第十五講著名的物理實驗及其在物理學發(fā)展中的作用

1、第十講第十講 著名的物理實驗及其在著名的物理實驗及其在物理學發(fā)展中的作用物理學發(fā)展中的作用 一一. .邁克爾遜邁克爾遜- -莫雷實驗莫雷實驗二二. .晶體對晶體對X X射線的衍射實驗射線的衍射實驗三三. .卡文迪許和卡文迪許和 卡文迪許實驗室卡文迪許實驗室1.1. 邁克爾遜進行邁克爾遜進行“以太漂移以太漂移”實驗實驗的的 歷史背景歷史背景2 2邁克爾遜的實驗邁克爾遜的實驗3. 3. 邁克爾遜的實驗的意義邁克爾遜的實驗的意義4. 4. 后來進行的邁克爾遜后來進行的邁克爾遜莫雷類型莫雷類型 的實驗的實驗5 5邁克爾遜實驗對愛因斯坦狹義相邁克爾遜實驗對愛因斯坦狹義相 對論的作用對論的作用 該實驗是該

2、實驗是19世紀末期，美國的物理學家邁克爾遜世紀末期，美國的物理學家邁克爾遜與美國化學家、物理學家莫雷為測量地球相對于以太與美國化學家、物理學家莫雷為測量地球相對于以太的速度（的速度（“以太漂移速度以太漂移速度”）而進行的。）而進行的。）以太）以太物理學發(fā)展過程中的一個物理學發(fā)展過程中的一個“精靈精靈” “以太以太”的名稱可以追溯到古希臘。的名稱可以追溯到古希臘。 以太指青天或上層大氣。有時又以太指青天或上層大氣。有時又用以太來表示占據天體空間的物質。用以太來表示占據天體空間的物質。17世紀以太說的興起世紀以太說的興起 笛卡爾認為物體與物體之間充滿笛卡爾認為物體與物體之間充滿著以太，通過以太傳遞

3、力的作用（如著以太，通過以太傳遞力的作用（如磁力、月球對潮汐的作用力）。磁力、月球對潮汐的作用力）。 胡克、惠更斯認為以太是光波的胡克、惠更斯認為以太是光波的荷載物荷載物,甚至可以傳播引力。甚至可以傳播引力。 牛頓認為以太不一定是單一物質，牛頓認為以太不一定是單一物質，不同的以太，傳遞不同的作用。不同的以太，傳遞不同的作用。十八世紀以太論暫時沒落十八世紀以太論暫時沒落 主要是超距作用的抬頭。主要是超距作用的抬頭。 笛卡爾反對引力平方反比律，牛頓的追笛卡爾反對引力平方反比律，牛頓的追隨者們反對笛卡爾的哲學體系，連同他的以隨者們反對笛卡爾的哲學體系，連同他的以太論都否定了。太論都否定了。 引力定律

4、在天體力學中大獲成功，而尋引力定律在天體力學中大獲成功，而尋找以太的實驗久不成功，以至超距作用流行。找以太的實驗久不成功，以至超距作用流行。 隨著電荷，磁極間相互作用平方反比律隨著電荷，磁極間相互作用平方反比律的一一問世，以太論被拋棄。的一一問世，以太論被拋棄。十九世紀以太論的復蘇十九世紀以太論的復蘇 光的波動說的確立，作為光波荷光的波動說的確立，作為光波荷載物的以太又為人們所接受。載物的以太又為人們所接受。 法拉第和麥克斯韋的工作使電磁法拉第和麥克斯韋的工作使電磁以太獲得了地位。然而，以太的性質以太獲得了地位。然而，以太的性質一直捉摸不定。一直捉摸不定。以太的性質以太的性質a)以太究竟是固體

5、還是流體？以太究竟是固體還是流體？ 一方面，光是橫波。橫波只能在一方面，光是橫波。橫波只能在固體內傳播（只有固體中能產生剪切固體內傳播（只有固體中能產生剪切形變），因而要求以太是固體；形變），因而要求以太是固體； 另一方面，天體在其間運動不受另一方面，天體在其間運動不受阻力又要求以太是流體。阻力又要求以太是流體。b)以太究竟怎樣運動？以太究竟怎樣運動？ 完全拖曳理論完全拖曳理論 部分拖曳理論部分拖曳理論 自由以太自由以太 測量地球相對于以太的速度問題，測量地球相對于以太的速度問題，就成為當時理論物理學界的一個重要就成為當時理論物理學界的一個重要課題。課題。麥克斯韋對這一問題的見解：麥克斯韋對這

