Tia Becquerel
Trong lịch sử phát triển vật lý nguyên tử ngoài sự phát hiện hạt electron còn nhiều phát hiện không kém phần quan trọng vào cuối thế kỷ XIX.
Năm 1896 nhà vật lý người Pháp Anfoine Henri Becquerel (1852 - 1908) trong những tình huống thật may mắn đã phát hiện ra một loại bức xạ mới. Sự việc đã xảy ra như sau. Becquerel lúc bấy giờ đang nghiên cứu vấn đề khả năng bức xạ tia Roentgen của các chất lân quang khi được chiếu bởi ánh sáng mặt trời. Nhà vật lý đã chuẩn bị mọi điều kiện cho cuộc thí nghiệm song thời tiết trở nên xấu và Mặt Trời chỉ xuất hiện trong một thời gian ngắn ngủi. Thiết bị của Becquerel gồm một tấm phim đặt giữa một cái khung bằng vải đen và được che phủ bởi một tấm nhôm. Trên tấm nhôm là một hình chữ thập mỏng bằng đồng, trên đó có đặt một viên quặng sunfat kép kali và urani. Vì thời tiết xấu nên Becquerel cất tất cả thiết bị vào ngăn kéo bàn làm việc.
Thời tiết vẫn không tốt lên và Becquerel quyết định tráng tấm phim xem. Thật vô cùng ngạc nhiên Becquerel thấy ảnh rõ nét của hình chữ thập. Như vậy thật không ngờ là để thu được ảnh không cần phải chiếu xạ trước lớp phủ quặng urani bằng ánh sáng Mặt Trời. Sau khi nghiên cứu hiện tượng nhà vật lý đi đến kết luận là tất cả các muối urani, không phụ thuộc từ nguồn gốc nào đều phát ra một loại bức xạ cùng bản chất. Cường độ của bức xạ này chỉ phụ thuộc vào lượng urani chứa trong muối điều này có nghĩa là khả năng phát xạ là một tính chất thuần tuý nguyên tử, đặc trưng của nguyên tố urani.
Năm 1898, vợ chồng Marie Sklodowska - Curie (1867 - 1934) và Pierre Curie (1859 - 1906) đã phát hiện trong các khoáng vật một chất có khả năng phát xạ mạnh hơn cả urani. Họ đặt tên cho chất này là rađi (gốc latinh/ radius = tia). Cũng cùng năm đó họ đưa vào thuật ngữ phóng xạ để chỉ khả năng phát xạ ''tia Becquerel'' mà nhà bác học Becquerel đã tìm ra. Theo định nghĩa của Ernest Rutherford, nghiên cứu tại phòng thí nghiệm nổi tiếng Cavendish, thuộc trường đại học tổng hợp Cambridge về hiện tượng phóng xạ thì ''phóng xạ là một hiện tượng nguyên tử đi kèm với các biến đổi hóa học dẫn đến sự phát sinh chất mới. Những biến đổi này trong lòng nguyên tử, và những nguyên tố phóng xạ phải là có khả năng biến đổi tự phát các nguyên tử. Do đó hiện tượng phóng xạ phải được xem là sự biểu hiện của các quá trình hóa học trong nội bộ nguyên tử”.
Trong những thí nghiệm thực hiện vào những năm l897 – 1899 Rutherford đã phát hiện ra rằng: ''sự phóng xạ của urani là một hiện tượng phức tạp và có ít nhất hai phóng xạ: dạng thứ nhất là phát ra tia anpha (
), tia này dễ dàng hấp thụ và dạng thứ hai là phát ra tia bêta(
) có khả năng xuyên sâu vào vật chất. Năm 1900 nhà bác học người Pháp Paul Ulrich Villard (1860 - 1934) đã phát hiện thêm một thành phần bức xạ thứ ba nữa mà trước đây người ta chưa quan sát được. Các tia bức xạ này không bị từ trưng làm lệch và như vậy bản chất của bức xạ này là sóng điện từ. Bức xạ này có tên là tia gamma (
).
