电子的发现
电子的发现与结构模型
电子的发现与结构模型1.电子的发现–电子的发现是在19世纪末由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆逊通过阴极射线实验证实的。
–阴极射线是由负电荷粒子组成的，这些粒子后来被命名为电子。
–电子的发现揭示了原子内部结构的秘密，证明了原子不是不可分割的最小粒子。
2.电子的结构模型–原子核模型：由英国物理学家欧内斯特·卢瑟福在1911年提出，他认为原子由一个带正电的原子核和围绕原子核做圆周运动的电子组成。
–电子云模型：由奥地利物理学家薛定谔在1926年提出，他认为电子在原子核周围形成的空间中以概率波的形式存在，即电子云。
–量子力学模型：在20世纪20年代，薛定谔和海森堡等物理学家发展了量子力学，能够更准确地描述电子在原子内的行为和概率分布。
3.电子的性质–电子是带有负电的基本粒子，其电荷量为-1.602×10^-19库仑。
–电子的质量约为9.109×10^-31千克，是一个非常小的质量。
–电子在原子内的运动遵循量子力学的规律，包括波粒二象性和不确定性原理。
4.电子在化学反应中的作用–电子在化学反应中起着重要的作用，它们可以从一个原子转移到另一个原子，形成化学键。
–电子的转移导致原子的氧化还原状态发生变化，从而发生化学反应。
–电子的共享和转移是化学键形成和断裂的基础。
5.电子在技术应用中的重要性–电子技术的发展是基于对电子的研究和应用，包括电子器件、电子通信、电子计算机等领域。
–电子的发现和理解对于现代科技的发展具有重要意义，如半导体技术、电子芯片、电子显示屏等。
–电子的发现揭示了原子内部结构的秘密，使人们对物质世界的认识有了深刻的变革。
–电子结构模型的提出和发展为化学、物理、材料科学等领域的研究提供了理论基础。
–电子的发现与结构模型的研究推动了科学的进步和技术的发展，改变了人类社会的面貌。
习题及方法：1.习题：电子的发现是由哪位物理学家在19世纪末完成的？解题方法：根据知识点1，我们知道电子的发现是由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆逊通过阴极射线实验证实的。
18.1电子的发现zx
7、电子发现的意义
（1）电子的发现说明原子还可以再分，电子是 原子的组成部分 （2）原子本身也具有结构，拉开了人们研究原 子内部结构的序幕。
三、课堂小结
电子是原子 的组成部分， 是比原子更 基本的物质 单元；也为 原子的内部 结构研究拉 开了序幕
谢谢 ☺
二、电子的发现
1、汤姆孙的发现
英国物理学家J.J.汤姆孙 （J.J.Thomson,1856-1940）重复了阴极射线 在电场中的偏转实验，起初也看不到偏转，但 是他没有马上下定论，经仔细分析，他认为没 有偏转的原因可能是管中真空度不高造成的。 于是改善真空条件，终于如愿以偿，发现了阴 极射线在电场中的偏转现象。
1
电子的发现
黄冈中学
张旭
一、电子发现的前夜
1、学术氛围
在十九世纪九十年代，人们自己对于自然的 理解非常具有自信，在化学界和物理学界人们都 觉得描述整个宇宙的理论框架都已经很好的被理 解了。他们有这样的想法是由于他们刚刚经历科 学史上的辉煌时期，比如牛顿力学、道尔顿物质 原子理论、热力学、电磁学都取得非常大的进展。 所以可以自信的解释这个世界上发生的任何事情。 当时有个著名的芝加哥教授说道:Our future discoveh decimal place。 很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒 子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。这种 认识一直统治了人类思想近两千年。
只保留磁场B， 让组成阴极射线 的粒子做匀速圆 周运动
（3）实验结论
阴极射线是带负电的粒子流，并求出了这种粒 子的比荷。
3、实验事实二
汤姆孙用不同材料的阴极做实验，都能产生阴极 射线，即不同物质都能发射带电粒子。而且所得 比荷的数值都是相同。 说明了什么？ 不同物质都能发射这种带电粒子， 它（阴极射线）是构成各种物质的共有成分。
电子的发现 课件
2．汤姆孙的进一步研究
汤姆孙又进一步研究了许多新现象，证明了电__子__是原子的组成 部分，是比原子更_基_本__的物质单元．
3．电子的电荷量及电荷量子化
(1)电子电荷量：1910 年前后由密__立__根__通过著名的_油__滴_实__验__得 出，电子电荷的现C______________.