6、一問題的見解： 過去所做實驗都是跟相對速度的過去所做實驗都是跟相對速度的一次方有關，而光線要走來回路程，一次方有關，而光線要走來回路程，所以測不出相對速度，建議測與相對所以測不出相對速度，建議測與相對速度的平方有關的效應。速度的平方有關的效應。 生于德國，生于德國，就讀于美國，就讀于美國，從小熱愛科學從小熱愛科學實驗，擅長光實驗，擅長光學和聲學，后學和聲學，后到歐洲學習，到歐洲學習，在赫姆霍茲實在赫姆霍茲實驗室工作。驗室工作。）邁克爾遜邁克爾遜返回返回 i) 1880年在柏林大學開始籌劃，用干年在柏林大學開始籌劃，用干涉的方法測定以太漂移速度。涉的方法測定以太漂移速度。 利用半透明的鍍銀玻璃板

7、，以利用半透明的鍍銀玻璃板，以45取向，取向，將入射光分成垂直的兩束，經另兩個鏡面反將入射光分成垂直的兩束，經另兩個鏡面反射，再會聚到望遠鏡中干涉。射，再會聚到望遠鏡中干涉。 用蠟封住各光學部件。理論值應移動用蠟封住各光學部件。理論值應移動0.04個條紋（地球的軌道運動速度個條紋（地球的軌道運動速度30km/s）。）。 1881年改在波茨坦天文臺地下室年改在波茨坦天文臺地下室進行。條紋移動比預期值小且與地球進行。條紋移動比預期值小且與地球運動無固定的位相關系。運動無固定的位相關系。 邁克爾遜認為：邁克爾遜認為：“結果只能解釋結果只能解釋為干涉條紋沒有位移?？梢姡o止以為干涉條紋沒有位移?？梢?，

8、靜止以太的假設是不對的。太的假設是不對的。”1880-18811880-1881年年 邁克爾遜的第一臺干涉儀邁克爾遜的第一臺干涉儀）1887年邁克爾遜年邁克爾遜莫雷實驗莫雷實驗8586年改進了儀器年改進了儀器 考慮了地球速度對垂直臂光速的考慮了地球速度對垂直臂光速的影響。影響。 光路光路8次來回反射長次來回反射長11米。米。 改進鍍銀工藝，條紋清晰度提高。改進鍍銀工藝，條紋清晰度提高。 用用50英尺見方（原英尺見方（原14英尺）的大理英尺）的大理石板做基底，并浮在水銀面上，中間支石板做基底，并浮在水銀面上，中間支承軸尖。承軸尖。86年受挫，年受挫，87年年7月正式實驗。月正式實驗。 結果：預期

9、移動結果：預期移動0.40.4個條紋，實個條紋，實際只觀察到際只觀察到0.010.01個條紋，仍為零結個條紋，仍為零結果。果。 邁克爾遜邁克爾遜與莫雷合作與莫雷合作改進后干涉改進后干涉儀的俯視圖儀的俯視圖 1887年發(fā)表在美國科學雜志年發(fā)表在美國科學雜志11月月號上。號上?！皩嶋H觀測所得的位移（指干實際觀測所得的位移（指干涉條紋的位移）肯定小于這一預期值涉條紋的位移）肯定小于這一預期值的的1/20，或許還少于其，或許還少于其1/40，由于這，由于這位移與速度平方成正比，地球與以太位移與速度平方成正比，地球與以太之間的相對速度也許小于地球軌道速之間的相對速度也許小于地球軌道速度的度的1/6，肯定

