J.J.汤姆孙

来自中文百科专业版
跳转至: 导航搜索
汤姆孙,J.J. 英国物理学家

  汤姆孙,J.J.汉语拼音:Tangmusun;英语:Thomson, Sir Joseph John;1856-12-08~1940-08-30),英国物理学家。生于曼彻斯特,卒于剑桥。14岁进欧文学院学习。1876年成为剑桥大学三一学院的数学研究生。1880年取得数学荣誉学位考试的第二名,次年便成为三一学院研究员。1884年被选为英国皇家学会会员,随后任剑桥大学教授和卡文迪什实验室主任。1905年接替瑞利担任皇家学院自然哲学教授。1911~1913年任英国皇家学会副会长。1915~1920年任会长。1918年起担任三一学院院长,1919年他辞去卡文迪什实验室教授的职位,推荐他的学生E.卢瑟福继任,而自己留在实验室继续进行研究工作,长达21年。

  汤姆孙主要贡献是关于原子物理的研究和发现电子。1884年,他曾精确测定电量的静电单位与电磁单位两数值之比值恰好是光速值。此后,他在卡文迪什实验室取得了重大科研成果,开辟了近代物理学的新领域。19世纪90年代初,德国P.勒纳由实验得知阴极射线可通过金属薄片,因此认为它不可能是粒子流。后来,汤姆孙发现阴极射线的速度小于光速两个数量级,认为它不可能是以太波。1896年他邀请勒纳到英国进行学术交流,彻底了解清楚勒纳的思想和实验结果。终于使他产生一个新的想法,阴极射线可能是质量和线度小于原子粒子射线。为了证实这个想法和弄清楚这些粒子的物理性质,1897年汤姆孙做了一个决定性的实验,先证明阴极射线在电场和磁场作用下,其弯曲路径与带负电粒子相同;后测定阴极射线受一定强度磁场作用后弯折的曲率半径,以及采用静电偏转力与磁场偏转力相抵消的方法确定粒子的速度,由此得到阴极射线粒子的荷质比,并发现它们的质量为氢原子的1/1,837;汤姆孙还进一步发现,不论阴极射线管内气体成分为何,电极是什么材料,阴极射线粒子的荷质比都相同。这就令人深信,这种带负电粒子是组成一切原子的基本成员之一。当时汤姆孙把他发现的这种粒子称为“微粒”,于1897的4月 30日正式宣布。后来把这种微粒命名为电子。以后两年内,他又发现用其他方法,如受紫外线照射而发射出的光电子和碳丝受热而发射出来的热电子的e/m值也相同。这就更进一步证明了上述论断无可置疑。电子是公认的第一种基本粒子。电子的发现标志着人类物质结构的认识进入了一个新的层次,打破了千百年来认为原子是组成物质的最小单元这一观念,揭示出原子还有内部结构。为此,汤姆孙获1906年诺贝尔物理学奖

  汤姆孙1899年发现光电流中的电子和热电子发射效益,详细研究了电子在磁场电场中运动的理论。提出了气体放电的特点,说明了连续X射线谱的起源。1900年提出光被自由电子散射的有效截面表达式,称为汤姆孙公式。1903年提出一种原子模型,即汤姆孙模型。1904年提出原子价的电子理论,解释化学元素的周期性质。1907年研究极隧射线,发展了质谱仪的工作原理。1911年提出确定离子束粒子(不同气体的离子)的相对质量的抛物线方法,该方法对研究同位素颇有价值。1912年将氖放电管中原子量分别为20和22的两种不同的氖离子区分开来,第一次用物理方法分离了稳定元素的同位素。他的方法经过同时在卡文迪什实验室工作的F.W.阿斯顿的改进和完善,发展成为今天的质谱仪。

  汤姆孙在担任卡文迪什实验室教授期间,创建了完整的研究生培养制度和良好的学术气氛。1895~1914年间受过他教益的各国学者后来都取得重要研究成果。其中有7人获得了诺贝尔奖,27人取得英国皇家学会会员资格。他是一位卓越的教师,不但给研究生讲专业课,还给大学生讲基础物理课。