19世纪末，在对气体放电现象的研究中，科学家发现了电子，从而认识到：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的。‘
一、阴极射线
通常情况下，气体是不导电的；但在强电场中，气体能够被电离而导电。
气体分子内部具有电荷，平时，正电荷和负电荷的数量相等，对外呈电中性。如果分子处于电场中，正电荷与负电荷的受力方向相反，电场很强时正负电荷被“撕开”，于是出现了自由电荷，气体就能导电了。平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果。
通常大气中分子的数密度很大，电离后的自由电荷运动时能够与空气分子碰撞，正负电荷重新复合，所以难以形成稳定的的气体放电电流。在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体。
稀薄气体放电时可以看到辉光放电现象，如图18.1-3所示。
如果管内的气体分子很少，气体压强降到0.1Pa以下，也就是管内成了通常所说的真空，这时就看不到辉光放电的现象了。但是，如果在阳极上钻一个小孔，则在阳极孔外的玻璃管壁上可以看到荧光，如果在管内放入一个物体，那么荧光中就会出现该物体的阴影。
早在1858年，德国物理学家普吕克尔就发现了这种现象，1876年，另一位德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光屏上是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种射线命名为阴极射线。
19世纪后期，对阴极射线的本质的研究有两种观点。一种观点认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射，另一种观点认为阴极射线是带电微粒。两种观点的支持者争执不下，谁也说服不了谁。为了找到有利于自己的证据，双方都做了很多实验。
三、电子的发现
从1890年起，英国物理学家J.J汤姆孙对阴极射线进行了一系列实验研究。图18.1-5是他当时使用的气体放电管的示意图。由阴极C发出的阴极射线通过狭缝A、B形成一条狭窄的射线。它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹。
思考和讨论
带电粒子的电荷量与其质量之比－－比荷q/m，是一个重要的物理量。根据带电粒子在电场和磁场中受力的情况，可以得出它的比荷。假设你是当年“阴极射线是带电微粒”观点的支持者，请你依照下面的提示算一算组成阴极射线的微粒的比荷。
1、当金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转，射在屏上P1点。施加电场E之后，射线发生偏转并射到P2处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电荷？
2、如果在抵消阴极射线的偏转，使它从P2点回到P1点，需要在两块金属板之间的区域再施加一个大小合适，方向垂至于纸面的磁场。这个磁场B应该向纸外还是向纸内？写出此时每个阴极射线微粒（质量为m，速度为v）受到的洛仑兹力和电场力。两个力之间应该有什么关系？据此得出阴极射线的速度v的表达式。由于金属板D1、D2间的距离是已知的，两板间的电压是可测量的，所以两板间的电场强度E也是已知的。磁场由电流产生，磁感应强度B可以由电流的大小算出，同样按已知量处理。
3、如果去掉D1、D2间的电场E，只保留磁场B，磁场方向和射线运动方向垂直。阴极射线在有磁场的区域将会形成一个半径为r的圆弧。此时，组成阴极射线的粒子做圆周运动的向心力是洛仑兹力。
按照以上步骤就可以写出比荷q/m的表达式了。这里要用到步骤2中阴极射线速度v的表达式。
1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的气体做实验，所得比荷的数值是相同的。这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。由实验测得的阴极射线的比荷是氢离子比荷的近两千倍。他认为，这可能表示阴极射线粒子的电荷量与一个氢离子一样，而质量比氢离子小得多。后来汤姆孙直接测到了阴极射线粒子的电荷量，尽管测量不很准确，但足以证明这种粒子电荷的大小和氢离子电荷基本相同。由此可以看出他当时的猜测是正确的。后来，组成阴极射线的粒子被称为电子。
发现电子以后，汤姆孙又进一步研究了许多新现象，如光电效应，热粒子发射效应和β射线、光电流和热粒子流，它们都包含电子，也就是说，不论是由于强电场的电离、正离子的轰击、紫外线的照射、金属受的热还是放射性质额自发辐射，都能发射同样的带电粒子－－电子。这中带电粒子的质量只比最轻原子质量的两千分之一稍多一点。由此可见，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。
电子电荷的精确测定是在1910年由密立根通过著名的“油滴实验”做出的。电子电荷现代值为e=1。60217733（49）×10－19C
密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何电荷只能是e 的整数倍。从实验测得的比荷及e的数值，可以确定电子的质量为 m＝9.1093897×10-31kg
质子质量和电子质量的比值为 mp/me=1836