10、小于，肯定小于1/4?！?1897年，為檢驗以太漂移速度與年，為檢驗以太漂移速度與距地面的高度有無關系，設計了一臺距地面的高度有無關系，設計了一臺巨大的干涉儀（巨大的干涉儀（15m高，高，61m長）整長）整個光路用抽空的鐵管（個光路用抽空的鐵管（1/100atm）密）密封。封。 1913、1921、1929年多次重復，年多次重復，結果都是結果都是0。返回返回 i）動搖了以太假說。）動搖了以太假說。 動搖了經典物理的時空框架。動搖了經典物理的時空框架。激勵一些物理學家致力于發(fā)展運動激勵一些物理學家致力于發(fā)展運動物體的電動力學理論，為狹義相對物體的電動力學理論，為狹義相對論的創(chuàng)立鋪平了道路。論的創(chuàng)

11、立鋪平了道路。ii）創(chuàng)制了一種精度極高的測量儀器）創(chuàng)制了一種精度極高的測量儀器 （1/410-8 m） 1892年測出米原器的長度等于鎘年測出米原器的長度等于鎘紅線的紅線的1553163.5個波長。個波長。 1907年年 邁克爾遜因邁克爾遜因“精密光學儀精密光學儀器和用這些儀器進行光譜學的基本量器和用這些儀器進行光譜學的基本量度度”方面的研究工作獲諾貝爾物理學方面的研究工作獲諾貝爾物理學獎。獎。邁克爾遜守侯在刻機旁，刻制衍射光柵。邁克爾遜守侯在刻機旁，刻制衍射光柵。 邁克爾遜由邁克爾遜由于于“在精密光學在精密光學儀器和用這些儀儀器和用這些儀器進行光譜學的器進行光譜學的基本量度基本量度”方面方面

12、的研究工作獲的研究工作獲1907年諾貝爾物年諾貝爾物理學獎。理學獎。返回返回做過類似實驗的有：做過類似實驗的有：1902年年1904年，莫雷和密勒。年，莫雷和密勒。 為檢驗洛侖茲為檢驗洛侖茲斐茲杰惹的收縮假設。斐茲杰惹的收縮假設。1902年，年，用木底座，臂長用木底座，臂長4m，光路增為原，光路增為原 來的來的3倍。倍。1904年，年，用鋼底座，光路用鋼底座，光路64m，結果比，結果比1887年的更接近于年的更接近于0。19211926，密勒。，密勒。 1921年，在年，在1750m的威爾遜山上進行，發(fā)的威爾遜山上進行，發(fā)現有現有10km/s的正效應。逐項檢查，擦掉鐵磁材的正效應。逐項檢查，擦

13、掉鐵磁材料，用水泥座，用銅鋁，將光源隔開，采用不料，用水泥座，用銅鋁，將光源隔開，采用不同的光源，用電爐加熱同的光源，用電爐加熱 1925年宣布，太陽系以年宣布，太陽系以200km/s的速度奔的速度奔向天侖星座，地球的速度為向天侖星座，地球的速度為10km/s。 掀起以太漂移實驗熱。掀起以太漂移實驗熱。 1955年，桑克蘭等人解釋為溫度梯度。年，桑克蘭等人解釋為溫度梯度。 1964年，用氦氖激光器再做邁氏實驗。年，用氦氖激光器再做邁氏實驗。返回返回 1931年愛因斯坦說道：年愛因斯坦說道：“我尊敬的邁克我尊敬的邁克爾遜博士，您開始工作時，我還是一個小孩爾遜博士，您開始工作時，我還是一個小孩子，

14、只有子，只有1m高。正是您，將物理學家引向新高。正是您，將物理學家引向新的道路，通過您精湛的實驗工作鋪平了相對的道路，通過您精湛的實驗工作鋪平了相對論發(fā)展的道路。您揭示了光以太的隱患，激論發(fā)展的道路。您揭示了光以太的隱患，激發(fā)了洛侖茲和斐茲杰惹的思想，狹義相對論發(fā)了洛侖茲和斐茲杰惹的思想，狹義相對論正是由此產生而來，沒有您的工作，這個理正是由此產生而來，沒有您的工作，這個理論今天頂多也只是一個有趣的猜想，您的驗論今天頂多也只是一個有趣的猜想，您的驗證使這得到了最初的實驗基礎。證使這得到了最初的實驗基礎?！?1930年愛因斯坦訪問美國時，與邁年愛因斯坦訪問美國時，與邁克爾遜和密立根親切相會?？藸?/p>