(1)求打在荧光屏 O 点的电子速度的大小； (2)推导出电子比荷的表达式．
[解析] (1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运
动，有 Bev＝Ee＝Ub e，得 v＝BUb
即打到荧光屏 O 点的电子速度的大小为BUb.
(2)由 d＝12bUmeLv12＋bUmeLv1·Lv2可得
me ＝UL12Ld1b＋v22L2＝B2bL12Ld1U＋2L2.
[答案]
U (1)Bb
2dU (2)B2bL1L1＋2L2
(1)根据阴极射线在_电__场_和_磁_场__中的偏转情况断定，它的本质是 带负__电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷．
(2)换用_不_同__材__料__的阴极做实验，所得比荷的数值都相__同__，是氢
离子比荷的近两千倍．
(3)结论 ：阴 极 射线 粒 子带 负 电， 其 电荷 量 的大 小 与氢 离子
电子的发现
一、阴极射线 1．实验装置
真空玻璃管、阴__极__、阳极和感应圈．
2．实验现象 感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出 B (A.阴 极射线 B．荧光)．
3．阴极射线 荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这
种射线命名为阴__极__射__线__．
电子的发现 教案
在电场中：Ee=e v B v=E/B在磁场中：Bev =mv 2 /r e/m =E/B 2r一．电子的发现：1.阴极射线：1876年，德国戈德斯坦把从阴极发出的某种看不见的射线称为极极射线①对阴极射线本质的猜想：赫兹:电磁波;J.J 汤姆孙：粒子流②影响研究阴极射线的因素： ⑴阴极射线能穿透铝片;⑵条件限制未能观察到射线在电场中的偏转; ⑶受前人原子是最小的微粒的观念的影响. 2.发现电子：①J.J 汤姆孙实验过程及原理：介绍实验装置和实验的过程原理:***实验结果：阴极射线的比荷e/m 是氢离子的将近2000倍；不同材料的阴极射线的比荷相同②电子：1889年4月30日，J.J.汤姆孙正式把这种微粒称为电子。
12年后R.A.密立根用油滴实验测出了电子的电荷。
电子的发现具有更伟大的意义，因为这一事件使人们认识到自然界还有比原子更小的实物。
电子的发现打开了通向原子物理学的大门 ,人们开始研究原子的结构 .由于J.J.汤姆生的杰出贡献，1906年他获得诺贝尔物理学奖公元前五世纪希腊哲学家提出物质是由不可分割的微粒（叫原子）组成的。
100多年前化学反应中原子的种类和数目不变，化学上倍比定律的发现等证实了物质的原子性结构，认为原子是不可再分的、物质是由原子组成的J.J 汤姆孙 J.J Thomson 1857 ～ 1940 英国 赫兹 H.Rudolf Hertz 1857 ～ 1894 德国 C e 19106022.1-⨯=kgm 31101094.9-⨯=荧屏电子束—M 1M 2+ —+电极板 密立根 (美国) Robert likan 1868年～1953年。
电子的发现.完整PPT资料
. . . . . . . . . E U B 那么这两种物质是怎样构成原子的呢？ v qE＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 汤姆孙发现了电子，并且知道了电子是带负电荷的，人们推断出原子中还有带正电的物质。 B B d C 汤姆孙发现了电子，并且知道了电子是带负电荷的Biblioteka 人们推断出原子中还有带正电的物质。
在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子镶嵌其中。
•2. 如果要抵消阴极射线的偏转，使它从P 点回到 阴极射线 Cathode ray
2、关于阴极射线的实质，下列说法正确的是( )
2
