子结构观的形成 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1913年，阿斯通(E.W.Aston,1877一1945)协助 汤姆森用质谱仪测量氖气的质量数，观察到同位 素现象。 同年，莫塞莱分析了元素的X射线标识谱，建立 原子序数、及其与核电荷数Z的恒等概念 1919年，卢瑟福利用α粒子撞击氮原子发生核转 变并产生质子，推论“质子”为元素之原子核共 有成分。 1920年，卢瑟福大胆预言中子的存在。12年后， 他的学生查德威克通过不懈努力，终于利用α粒 子撞击铍原子核发现了中子
现代原子结构观的形成 1913年，阿斯通(E.W.Aston，1877—1945)协助 汤姆森用质谱仪测量氖气的质量数，观察到同位 素现象。 同年，莫塞莱分析了元素的X射线标识谱，建立 原子序数、及其与核电荷数Z的恒等概念。 1919年，卢瑟福利用α粒子撞击氮原子发生核转 变并产生质子，推论“质子”为元素之原子核共 有成分。 1920年，卢瑟福大胆预言中子的存在。12年后， 他的学生查德威克通过不懈努力，终于利用α粒 子撞击铍原子核发现了中子
上游充通大警 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 原子理论方面的革命性突破 1900年，普朗克，克服经典理论解释黑体辐射 规律的困难，引入了能量子概念 爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾，提 出了光量子假说，并在固体比热问题上成功地运用 了能量子概念，为量子理论的发展打开了局面。 卢瑟福的“行星模型”原子结构出了问题！在经典电磁理 论框架下，近距的电磁相互作用无法维持这样的有心力系 统的稳定性，运动电子产生的电磁场会产生电磁辐射，使 电子能量逐渐降低。 1913年，丹麦物理学家尼尔斯：玻尔(Niels Bohr,1885一 1962)肯定了卢瑟福的原子模型，但同时指出原子的稳定 性问题不能在经典电动力学的框架下解决，而唯有依靠量 子化的方法
原子理论方面的革命性突破 1900年，普朗克，克服经典理论解释黑体辐射 规律的困难，引入了能量子概念。 爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾，提 出了光量子假说，并在固体比热问题上成功地运用 了能量子概念，为量子理论的发展打开了局面。 卢瑟福的“行星模型”原子结构出了问题！在经典电磁理 论框架下，近距的电磁相互作用无法维持这样的有心力系 统的稳定性，运动电子产生的电磁场会产生电磁辐射，使 电子能量逐渐降低。 1913 年，丹麦物理学家尼尔斯·玻尔(Niels Bohr，1885－ 1962)肯定了卢瑟福的原子模型，但同时指出原子的稳定 性问题不能在经典电动力学的框架下解决，而唯有依靠量 子化的方法