15、遜和密立根親切相會。 邁氏的實驗對愛因斯坦建立狹義邁氏的實驗對愛因斯坦建立狹義相對論有無直接的作用呢？相對論有無直接的作用呢？ 1954年年2月月9日愛因斯坦又說過：日愛因斯坦又說過：“邁克爾遜的這件工作，既把問題大邁克爾遜的這件工作，既把問題大膽而明確地提了出來，又以天才的方膽而明確地提了出來，又以天才的方法取得了非常精密的測量結果，這是法取得了非常精密的測量結果，這是他對科學知識作出的不朽貢獻。這個他對科學知識作出的不朽貢獻。這個貢獻就是給貢獻就是給“絕對運動絕對運動”的不存在，的不存在，以至于狹義相對論原理提供了新的強以至于狹義相對論原理提供了新的強有力的證據有力的證據?！?“在我的工作

16、中，邁克爾遜的結果并沒有在我的工作中，邁克爾遜的結果并沒有起多大影響。我甚至都記不得了，在我最初起多大影響。我甚至都記不得了，在我最初寫第一篇這方面的論文時（寫第一篇這方面的論文時（1905年），我是年），我是否知道他的結果。這件事可以這樣解釋，一否知道他的結果。這件事可以這樣解釋，一般說來是因為我堅信不存在絕對運動。我的般說來是因為我堅信不存在絕對運動。我的問題僅僅是如何使這個觀念與電動力學的知問題僅僅是如何使這個觀念與電動力學的知識協調一致，因此，人們就可以理解為什么識協調一致，因此，人們就可以理解為什么在我個人的奮斗中，邁克爾遜實驗沒有起作在我個人的奮斗中，邁克爾遜實驗沒有起作用，或至少

17、沒有起決定性作用。用，或至少沒有起決定性作用。”返回返回 晶體對晶體對X射射線的衍射是線的衍射是1912年由德國慕尼黑年由德國慕尼黑大學勞厄實現的，大學勞厄實現的，他因此獲他因此獲1914年年諾貝爾物理學獎。諾貝爾物理學獎。1.1.背景背景 世紀之交德國慕尼黑大學物理系有世紀之交德國慕尼黑大學物理系有三位著名的物理學教授：三位著名的物理學教授： 倫琴倫琴 實驗物理學家實驗物理學家 1895年發(fā)現年發(fā)現X射線。射線。正著手正著手X射線性質的研究，急于尋求用于測定射線性質的研究，急于尋求用于測定X射線的光柵（光柵常數約為幾個埃）。射線的光柵（光柵常數約為幾個埃）。 戈勞特戈勞特 晶體礦物學家晶體礦

18、物學家 著有著有物理晶體學物理晶體學化學晶體學化學晶體學等著作。他迫切希望獲得能將光等著作。他迫切希望獲得能將光線射入晶體內部的光源，以窺測晶體內部的奧秘。線射入晶體內部的光源，以窺測晶體內部的奧秘。 索末菲索末菲 理論物理學家理論物理學家 提出了原子的橢提出了原子的橢圓軌道理論，十分重視理論與實驗的結合。圓軌道理論，十分重視理論與實驗的結合。） X X射線的發(fā)現射線的發(fā)現性質：性質：穿透能力強（穿透能力強（1000頁紙，頁紙，23的木的木板，板，） 能使一些固體發(fā)出熒光；能使一些固體發(fā)出熒光； 能使照相底片感光；能使照相底片感光； 能使空氣電離。能使空氣電離。實質：實質：電子高速運動受阻，產

19、生電磁波。電子高速運動受阻，產生電磁波。 1。 ）晶體結構的探索晶體結構的探索 尋求對晶體結構的直接探視方法。尋求對晶體結構的直接探視方法。 ）勞厄的工作勞厄的工作 勞厄是索末菲的第一助教，十分勞厄是索末菲的第一助教，十分了解倫琴、戈勞特的工作和需求。慕了解倫琴、戈勞特的工作和需求。慕尼黑大學外有一座盧茨咖啡館，是年尼黑大學外有一座盧茨咖啡館，是年青人經常聚會和交流學術思想的極好青人經常聚會和交流學術思想的極好場所。索末菲的研究生厄瓦耳正準備場所。索末菲的研究生厄瓦耳正準備撰寫博士論文，題目是撰寫博士論文，題目是各向同性共各向同性共振子的各向異性排列對光學性質的影振子的各向異性排列對光學性質的