Khi nghiên cứu tia , phát xạ từ những chất phóng xạ khác, Becquerel chứng minh rằng các tia này có vận tốc khác nhau và bị điện trường làm lệch. Sau đó vợ chồng Curie lại chứng minh rằng các tia này mang điện tích âm. Becquerel lại tiến hành những thực nghiệm để xác định điện tích riêng của các hạt . Những thí nghiệm này cho phép khẳng định các hạt này chính là những electron.
Để xác định bản chất của tia Ernest Rutherford đã liên tục tiến hành nhiều thí nghiệm phức tạp. Năm 1903, theo độ lệch của tia trong điện trường và từ trường nhà bác học chứng minh được rằng tia là những hạt mang điện tích dương. Những thí nghiệm cuối cùng cũng do ông thực hiện năm 1909 cho phép ông đi đến kết luận: các hạt chính là các ion heli mang hai lần điện tích cơ bản. Sự phát xạ ra tia và tia nguyên tử, chứng tỏ rằng nguyên tử có một cấu trúc phức tạp.
XÁC ĐỊNH ĐIỆN TÍCH CỦA ELECTRON
Những phép đo chính xác điện tích của electron được tiến hành từ năm 1910 bởi nhà vật lý người Mỹ Robert Andrews Millikan (1868 - 1953). Phương pháp ông sử dụng dựa trên phép xác định điện tích của những giọt dầu rất nhỏ. Những giọt này được phun ra dưới dạng hơi mù giữa hai bản tụ. Khi đi qua lối ra của máy phun xì thì các giọt nhiễm điện nhờ hiện tượng ma sát.
Sự chuyển động của các giọt có thể theo dõi bằng kính hiển vi. Khi hai bản tụ chưa được nối với nguồn điện thì các giọt chuyển động tự do. Vì kích thước của chúng nhỏ nên chúng dần dần rơi đều xuống khi trọng lực tính cả lực Archimedes cân bằng với lực cản của không khí. Nếu tạo ra điện trường giữa hai bản tụ người ta có thể buộc các giọt mù nói trên chuyển động thẳng lên phía trên với vận tốc v. Dùng các tia Roentgen để ion hóa không khí làm thay đổi điện tích các giọt (các giọt này hút các ion có điện tích trái dấu trong không khí) và do đó làm thay đổi vận tốc của hạt.
Quá trình này được lặp lại nhiều lần. Bằng cách xác định gia số vận tốc 
v sau mỗi lần chiếu xạ, có thể tìm ra trị số thay đổi điện tích q của hạt.
Các thí nghiệm của Millikan chứng tỏ rằng: các trị số q luôn là một số nguyên lần của một hằng số. Điều đó có nghĩa là điện tích các hạt chứa một số nguyên lần của một đơn vị điện tích cơ bản, điện tích cơ bản này bằng e = 1,602.10 - l9C và hạt mang điện tích này là hạt electron. Những thí nghiệm chính xác, quan trọng và độc đáo này đã đưa Milllkan đến vinh quang nhận giải Nobel vật lý năm 1923.
ÁNH SÁNG KHÔNG NHÌN THẤY
Từ thời cổ đại, người ta đã biết rằng các tia sáng từ Mặt Trời vừa mang đến ánh sáng, vừa mang theo nhiệt năng mà người ta gắn với những tia nhiệt. Năm 1800, nhà thiên văn và quang học người Anh William Herschel (1738 - 1822) có một phát hiện quan trọng. Khi ông di chuyển một nhiệt kế có độ nhạy cao dọc theo phổ của ánh sáng Mặt Trời, ông quan sát thấy rằng nhiệt độ liên tục tăng dần từ vùng tím của phổ đến vùng đỏ và đạt trị số cực đại nằm sau vùng đỏ, vùng này không nhìn được bằng mắt. Như vậy nhà bác học này đã phát hiện ra bức xạ hồng ngoại.
Năm 1801 nhà vật lý người Đức Johann Wilhelm Ritter (1776 - 1810) tiến hành những nghiên cứu về tương tác hóa học của các vùng phổ khác nhau của ánh sáng lên clorua bạc (chất này trở thành đen dưới tác động của các tia sáng).