P ，需要在两块金属板之间的区域再施加一个大 1 少数 α 粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回
1094×10－31 kg
1897年，汤姆孙得出阴极射线的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷。
则 q vBq EvBE
设粒子质量为m，带电 荷为e,受到磁场力和电场力 的作用，如果不发生偏转， 则受力平衡:
电场力：
F电
eEeV d
磁场力： F磁 evB
汤姆逊管
F 电 eEevBF 磁
v E B
阴极射线 Cathode ray
赫兹 H.Rudolf Her
tz 1857 ～ 1894
德国
J.J 汤姆孙 J.J Thomso
n 1857 ～ 19
40 英国
认为阴极射线是一种“电磁波
认为阴极射线是一种“高速粒子流
”
”
我看到的是：
重走科学探索路…… 1、它在电场中不偏转，因此不带电
让我们一起来好好想想……
1、玻璃管，内装极其稀薄的气体。
《电子的发现好》课件
肖克利的发明不仅在理论上具有重要意义，而且在实际应用中也发挥了巨大作用 。他的工作为后来的科学家们提供了重要的启示和灵感，推动了电子学和信息技 术的发展。
晶体管的贡献
晶体管的发明使得电子设备变得更加小型化、高效化，为现代信息社 会的建立奠定了基础。
集成电路的发明
1 2 3
集成电路的发明
1958年由美国德州仪器公司的杰克·基尔比和仙 童半导体公司的罗伯特·诺伊斯发明了集成电路。
集成电路的应用
集成电路是现代电子设备的核心，广泛应用于计 算机、通信、消费电子等领域，极大地推动了电 子工业的发展。
电视的影响
电视的出现极大地改变了人们的生活方式，成为信息传播、娱乐休闲的 重要工具。
晶体管的发明
晶体管的发明
1947年由美国贝尔实验室的约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿和威廉·肖克 利发明了晶体管。
晶体管的应用
晶体管是现代电子设备的关键元件，广泛应用于通信、计算机、消 费电子等领域，对电子工业的发展起到了巨大的推动作用。
《电子的发现好》 ppt课件
目录
CONTENTS
• 电子的发现 • 电子学的发展 • 电子学的重要人物 • 电子学的重要事件 • 电子学的挑战与解决方案
01 电子的发现
电子的发现
1897年，英国物理学家J.J.汤姆逊在实验中发现了电子，证 明了原子的存在。
电子的特性
电子是带负电的基本粒子，具有质量和电荷量，是 构成物质的基本单位之一。
未来电子学将面临更多的技术挑战和 商业机会，需要不断创新和适应变化 。
《电子的发现》 知识清单
《电子的发现》知识清单一、电子发现的背景在 19 世纪末期，物理学界对于物质的结构和电的本质充满了好奇和探索的热情。
当时，科学家们已经对原子有了一定的认识，但对于原子内部的结构和组成却知之甚少。
在电学领域，电流、电阻和电场等概念已经被广泛研究，但对于电的基本载体——电荷的本质还没有清晰的理解。
二、电子发现的关键人物1、约瑟夫·约翰·汤姆孙（JJ Thomson）汤姆孙是英国著名的物理学家，他在研究阴极射线的过程中，做出了开创性的发现。
他通过一系列精心设计的实验，试图揭示阴极射线的本质。
三、汤姆孙的实验1、阴极射线管实验汤姆孙使用了一个密封的玻璃管，里面抽成真空，并在两端加上电极。
当在电极之间加上高电压时，从阴极发射出一种射线，这就是阴极射线。
他通过改变电场和磁场的方向和强度，观察阴极射线的偏转情况。
2、测量阴极射线的荷质比汤姆孙巧妙地设计实验，测量出了阴极射线粒子的荷质比（电荷与质量的比值）。
他发现，这种粒子的荷质比远远大于当时已知的任何带电粒子。
四、电子的性质1、带负电通过实验，确定了电子是带负电的粒子。
2、质量极小电子的质量非常小，约为氢原子质量的 1/1836。
3、具有粒子性和波动性电子不仅表现出粒子的特性，如具有一定的质量和电荷，同时也表现出波动性。
