X射线的发现促进了电子的发现。电子的发现可以说是40年阴极射线研究的直接结果，也最终让我们发现了阴极射线的本质。
什么是阴极射线？德国和英国物理学家就这个问题发生了激烈的争论。赫兹在1892年声称，阴极射线不能是粒子，而只能是以太波。所有德国物理学家都同意这一观点。但以克鲁克斯为代表的英国物理学家坚持认为阴极射线是一种带电粒子流。1895年，法国物理学家佩兰通过将阴极射线进入法拉第笼（屏幕）的实验，支持了阴极射线是带负电粒子流的观点，但他认为这种粒子是气体离子。
1897年，英国物理学家汤姆逊在佩兰工作的基础上，吸取射线研究成果，对阴极射线进行了定性和定量的研究。当时，有人反驳佩兰的实验，认为他没有提供从阴极发出的带负电的微粒同阴极射线路径相同的证据，汤姆逊也认为佩兰的实验给以太说留下了漏洞。于是设计了一个巧妙的实验装置，证明阴极射线在电场和磁场作用下同带负电的粒子路径相同，这无可辩驳地证明了阴极射线是负电荷粒子组成的。
汤姆逊通过阴极射线在磁场和电场中的偏转，从而得出阴极射线粒子的质量与电荷的比值（m/e，即荷质比的倒数），其数值大约是氢离子的千分之一。同时，他还观察到，阴极射线粒子的荷质比是不变的，无论是改变放电管中气体的成分还是改变阴极材料。这表明来自不同物质的阴极射线粒子是相同的。根据这些事实，结合勒纳德的实验，汤姆逊得出结论，阴极射线粒子比原子小，认为这些粒子必然是建造所有化学元素的物质，即所有化学原子的共同组成部分。
虽然汤姆逊得出的结论有充分的基础，但这毕竟是一个推论，因为阴极射线粒子的质荷比是氢离子的千分之一还有两种可能，可能电荷（e）很大，也可能质量（m）很小。为了获得更直接的证据，汤姆逊和他的学生在1898年用云雾法测量阴极射线粒子的电荷与电解中氢离子带来的电荷相同，这直接证明了阴极射线粒子的质量只有氢离子的千分之一。他把这种构成一切原子的粒子叫做微粒，后来改名为电子（这个名词是由爱尔兰物理学家斯托尼于1891年提出的，当时只用于表示电荷的最小单位基元）。早在1874年，斯托尼就根据法拉第电解定律提出了基元电荷的概念，并计算出其值为3×10-11**静电单元。
汤姆逊的研究成果在1897年4月底的第一次公开报告中公布，可能由于太新颖，它的重要性并没有立即被人们所认识。但在很短时间内也引发了强烈的反响，他领导的卡文迪许实验室自此成为世界上最引人注目的物理实验中心。
2000多年来原子被认为是所有物质的不可分割的基元的传统观念自此被打破，向原子内部进攻和“分裂原子”也成为了世纪交替时期科学领域中振奋人心的口号。
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