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【基本粒子4｜阴极射线的磁偏转，以及汤姆逊的测量结果】
在上一篇文章中 ， 我们已经获得了一个关于阴极射线重要的公式 ， 也就是我们现在看到的样子 ， 里面有阴极射线粒子的电荷、质量、以及速度平方这三个未知参数 。
三个未知参数 ， 一个方程没办法求解 ， 所以我们至少还需要一个方程 ， 那怎么办？这就是今天的内容 ， 我们除了可以给阴极射线施加电场以外 ， 还可以施加磁场 。
那么在说阴极射线的磁偏转之前 ， 我们先简单地了解下人类对磁现象的研究历史 。 我们开始正题 。
磁现象其实发现的比电现象还要早一些 ， 是我们中国人最早发现的 ， 也是最先利用磁石可以指北的特性 ， 做出了最早的指南针 ， 但是我们没有用它去导航 ， 而是看了风水 ， 这一点比较可惜 。
而在西方对磁现象的研究就比较晚了 ， 大约到了13世纪的时候 ， 西方人才注意到天然磁石有两个极 ， 一个是指北端 ， 一个是指南端 。
不过西方人很快就把这个现象用在了航海上 ， 而且在伊丽莎白时代 ， 还是研究电现象的那个宫廷医生 ， 威廉·吉尔伯特 ， 他就根据磁石同极相斥 ， 异极相吸的性质 ， 猜出了罗盘的工作原理 。
罗盘之所以可以指北 ， 是因为地球它本身就是一个大磁体 ， 在地球的地理北极就是磁南极 ， 它吸引了罗盘上的磁北极 。
由于吉尔伯特也在研究电现象 ， 他就发现电和磁有一些相似之处 ， 比如都有吸引力和排斥力 ， 但是电和磁还是有很多不同的地方 。
比如磁石不需要摩擦就可以吸引铁 ， 但不能吸引其他的物体 ， 而通过摩擦产生的电可以吸引任何物质的碎屑 。
所以吉尔伯特并没有发现电磁之间的关联 。 那么直到19世纪 ， 法国人克里斯蒂安·奥斯特才发现了电磁现象 。
据说是在1820年的时候 ， 他发现在通电导线旁边的罗盘指针发生了轻微的摆动 ， 重复几次实验以后 ， 这种现象依旧会发生 ， 在同年的7月份 ， 他找来一个电压更强的电池 ， 重复实验 。
发现罗盘指针经过剧烈的摆动之后 ， 最终指针在垂直与导线的方向上稳定了下来 ， 如果沿着指针的方向不断地移动罗盘 ， 就会发现有一种看不见的力绕着导线转了一圈 ， 我们现在知道这是通电导线产生的磁场 ， 磁场方向可以根据右手定则判断出来 ， 那么改变电流的方向 ， 磁场的方向也会反过来 。
在同年的9月11号 ， 安培在奥斯特研究的基础上就发现 ， 不需要磁铁 ， 两根平行的通电导线之间也会产生力的作用 ， 如果电流方向相同就互相吸引 ， 相反就互相排斥 。 所以安培就得出结论 ， 磁现象的本质其实就是电现象 ， 或者说是电生磁的现象 ， 那么天然磁石之所以有磁性 ， 肯定是因为里面有电流 。
当时安培他肯定说不清楚物质的磁性是怎样产生的 ， 但也说的是大差不差 ， 现在我们知道这是因为原子内最外层没有配对电子的自旋 ， 所产生的净剩磁矩 ， 如果这些原子都朝同一方向排列的话 ， 那么整个物体就会表现出磁性 。
安培的发现的是电磁现象的初步统一 ， 那么最终完成电学和磁学统一的人是我们比较熟悉的麦克斯韦 ， 他通过一组反映场的对称性的方程 ， 告诉了我们电场和磁场 ， 其实是电磁场的不同表现形式 。 而电磁场就是在空间中垂直交替振荡的电场和磁场 ， 现在我们还知道光也是电磁场 ， 最小的一份电磁场就是一个光量子 。
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