约瑟夫·约翰·汤姆森

约瑟夫·约翰·汤姆森(Joseph John Thomson),更广为人知的名字是j·j·汤姆森(J. J. Thomson),是英国物理学家,他首先提出理论并提供了实验证据,证明原子是一个可分割的实体,而不是当时人们普遍认为的物质的基本单位。

汤姆森约瑟夫·约翰·汤姆森(Joseph John Thomson),更广为人知的名字是j·j·汤姆森(J. J. Thomson),是英国物理学家,他首先提出理论并提供了实验证据,证明原子是一个可分割的实体,而不是当时人们普遍认为的物质的基本单位。他在19世纪末进行的一系列阴极射线实验导致他发现了原子电子它是一种带负电荷、质量很小的原子粒子。汤姆逊因探索各种气体的电导率而在1906年获得诺贝尔物理学奖。

汤姆森是一个书商的儿子,1856年12月18日出生在英格兰曼彻斯特北部的奇瑟姆山。他14岁时进入欧文斯学院,在那里他对实验物理学产生了兴趣,尽管他最初打算从事工程方面的职业。汤姆森的父亲在他上大学没几年就去世了,这使得汤姆森在经济上很难继续上学。然而,通过家人的努力和奖学金,他继续在欧文斯学院学习到1876年。后来,他获得了数学奖学金,转到剑桥大学三一学院学习。在他的余生中,他以不同的身份与剑桥大学保持着联系。1880年,汤姆森获得了数学学士学位,并成为了剑桥数学考试第二名。

毕业后,汤姆森成为了三一学院的研究员,并开始在卡文迪什实验室工作,卡文迪什实验室是剑桥物理系的一部分。1883年,他成为剑桥大学的讲师,第二年被任命为卡文迪什实验物理学教授,成为瑞利勋爵的继任者。同样在1884年,伦敦皇家学会选举汤姆森为会员。如此年轻的科学家获得如此巨大的荣誉是极不寻常的,但这主要是汤姆逊早期对詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的电磁学理论进行扩展的重要工作的结果。汤姆森在1892年的论文中提到了这些持续多年的努力“电磁学研究近况”

在19世纪90年代早期,汤姆逊的大部分研究都集中在气体中的导电。在1896年访问美国期间,他做了一系列讲座,讨论他的发现。1897年,这些讲座被出版为气体放电.同一年,当汤姆逊回到剑桥时,他做出了他最重要的科学发现,即电子(他最初称其为电子原子)小体).1897年4月30日,汤姆逊在皇家学会演讲时公开了他的发现。他用来支持自己理论主张的证据是从一系列用阴极射线管进行的创新实验中挑选出来的。在一个实验中,汤姆逊试图用磁力来观察负电荷是否能从阴极射线中分离出来,在另一个实验中,他试图用电场使射线偏转,在第三个实验中,他评估了射线的电荷质量比。汤姆逊和其他人进行的这些研究和其他研究很快使汤姆逊的发现被广泛接受。

一旦接受了电子的存在,下一步就是考虑粒子是如何融入原子的。汤姆逊最初是一个强烈的支持者,通常被称为葡萄干布丁原子模型或者是汤姆逊原子模型,尽管他的同时代人提出了许多其他的原子表示。根据汤姆逊的观点,每个原子都是一个带正电的球体,电子分散在各处(就像葡萄干布丁中的水果块)。他一直坚持这一观点,直到实验研究和理论工作表明,1911年由汤姆逊的前学生欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)描述的原子模型更有可能。卢瑟福原子模型将原子的结构描述为一个带正电的原子核,带负电的电子在原子核周围循环。从那时起的研究导致了卢瑟福模型被其他原子模型所取代。

在他一生的大部分时间里,汤姆逊都是英国科学界的领军人物。他担任过各种行政职务,除诺贝尔奖外,还获得过许多著名奖项。汤姆逊于1915年至1920年担任英国皇家学会主席,并被该组织授予了几枚勋章,包括皇家勋章(1894年)、休斯勋章(1902年)和他们的最高荣誉科普利勋章(1914年)。1908年,英国王室授予汤姆森爵士爵位,次年他被选为英国科学促进会主席。他的贡献被进一步认可为功绩勋章(1912年),当选为三一学院的硕士(1918年)和全球各地大学的荣誉学位。

汤姆森于1890年结婚。他的妻子是罗斯·伊丽莎白·佩吉特,剑桥大学物理学教授乔治·e·佩吉特爵士的女儿。这对夫妇育有两个孩子。他们的儿子乔治·佩吉特·汤姆森(George Paget Thomson)继承了父亲的足迹,因为在电子方面的研究获得了诺贝尔物理学奖。