五、电子发现的意义1、打破原子不可分割的观念电子的发现表明原子并不是不可分割的最小粒子，原子内部存在着更基本的组成部分。
2、推动物理学的发展为量子力学的建立奠定了基础，引发了对物质结构和微观世界的深入研究。
3、对电子技术的影响电子的发现直接促进了电子技术的发展，如电子管、半导体器件等的发明，改变了人类的生活和社会发展。
六、电子的应用1、电子器件如晶体管、集成电路等，是现代电子设备的核心组件。
2、电子显微镜利用电子的波动性，能够实现更高分辨率的微观成像。
3、电子通信在无线电通信、卫星通信等领域发挥着关键作用。
七、电子研究的后续发展1、对电子自旋的发现进一步丰富了对电子性质的认识。
电子的发现和构成
电子的发现和构成电子是构成物质的基本粒子之一，其发现和研究对于理解物质的本质和发展现代科学技术具有重要意义。
本文将从电子的发现历程、电子的特性和电子构成物质的基本原理等方面进行阐述。
一、电子的发现历程电子的发现可以追溯到19世纪末和20世纪初的实验中。
1897年，英国物理学家汤姆逊使用阴极射线实验首次观察到了电子的存在。
他发现，通过在真空中加高电压，阴极射线会被引向阳极，表明射线是由带有负电荷的粒子组成的。
汤姆逊将这些粒子称为“电子”。
二、电子的特性电子是一种带有负电荷的基本粒子，质量相对较小，约千分之一的质子质量。
电子具有自旋和电荷量化的特性。
他们的自旋可以为正或为负，电荷量化是指电子的电荷量是一个最小单位，即基本电荷e的倍数。
电子在物质中表现出来的特性主要有两方面，即粒子性和波动性。
电子作为一种粒子，具有质量、电荷、动量等粒子的性质。
而在某些实验现象中，电子还表现出波动性，如电子的干涉和衍射现象。
三、电子的构成电子构成物质的基本原理是由电子和其他粒子（如质子和中子）组成的原子。
原子是物质的基本单位，是由一组带正电荷的质子和中性的中子组成的原子核，而围绕原子核运动的是带负电荷的电子。
原子的结构是由金属的教授吉.湯姆森在1898使用阴极射线实验中发现的。
实验证明，原子是不可再分割的，由正负电荷组成，电子和原子核相互吸引形成平衡，使原子保持稳定。
电子以一定的规则分布在不同的能级和轨道上。
四、电子在科学技术中的应用电子作为一种基本粒子，其性质和控制具有重要的应用价值。
电子在电子学、计算机科学、通信技术、材料科学等领域扮演着重要的角色。
在电子学中，电子的控制和流动被应用于电路设计，从而实现电子器件的功能。
诸如二极管、晶体管、集成电路等，这些电子器件极大地推动了电子技术的发展。
在计算机科学中，电子的特性被用于信息的处理、存储和传输。
计算机的运算、存储等基本功能依赖于电子器件的实现，如集成电路中的逻辑门。
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每个阴极射线粒子受到的电场力
F=Eq
每个阴极射线粒子受到的洛伦兹力
Bqv
Eq =Bqv
f=Bqv
进而得到阴极射线的速度表达式
Eq
汤姆孙的气体放电管
汤姆孙的气体放电管
如果汤姆孙请你做助手，请你回想并根据汤姆孙研究阴极射线的 过程，计算出阴极射线粒子的比荷
Eq =Bqv
汤姆孙的气体放电管
1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它 的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
那么阴极射线到底是什么呢？
阴极射线的本质
19世纪，对阴极射线本质的认识有两种观点
赫兹 德国
一种观点认为阴极射线像X 射线一样是电磁辐射代表人 物赫兹
汤姆孙 英国
另一种观点认为阴极射线 是带电微粒代表人物汤姆 孙
阴极射线的本质
如果是你，你将设计怎样的实验，来探究阴极射线的本质是电磁波还 是带电粒子流？
阴极射线粒子的比荷
如图所示为一种测定阴极射线比荷的实验装置
解 以M点为坐标原点， 水平向右为x轴，竖直向下为y轴 设粒子经加速后获得的速度为
既有电场又有磁场时： 得到粒子的速度：
阴极射线粒子的比荷