20、影響響。他征求勞厄的意見。他征求勞厄的意見。 勞厄勞厄問：問：“晶體為什么具有這種晶體為什么具有這種性質？性質？” 厄瓦耳厄瓦耳回答：回答：“假設這些共振子假設這些共振子就位于晶體的點陣上。就位于晶體的點陣上?！?勞厄勞厄又問：又問：“這些共振子之間的這些共振子之間的距離是多少？距離是多少？” 厄瓦耳厄瓦耳回答：回答：“約為可見光波長約為可見光波長的的1/500或或1/1000?！?勞厄勞厄的思想豁然開朗?？梢姽獠ǖ乃枷牖砣婚_朗。可見光波長的長的1/500或或1/1000恰為幾個埃，與恰為幾個埃，與X射線的波長可以相比，正可以為射線的波長可以相比，正可以為X射射線的衍射提供理想的光柵；而線的衍

21、射提供理想的光柵；而X射線射線的穿透本領特強，恰能為窺測晶體的的穿透本領特強，恰能為窺測晶體的內部結構提供光源。內部結構提供光源。X射線晶體衍射射線晶體衍射實驗的構思孕育成功。實驗的構思孕育成功。 1912年年4月月弗里德里希弗里德里希和和克尼平克尼平讓讓一束一束X射線穿過亞硫酸銅晶體得到衍射線穿過亞硫酸銅晶體得到衍射斑點射斑點 弗里德里希和克尼平的實驗裝置弗里德里希和克尼平的實驗裝置 這是這是弗里德里弗里德里希希19121912年年初次拍得初次拍得的的X X衍射衍射照片。照片。2 2布喇格方程布喇格方程 當當X射線照射到晶體上時，晶體射線照射到晶體上時，晶體晶格上的原子或離子受到晶格上的原子

22、或離子受到X射線周期射線周期性變化的電磁場作用，隨之振動，成性變化的電磁場作用，隨之振動，成為次波波源（其頻率與為次波波源（其頻率與X射線相同），射線相同），向各個方向發(fā)生散射，這些次波相互向各個方向發(fā)生散射，這些次波相互干涉，產生衍射花樣。干涉，產生衍射花樣。 1913年布喇格父子使年布喇格父子使X射線晶體衍射線晶體衍射實驗成功，并提出衍射極大的條件，射實驗成功，并提出衍射極大的條件，即布喇格方程：即布喇格方程： 2dsin=k（k=1、2、3、） 19151915年布喇格父子共獲諾貝爾年布喇格父子共獲諾貝爾物理學獎。物理學獎。1913年布喇格創(chuàng)制的分光儀年布喇格創(chuàng)制的分光儀返回返回1.1.

23、卡文迪許卡文迪許（Henry Cavendish 1730-1810Henry Cavendish 1730-1810） 主要貢獻：主要貢獻：）研究了空氣的組成和水）研究了空氣的組成和水 的成份。的成份。）測得電荷間的作用力與距離的平方成反比，）測得電荷間的作用力與距離的平方成反比，提出過電勢的概念。提出過電勢的概念。）設計制作了精巧的扭秤實驗，測定出地球）設計制作了精巧的扭秤實驗，測定出地球的密度的密度5.481g/cm3（現在公認值為（現在公認值為5.517g/cm3），），從而推算出萬有引力常數從而推算出萬有引力常數 G。= 6.7541011Nm2/kg2 (現在公認值為現在公認值為6

