第四卷 物理新天地 第23章 湯姆生的貢獻
1897年，英國物理學家湯姆生把電子的發現推向高潮。
湯姆生把這些陰極射線導入絕緣的圓柱，測量其電荷，並觀測到它們給予溫差電偶的熱量，而求出了其動能。
最後，湯姆生發現，在高度真空的狀態下，陰極射線不光能夠為磁場所偏轉，也能夠為電場所偏轉，他因而測量了這種帶電粒子流的偏轉程度。
湯姆生運用一個高度真空的玻璃管裝著兩個金屬電極：陰極和開有小縫的陽極。從陰極發出的陰極射線一部分，穿過小縫後，再被第二個小縫削細一些。
這樣得到的小束射線，經過上下置放的兩塊絕緣片之間，射在玻璃管另外一端的熒光幕或者照相底片上。
如果把絕緣片連在高電壓電池的兩極，則其間產生電場。整個儀器放在一強力的電磁體兩極中間，使得射線也受到磁場的作用。
湯姆生對克魯克斯的觀點持讚同的態度，他認為陰極射線是一種動能極大的微粒子。但是要進一步弄清楚陰極射線的本質，就必須稱量出陰極射線中一個帶負電粒子的質量。
湯姆生假定陰極射線是帶有負電的質點的急流，由計算就可以看出來，陰極射線的電場偏轉度，亦如其磁場偏轉度，是按照質點的速度及其電荷與質量之比而改變的。
所以，通過測量電場與磁場的偏轉度，就可以得出速度與電荷同質量之比的具體數值。
1897年2月，湯姆生得出了他求得的結果，陰極射線每秒10萬公裏，它的質量隻有氫原子質量的1/1840，它帶的電荷量與法拉第電解定律計算出的數值基本相同。
湯姆生還求得質點的速度是光速的1/10左右，但其電荷與質量之比則無論氣體的壓力與性質及電極的性質如何，都沒有改變。
在液體電解質中，以氫離子的電荷與質量之比為最大，約為104，湯姆生求得氣體離子的電荷與質量之比為7.7×106，也就是說，為液體中氫離子的電荷與質量之比的770倍。
這些結果也許表明，在氣體內的陰極射線的質點中，電荷比在氫原子中大得多，而質量卻小得多。
湯姆生暫時假定這些質點比原子小，他借用牛頓所常用那個名詞微粒去稱呼它們，並且說它們是人類尋求多年的各種元素的共同成分。
1898年和1899年，湯姆生測量了X射線在氣體中所造成的離子的電荷。
他利用了威爾遜在1897年所發現的方法，即離子和塵埃一樣，可以成為潮濕空氣中蒸汽凝成霧滴的核心。
從這些霧滴在空氣阻力下降落的速度，就可以計算霧滴的大小。從凝結的水的體積，可以求得霧滴的數目，再從已知電動勢所產生的電流，可以求得電荷的總量。
沒過多長時間，另外一位科學家測量了離子在滲入氣體時的擴散速度，並由此計算出離子的電荷。
湯姆生認為，陰極射線的粒子要比原子小，並推測說這種粒子是建造一切化學元素的物質。1898年，湯姆生和他的學生又把他的研究進一步引向深入。
他們采用雲霧法與磁場偏轉法，證明了陰極射線粒子的電荷同電解中氫離子所帶電荷是同一個數量級的，當時，他把這種帶負電的粒子叫做微粒，隻是到了後來，才改稱電子。
由此可見，並不是說微粒的電荷比液體中氫離子的電荷更大，而是其質量更小。這些微粒絕對是原子的一部分，不管元素的性質如何，都是其原子共有的成分。
從湯姆生求得的結果來看，每一個微粒的質量大概是氫原子的1/770，接著，米利根又有了新的更精確的測定。
1910年，米利根進一步改進了威爾遜的雲霧法，又在1911年測量了小油滴在被電離的空氣中降落的速度。
而當一油滴捉到一離子時，其速度便會猛然改變。這樣求得離子的電荷為4.775×10-10靜電單位。則從氣體分子運動論就可以求得一個氫原子的質量約為1.66×10-24克，所以一個電子的質量約為9×10-28克。
這個偉大的發現終於解決了自從古希臘時代就遺留下來的一個曆史問題，即不同的物質是否有共同的基礎的問題，同時，這個發現也闡明了"帶電"的意義。