在19世紀末，英國物理學家湯姆生（Joseph John Thomson,1856~1940）發現了比原子小得多的帶負電荷的粒子——電子。從而證明原子是可分的。

而題中的圖片則是盧瑟福提出的原子核式結構模型圖。

電子<10^-18m

這又是一個長故事，還是從頭說起吧。先說結果吧，電子是英國科學家湯姆遜發現的。

湯姆遜也是一位大神，14歲就進入了曼徹斯特大學，為什麼呢？一方面因為他是天才，一方面是因為他走了一個小小的後門。

他的父親，你是不是以為我要說是大學教授啊，就象泡利一樣，混了進去，不是的，他父親是一個書商，不過這個書商可不簡單，是專門印刷大學課本的，所以呢，就認識了一批大學教授，不管怎麼著吧，反正是早早就進了大學。

大學期間，成績優異，這就不用說了，然後就是講師，教授，大家都是這麼混的，可是湯姆遜不一樣，28歲上他做了一件前無古人，後無來者的事情。

年僅28歲的湯姆遜要申請卡文迪許教授，這太膽大妄為了，還記得卡文迪許實驗室嗎？那是偉大的麥克斯韋建立的，當時的卡文迪許教授是瑞利勳爵，對瑞利勳爵還有印象嗎？惰性氣體就是他發現的，他最著名的成就就是瑞利——金斯公式，用來解釋黑體輻射的，後來普朗克提出普朗克公式，提出量子概念，引發了物理學革命，可以說瑞利勳爵也算量子力學的先驅，關於麥克斯韋和瑞利的故事我在其他回答中有提到，這裡就不展開了，有興趣可以移步去看一眼。

回過頭來繼續說湯姆遜，湯姆遜當時申請卡文迪許教授的行為相當於什麼呢？現在的千青、傑青可不上，就算現在的院士也比不上，相當於申請擔任中科院副院長吧，是不是有點異想天開啊。

可奇蹟發生了，他還真申請成功了，一方面是由於他的天才，另一方面是瑞利勳爵慧眼識英雄。

既然已經得到了這麼高的榮譽地位，那就開始幹活吧。

當時，已經發現了輝光現象，輝光現象就是進行放電實驗時，對著陰極的玻璃管壁放出綠色的輝光，當時認為這是陰極射線造成的，可是陰極射線是什麼？卻是眾說紛紜，有的說是電磁波，有的說是帶電的原子，有的說是帶陰電的微粒，這個說法有點靠譜，不過誰也不能說服誰，這一爭就是二十年。

輝光放電

湯姆遜做了一個實驗，他把塗有硫化鋅的玻璃片放在了陰極射線經過的路徑上，結果玻璃片閃光了，這說明硫化鋅可以顯示陰極射線的軌跡，這下就好辦了。

湯姆遜在陰極射線經過的路徑上加了一個電場或磁場，這無所謂了，都可以，結果發現軌跡不再是直線了，偏折了，這下好辦了，在電磁場的作用下，發生偏轉，這是因為什麼啊，因為帶電啊，這個我們大家都學過，而且還可以根據偏轉方向判斷電荷的正負，這說明陰極射線是一種帶負電的粒子。

事情還沒完，萬一是陰離子呢，也帶負電啊，那就測一測這種微粒的荷質比，就是所帶電荷和其質量的比值。

這個原理就比較好解釋了，就是中學時學過的粒子在電磁場中的運動，還是解釋一下吧，畢竟中學時那速度都是給定的。

湯姆遜對陰極射線同時施加電場和磁場，並且調節其強度，使得陰極射線仍然做直線運動，這樣，透過電場強度和磁感應強度的比值就可以算出微粒的速度，知道了速度就好辦了，透過偏轉就可以知道荷質比，明白了嗎？要是還沒有明白就複習一下中學知識，我就不推導過程了。