如图所示为一种测定阴极射线比荷的实验装置
只加电场时，粒子在CD间做类 平抛运动，知道极板的右边缘 水平方向：
让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场，观察它是否偏转
如果阴极射线发生了偏转，那么阴 极射线就是在电场力或洛伦兹力的 作用下偏转的，说明阴极射线的本 质是带电粒子流。
如果阴极射线没有发生偏 转，表示阴极射线不带电 ，说明阴极射线的本质是 电磁波
阴极射线的本质
阴极射线的本质
现象：阴极射线发生了偏转
阴极射线粒子的比荷具体数值是多少呢？
我们一起来算一算
阴极射线粒子的比荷
如图所示为一种测定阴极射线比荷的实验装置
真空玻璃管内，阴极K发出的粒子经过阳极A与阴极K之间的高压加速后，形 成一细束粒子流，以平行于极板的速度进入两极板C、D间区域。 若两极板C、D间无电压，粒子将打在荧光屏上的O点，若在两极板间施加电 压U，则离开极板区域的粒子将打在荧光屏上的P点； 若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则 粒子在荧光屏上产生耳朵光点又回到O。
知道电子的质量约为
，远小于质子的质量
密立根的油滴实验
质量为m的油滴所受阻力的大小与 速度大小成正比，设比例系数为k。
两板间不加电压时，观察到某一油滴 竖直向下做匀速运动，通过一段距 离 所用时间为 ；则
密立根的油滴实验
加电压U时，可以观察到同一油滴竖直 向上做匀速运动，且在时间 内运动 的距离为 ，则：
了解电子发现的历史
阴极射线
早在1858年，德国物理学家普吕克尔利用低压气体放电管研究气 体放电时看到了玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。
普吕克尔的类似实验
阴极射线
1876年另一位德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃 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。
联立解得：
电子的电量和质量 密立根测定了数千个油滴的电荷量，发现各个油 滴所带电荷量不连续的，它们都是某一最小电荷 ——元电荷的整数倍，这一最小电荷所带电荷量 就是电子的电荷量 密立根通过著名的“油滴实验”得到电子电荷量 的精确值。电子电荷的现代值为：
近似值为
密立根
电子的电量和质量
电子比荷 电子电量 电子质量
原子不是组成物质的最小微粒
汤姆孙后来又通过实验测得阴极射线粒子的电荷量大小与氢离子大 致相同。
阴极射线粒子的质量比氢离子小得多
后来，组成阴极射线的粒子就被称为电子。
原子不是组成物质的最小微粒
汤姆孙进一步研究发现，不论阴极射线、 射线 、光电流还是热离子流，它们都包含电子。
原子不是组成物质的最小微粒
电子的发现
教学目标
知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，是比 原子更基本的物质单元 体会电子的发现过程中蕴含的科学方法 知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍 领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义
教学重点
阴极射线的研究
教学难点
汤姆孙发现电子的理论推导
世间万物是由原子构 成的… 原子是一种最后的不 可分割的物质微粒…
匀速直线运动： 竖直方向：
匀加速直线运动：
竖直方向的位移大小： 竖直方向的速度大小：
阴极射线粒子的比荷
如图所示为一种测定阴极射线比荷的实验装置
飞出极板到荧光屏，匀速直线运动 水平方向： 竖直方向： 竖直方向的总位移：
联立解得：
原子不是组成物质的最小微粒
汤姆孙还发现，用不同材料的阴极做实验，所得的比荷数值是相同的。 这说明了什么？
问题与练习
加在阴极射线管内阴极和阳极之间的电压为
，如果电子
离开阴极表面时的速度为0，试求电子到达阳极时的速度。
