电子发现是与阴极射线的实验研究联系在一起的，而阴极射线的发现和研究是从真空放电现象开始的。1858年，德国物理学家谱鲁克在利用德国玻璃工盖斯勒发明的盖斯勒放电管研究气体放电时，发现对着阴极的管壁上出现了美丽的绿色光辉。1876年德国物理学家哥尔德斯坦证实这种绿色光辉是由阴极上所产生的某种射线射到玻璃上产生的，他把这种射线命名为“阴极射线”。“阴极射线”到底是什么？这个问题引起物理学界一场大争论。法国物理学家大多认为阴极射线是一种电磁波（以太波），英国的物理学家则认为是一种带电粒子流，这一争论持续了二十年，促使许多物理学家进行很有意义的实验，推动了物理学的发展，这场争论最后由J.J.汤姆生解决了。

图10－4

1886年，汤姆生开始研究气体放电和阴极射线。当时英国物理学家克鲁克斯证明了阴极射线能被磁铁所偏转。1893年赫兹曾试图利用静电场使阴极射线发生偏转，但未获成功。汤姆生研究后发现，这是由于真空管的真空度不够高，静电场建立不起来。1895年，法国科学家佩兰发现金属圆筒内接收到阴极射线后圆筒带负电；1897年，汤姆生得到工艺师埃佛斯特的帮助，提高了真空度，用图所示的装置进行实验获得成功。

阴极射线穿出小孔之后，进入一个静电场区域，它是由两块平行板电极加上电压而产生的，可以看到阴极射线在电场中向上偏转一段距离。如果同时加上一个垂直于纸面向里的适当强度的磁场，便又可以抵消这种偏转，而使射线仍然射至对称的中心点，通过调节电压和磁场，测量射线不发生偏转时的磁感应强度，汤姆生就计算出射线粒子的速度。然后，汤姆生撤去磁场，测出射线在平板电场右端出口处横向偏转值，可以计算出阴极射线粒子的电荷与质量的比值（也称为比荷），约为氢离子比荷的2000倍。

汤姆生还发现，不管怎样改变放电管中的气体（空气、氢气、二氧化碳）的种类，也不管怎样改变电极的材料（铝、铁、铂），阴极射线粒子的比荷始终保持不变，这意味着阴极射线是由一种比荷完全确定的粒子流所组成的，由此断定，这种粒子应是电极材料原子的基本组成部分。

1897年8月，汤姆生把他的发现写成论文《阴极射线》，10月发表在《哲学杂志》上。在这篇发现电子的论文及以后的论文中，汤姆生一直把他发现的粒子称为微粒，直至第一次世界大战后，他才顺应了科学界流行的说法，将其称为“电子”。