湯姆遜測出來荷質比後發現這個值太大了，遠大於氫原子的荷質比，大約大2000倍，現在我們知道是1836倍，這肯定是一種新的粒子了，這就是電子。

這一下子轟動了物理界，之前人們認為原子已經不可再分，而湯姆遜的發現原子還可以繼續分，可以說湯姆遜打開了原子物理學的大門。

不過事情還沒有完，湯姆遜提出了原子的棗糕模型，不過這個模型很快被他的學生盧瑟福的行星模型取代了，盧瑟福也沒有得意多久，他的行星模型很快被他的學生玻爾的原子模型取代了，這一門都是欺師滅祖的典範，不過我們更欣賞這種欺師滅祖，不是說“吾愛吾師，吾更愛真理”嗎，關於他們師徒的故事，我在《電子為什麼不飛向原子核》這個問題下的回答中有詳述，有興趣的可以移步去看一下。

咱們繼續說電子的事情，現在已經知道了電子帶負電荷了，可是是多少呢？而且知道了電子電荷，又知道了荷質比，電子質量也可以算出來算，所以必須要想法測出來電子電荷。

這就要有請美國科學家密立根出場了，我個人覺得這是美華人第一次登臺，別說愛因斯坦，他是後來加入美國籍的，不算。

密立根也是一位大神，他做實驗肯定了愛因斯坦的光電方程，測出了最精確的普朗克常數，對x射線的研究，還導致了烏侖貝爾提出電子自旋，對，就是被泡利罵跑的那個電子自旋。

不過他最著名的還是測量電子電量的油滴實驗。

油滴實驗就是在勻強電場中噴入很多小油滴，調節電場強度，使得小油滴做勻速運動，根據牛頓第一定律，這時候油滴受力平衡，而油滴此時受到電場力和重力，而重力是比較容易測出來的，而電場強度是已知的，自然就可以測出電子電荷了。

這是實驗原理，但是做起來並不簡單，首先因為油滴是在空氣中，要受到空氣的粘滯力，另外，那麼多油滴，怎麼知道哪個是在勻速運動啊，那要不錯眼珠盯著啊。

但不管怎麼說，密立根測出來了，密立根發現，無論油滴多麼小，其電量都是某個數值的整數倍，這個數值就是電子電荷電量了。

很神奇是嗎？可密立根很苦惱，因為他得不出這麼一個基本數值，怎麼辦啊？於是密立根想到了造假。

密立根做了140次實驗，可是他只公佈出來58次，就是說他對資料進行了篩選，他提前預設了電子電量，只保留了和他設想相符的資料，這就是資料造假啊，沒想到吧，資料造假的祖宗是美華人，可神奇的是他還造假造對了，他公佈出來的電子電荷電量基本就是對的。

不過事情還沒完，密立根最初用的是水滴做的實驗，我們都知道，水是很容易蒸發的，所以一直得不出合適的資料。

那一天，密立根有事沒在實驗室，他的學生弗雷徹改用了油滴做實驗，油的蒸發要遠低於水，所以得出來比較靠譜的資料。

密立根回來後，非常高興，於是兩人立即開始實驗，很快得到了結果，可是密立根起了小心思，這個結果要不要署學生的名，署名吧，好沒面子啊，不署名吧，這也說不過去啊。

密立根經過嚴密思考後，對弗雷徹說要不你這次就算了，下一次你單獨署名，我就不署名了。

這情節是不是聽起來很熟悉啊，現在各個學界大佬利用權勢搶學生成果的開端也是密立根開創的，不過密立根還不錯，後來真讓弗雷徹單獨署名了一篇論文，不過其重要程度已經不能和測量電子電荷電量相提並論了。

都說到學生了，說一下湯姆遜的學生，湯姆遜的學生不止有盧瑟福，還有威爾遜，就是發明威爾遜雲室那位，湯姆遜的學生們有九位諾貝爾獎獲得者，不知密立根想到湯姆遜會不會感到慚愧。

好了，現在總結一下，湯姆遜發現了電子，密立根測出來了電子電荷電量，這就是電子電荷傳奇歷史。