24、.6680.0051011Nm2/kg2)。 他的實驗筆記在他的死后半個世紀后被他的實驗筆記在他的死后半個世紀后被威廉威廉湯姆遜發(fā)現，湯姆遜發(fā)現，1879年由麥克斯韋整理年由麥克斯韋整理出版。出版。 卡文迪許被公認為世界上第一流的科學卡文迪許被公認為世界上第一流的科學家。英國科學家玻印廷盛贊他家。英國科學家玻印廷盛贊他“開創(chuàng)了測量開創(chuàng)了測量弱力的新時代。弱力的新時代。” 法國科學家比奧稱他為法國科學家比奧稱他為“在所有的學在所有的學者中是最富有的，在所有的有錢人當中者中是最富有的，在所有的有錢人當中他的知識是最淵博的。他的知識是最淵博的?！?.2.卡文迪許實驗室：卡文迪許實驗室： 由劍橋大學校

25、長卡文迪許家族成由劍橋大學校長卡文迪許家族成員威廉員威廉卡文迪許捐款資助，卡文迪許捐款資助，1871年開年開始創(chuàng)造，始創(chuàng)造，1874年正式建成。年正式建成。 卡文迪許實驗室早年（卡文迪許實驗室早年（1910年前）的學年前）的學生實驗情況生實驗情況 卡文迪許卡文迪許實驗室早年用實驗室早年用過的一些研究過的一些研究設備設備 卡文迪許實驗室早年用過的一些卡文迪許實驗室早年用過的一些測電儀器測電儀器1899年卡文迪許實驗室?guī)熒嫌澳昕ㄎ牡显S實驗室?guī)熒嫌?卡文迪許實驗室很重視技師，這是卡文迪許實驗室很重視技師，這是1900年六名技師的照片。年六名技師的照片。 這是卡文迪許實驗室早年用過的這是卡文迪許實

26、驗室早年用過的x射線射線管，對它的使用大大促進了氣體導電的研究。管，對它的使用大大促進了氣體導電的研究。1939年卡文迪許實驗室安裝的回旋加速器年卡文迪許實驗室安裝的回旋加速器這是這是1974年后卡文迪許實驗室的外景年后卡文迪許實驗室的外景 在一個多世紀的光輝歷程中，不在一個多世紀的光輝歷程中，不僅在廣泛的科學領域中作出了許多開僅在廣泛的科學領域中作出了許多開創(chuàng)性、突破性的貢獻，極大地推動了創(chuàng)性、突破性的貢獻，極大地推動了20世紀科學技術的發(fā)展；還為全世界世紀科學技術的發(fā)展；還為全世界造就了好幾代出類拔萃的科學精英，造就了好幾代出類拔萃的科學精英，在該實驗室任職或學習過的學者中有在該實驗室任職

27、或學習過的學者中有數十人榮獲諾貝爾獎金。數十人榮獲諾貝爾獎金。 卡文迪許實驗室最初幾位主任：卡文迪許實驗室最初幾位主任：第一任：第一任：18741874年年18791879年年 麥克斯韋，電磁學理論之集大成麥克斯韋，電磁學理論之集大成者。他致力于實驗室的創(chuàng)建工作，并者。他致力于實驗室的創(chuàng)建工作，并親自主持一些實驗研究項目，不遺余親自主持一些實驗研究項目，不遺余力地整理卡文迪許的文稿。力地整理卡文迪許的文稿。 麥克斯韋麥克斯韋（英（英1831-1879）第二任：第二任：1879187918841884 瑞利，在光學、聲學、電磁學、瑞利，在光學、聲學、電磁學、攝影學等方面作出過突出貢獻。攝影學等方

28、面作出過突出貢獻。1871年研究黑體輻射時提出著名的年研究黑體輻射時提出著名的“瑞利瑞利散射公式散射公式”。瑞利（英瑞利（英1842-1919） 瑞利與化學家拉姆賽一起，共瑞利與化學家拉姆賽一起，共同發(fā)現稀有氣體元素同發(fā)現稀有氣體元素“氬氬”，于，于1904年分獲諾貝爾物理學獎和化學年分獲諾貝爾物理學獎和化學獎，成為卡文迪許實驗室的第一個獎，成為卡文迪許實驗室的第一個諾貝爾獎金獲得者。諾貝爾獎金獲得者。 后被推選為皇家學院院長。一生后被推選為皇家學院院長。一生著述很多，著述很多，57歲起從事歲起從事“科學新論科學新論”的著述，共六大卷。的著述，共六大卷。 他的名言：他的名言：“學問不能和財富學

