什麼是陰極射線
陰極射線是從放電管陰極發射出來的電子束。1858年德國人普呂克爾在利用低壓放電管研究氣體放電時發現了陰極射線。以後科學家們對陰極射線進行了大量的實驗研究，1897年，湯姆遜作出結論指出，陰極射線是由帶負電荷的粒子即電子組成，從而導致了電子的發現。
產生陰極射線的放電管，一般要抽真空或充以低壓強的某種氣體。陰極可以是冷的，也可以是熱的，電子通過外加電場的場致發射、離子轟擊或熱電子發射過程從陰極射出。用電場加速電子，用電場、磁場或二者兼用使電子束聚焦和偏轉。基於這些性質，陰極射線被廣泛地用於科學技術、國民經濟、國防建設、醫學和日常生活的許多領域。
揭開原子秘密的科學家——盧瑟福
歐內斯特·盧瑟福（1871～1937）是新西蘭人，不過他的研究生涯是在加拿大和英國度過的。柏克勒爾發現放射性物質以後，居裏夫婦、盧瑟福等不少科學家都被吸引到這個王國中來。所不同的是，居裏夫婦是沿著柏克勒爾的道路，去尋找其他的放射性物質，而盧瑟福卻要弄清鈾和鐳等放射性物質發出的射線到底是什麼東西。
1899年，盧瑟福發現放射性的物質至少放出兩種射線，他用兩個希臘字母把這兩種射線命名為。α射線和β射線。1902年，他和他的學生索迪提出了原子自然蛻變理論。他們認為：放射性現象是原子自行蛻變的過程，而在原子蛻變過程中，一種元素的原子可以轉變成另一種元素的原子，同時放射出α粒子和β粒子。盧瑟福這個關於微觀粒子的理論，揭開了物理學史上新的一頁。
盧瑟福還有不少貢獻，他在世界上第一次人為地分裂了一個原子；並且還預言了中子的存在。由於他對放射性現象的深入研究，於1908年獲得了諾貝爾化學獎。
關於陰極射線的疑問
19世紀後期，低壓氣體放電現象引起了許多物理學者的興趣。大多數英國物理學者，包括湯姆遜本人在內，都認為陰極射線是帶電粒子流，它們可被磁場偏轉；而多數德國物理學者則認為既然陰極射線能在玻管壁上產生熒光，則必與紫外線相類似，因而把它看作是一種以太波。19世紀90年代初，德國人勒納由實驗得知陰極射線可通過金屬薄片，因此認為它不可能是粒子流。後來，湯姆遜發現陰極射線的速度小於光速2個數量級，認為它不可能是以太波。1896年，他邀請勒納到英國進行學術交流，徹底了解清楚勒納的思想和實驗結果。終於使他產生一個新的想法，陰極射線可能是質量和線度小於原子的粒子射線。
重新認識物質結構——電子的發現
湯姆遜（1856～1940）是英國物理學家，電子的發現者。
1896年後，湯姆遜開始認為陰極射線可能是質量和線度小於原子的粒子射線，為了證實這個想法和弄清楚這些粒子的物理性質，它做了一個決定性的實驗。他測定陰極射線受一定強度磁場作用彎折後所顯示的曲率半徑；另外，采用靜電偏轉力與磁場偏轉力相抵消的方法確定粒子的速度，由此得到粒子的荷質比，客觀的認識到這種粒子的質量非常的微小，又因它對固體物質有一定的穿透力，可見這種粒子的線度也是極小的。湯姆遜還進一步發現，不論陰極射線管內的剩餘氣體是哪一種氣體，電極是什麼材料製成的，荷質比都相同。這就令人深信，這種帶負電粒子是組成一切原子的基本粒子之一。當時湯姆遜把他發現的這種粒子稱為“微粒”，於1897年4月30日正式宣布。後來人們把這種微粒命名為電子。
以後兩年內，他又發現用其他方法，如受紫外線照射而發射出的光電子和碳絲受熱而發射出來的熱電子的e／m值也相同。這就更進一步證明了上述論斷是無可置疑的了。
電子是人們所認識的第一種基本粒子。電子的發現標誌著人類對物質結構的認識進入了一個新的層次，它破除了千百年來認為原子是組成物質的最小單元這一觀念，揭示出原子還有內部結構。從此，“向原子內部探索”和“分裂原子”就成了20世紀初期物理學領域中最振奮人心的口號。