Nhà bác học tìm thấy rằng tương tác hóa học của bức xạ mạnh dần từ vùng đỏ đến vùng tím và đạt trị số cực đại ở vùng tử ngoại - vùng phổ này mắt ta không nhìn thấy được. Và như vậy bức xạ tử được phát hiện. Độc lập với Ritter, bức xạ tử ngoại cũng đã được tìm ra vào năm 1801 bởi nhà vật lý và hóa học người Anh William Hyde Wollaston (1766 - 1828). Trong những năm tiếp theo, người ta chứng minh được rằng ánh sáng chính là những sóng điện từ, mỗi màu sắc ứng với một trị số 
nhất định mà nhà bác học kiêm bác sĩ người Anh Thomas Young (1773 - 1829) gọi là bước sóng. Bước sóng dài nhất thuộc về ánh sáng màu đỏ (6500¨) và ngắn nhất thuộc về ánh sáng màu tím (4100¨).
Năm 1895 nhà vật lý thực nghiệm Wilhelm Konrad Roentgen (1845 - 1923) làm việc tại trường đại học Wurzburg cũng như nhiều nhà vật lý khác thời đó tiến hành nhiều thí nghiệm về tia âm cực. Roentgen quan sát được hiện tượng sau: một tấm giấy phủ muối huỳnh quang bari đặt trong ống Crookes phát ra ánh sáng. Sau nhiều thời gian lao động kiên trì và căng thẳng, Roentgen đã phát hiện ra một loại bức xạ mới - đó là những tia X (hay còn gọi là tia Roentgen) hiện ra đúng tại những chỗ mà tia âm cực đập vào trên tấm giấy.
Roentgen chụp một tấm ảnh bọc kín trong một hộp gỗ có nhiều chi tiết trang trí và ông thu được một tấm ảnh với các chi tiết đó. Và ông, lần đầu tiên thu được tấm ảnh X quang của bàn tay và trên tấm ảnh hiện rõ các xương của bàn tay. Tất cả điều đó được trình bày rộng rãi trong giới vật lý và thu hút sự quan tâm của xã hội về triển vọng sử dụng tia X trong y học. Tính chất của tia X đã gây một ấn tượng mạnh mẽ: các tia này xuyên qua cơ thể con người và thậm chí xuyên qua cánh cửa đóng kín của những tủ sắt lớn.
Các nghiên cứu của Roentgen chứng tỏ rằng tia X không bị lệch vì từ trường và như vậy không phải là dòng các hạt. Chỉ sau hai thập kỷ, qua nhiều thí nghiệm, người ta mới biết được rằng tia Roentgen, cũng như ánh sáng, đều có bản chất điện từ. Điều khác biệt của tia X với ánh sáng là tia X có bước sóng nhiều lần nhỏ hơn ánh sáng thường - khoảng 10-8 đến 109cm. Tia X chia ra làm hai loại: loại cứng và loại mềm. Loại cứng có bước sóng ngắn và khả năng xuyên sâu lớn hơn còn loại mềm thì dễ dàng bị hấp thụ hơn bởi hầu hết các chất.
Qua quá trình nghiên cứu tia X, người ta còn tìm thấy hai cách phát sinh tia X: bức xạ hãm và bức xạ đặc trưng. Trong cách thứ nhất, tia X phát sinh khi electron bị làm chậm trong bia vật chất và không phụ thuộc vào vật chất của bia. Cường độ của bức xạ hãm giảm nhanh ở vùng bước sóng ngắn.
Khi năng lượng của electron trong quá trình va chạm với bia, đạt đến một tần số tới hạn nào đó (phụ thuộc vào chất tạo nên bia), thì trên phông của phổ liên tục xuất hiện những điểm cực đại. Các điểm cực đại này xác định bức xạ đặc trưng gồm những vạch thẳng đứng riêng rẽ, cách rời nhau và khác nhau đối với các chất. Bức xạ này chứng tỏ rằng nguyên tử được cấu tạo một cách không đơn giản tí nào.