29、問不能和財富相比，它是絕對不可以自私的。相比，它是絕對不可以自私的?！钡谌危旱谌危?884188419191919 JJ湯姆遜，蘇格蘭人，湯姆遜，蘇格蘭人，14歲進曼歲進曼徹斯特大學，徹斯特大學，20歲保送進劍橋大學三歲保送進劍橋大學三一學院，一學院，27歲被選為皇家物理學會會歲被選為皇家物理學會會員，員，28歲遴選為瑞利的接班人，成為歲遴選為瑞利的接班人，成為卡文迪許實驗室最年輕的領導人?？ㄎ牡显S實驗室最年輕的領導人。 1883年首創(chuàng)原子結構理論。年首創(chuàng)原子結構理論。 1897年通過對陰極射線的研究，測年通過對陰極射線的研究，測定了電荷的荷質比，進而發(fā)現了電子。定了電荷的荷質比，進而發(fā)現

30、了電子。 1903年研究氣體導電現象，寫成年研究氣體導電現象，寫成氣體電行為氣體電行為一書，被瑞利贊為卡一書，被瑞利贊為卡文迪許實驗室有史以來最杰出的科學文迪許實驗室有史以來最杰出的科學成就。獲成就。獲1906年諾貝爾物理學獎。年諾貝爾物理學獎。 1912年在研究某些元素的極隧射線年在研究某些元素的極隧射線時，又指出同位素的存在。與彭丁合作時，又指出同位素的存在。與彭丁合作物理大全物理大全，獨自撰寫，獨自撰寫電與磁的現電與磁的現代研究代研究（被譽為麥克斯韋第三卷）、（被譽為麥克斯韋第三卷）、電與磁數學基本原理電與磁數學基本原理。 湯姆遜任職湯姆遜任職34年，在實驗室工作年，在實驗室工作42年，

31、由于他的杰出工作，使卡文迪許實年，由于他的杰出工作，使卡文迪許實驗室成為打開原子大門的前沿陣地，全驗室成為打開原子大門的前沿陣地，全世界現代物理的研究中心。世界現代物理的研究中心。 湯姆遜首創(chuàng)研究生制度，先后造湯姆遜首創(chuàng)研究生制度，先后造就了幾百名杰出的物理學家。直接受就了幾百名杰出的物理學家。直接受教于他的諾貝爾獎金獲得者有：盧瑟教于他的諾貝爾獎金獲得者有：盧瑟福、巴克拉、阿斯頓、福、巴克拉、阿斯頓、N玻爾、威爾玻爾、威爾遜、遜、GP湯姆遜、杰維森、玻恩等人。湯姆遜、杰維森、玻恩等人。 湯姆遜很具有領導才干，使卡文湯姆遜很具有領導才干，使卡文迪許實驗室辦得很有特色。迪許實驗室辦得很有特色。

32、主張活躍的學術氣氛，獨創(chuàng)了主張活躍的學術氣氛，獨創(chuàng)了一種不拘形式的學術討論活動。一種不拘形式的學術討論活動。 主張自己動手設計、制作儀器。主張自己動手設計、制作儀器。雖然外表簡陋粗糙，但只要能達到要雖然外表簡陋粗糙，但只要能達到要求，勝任各種實驗就是好儀器。求，勝任各種實驗就是好儀器。第四任：第四任： 盧瑟福盧瑟福（英（英19191937） 1895年在卡文迪許實驗室當湯姆年在卡文迪許實驗室當湯姆遜的研究生，在那里研究了放射現象，遜的研究生，在那里研究了放射現象，發(fā)現發(fā)現、三種射線。三種射線。 1898年因湯姆遜的推薦到加拿大年因湯姆遜的推薦到加拿大蒙特利爾擔任馬克蒙特利爾擔任馬克居耳大學物理學居耳大學物理學教授（時年教授（時年27歲）繼續(xù)研究射線性質。歲）繼續(xù)研究射線性質。1904年出版年出版放射學放射學一書。一書。 1907年回曼徹斯特研究年回曼徹斯特研究粒子及粒子及其散射