问题与练习
一个半径为
的带负电的油滴，处在电场强度等
于
的竖直向下的匀强电场中。如果油滴受到的
库仑力恰好与重力平衡，问：这个油滴带有几个电子的电荷？
已知油的密度为
。
电子的个数为5
通过射线产生的荧光 的位置，可以研究射 线的径迹
汤姆孙的气体放电管
在真空度高的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极。 对于真空度不高的放电管来说，粒子还可能来自管中的气体。
根据带电粒子在电场和磁场中受力的情况， 可以得出组成带负电
汤姆孙的气体放电管
所加磁场方向和大小有何要求呢？ 垂直纸面向外
德谟克利特
每种化学元素都有它 对应的原子… 原子是最微小的不可 分割的实心球体 …
道尔顿
汤姆生的伟大发现
汤姆生发现电子之前人们认为原 子是组成物体的最小微粒，是不 可再分的
汤姆生从对阴极射线等现象的研 究中发现了电子，从而敲开了原 子的大门
那么电子发现的过程是怎样的？
电子的发现
知道阴极射线是由电子组成的，电子是比原子更基本 的物质单元
说明阴极射线不是电磁波，否定了赫兹的说法； 同时也能得到阴极射线的本质是带电粒子流
带电粒子的电荷量与其质量比——比荷（荷质比），是一个重要的物理量。 阴极射线作为一种带电粒子流，它的电性是什么呢？它的比荷又是多少呢
根据带电粒子在电场、磁场中的运动规律，哪些方法可以判断运 动的带电粒子所带电荷的正负号？
电子是原子的组成部分， 它是比原子更基本的物质单元。
汤姆孙
电子发现的意义
电子的发现不只是说明原子是组成物质的最小微 粒，更重要的是对揭示原子结构有重大意义。
电子的发现和X射线的发现、放射现象的发现 并称近代物理的三大发现
汤姆孙因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖。 被科学界誉为“一位最先打开通向基本粒子物 理学大门的伟人”
汤姆孙
电子荷质比的具体数值是
那么电子的电量q和质量m的各 自的具体数值又是多少呢？
密立根
密立根油滴实验
1909~1913年间，美国物理学家密立根通 过“油滴实验”测出了电子电荷的精确值
电子的电量和质量的测定
知道密立根“油滴实验”的测量原理
知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍 知道电子的电量是
质子质量与电子质量的比值
密立根油滴实验更重要 的发现是：电荷是不连 续的，是量子化的，即 任何带电体的电荷只能 使e的整数倍。
问题与练习
汤姆孙是怎样发现电子的？
汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转现象，确定了其本质 是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷；进一步的实验发现 ，不同物质做成的阴极发出的射线粒子都有相同的比荷，说明这 种带电粒子是构成物质的共同成分；用这种粒子的比荷与氢离子 比荷比较，并用实验测出了这种粒子的电荷量与氢离子电荷量相 同，质量又比最轻原子的质量小得多。根据这些，汤姆孙发现了 电子。
①带电粒子在电场中的偏转模型
②带电粒子在磁场中偏转模型
英国物理学家J.J.汤姆孙认为阴 极射线是带电粒子流。
为了证实这点，从1890年起他 进行了一系列实验研究。
汤姆孙的气体放电管
汤姆孙的气体放电管示意图
小孔AB：使由C发出的粒子形成一束细细的射线
带有标尺的荧光屏
阴极C： 发出带电粒子
平行的金属板之间夹有电场
说明不同物质都能够发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。
汤姆孙由实验测得阴极射线粒子比荷是氢离子比荷的近两千倍。 这两种粒子的电量和质量有什么关系呢
猜想一：阴极射线粒子的质 量大小与氢离子质量一样大 ，而电荷却比氢离子大得多 ；
猜想二：阴极射线粒子的电荷量 与氢离子电荷量一样大，而质量 却比氢离子小得多；