目前沒有哪個有質(zhì)量的粒子的速度可以比得上光速.
所以,電子的速度一定比光速低.
原子內(nèi)（不是原子核內(nèi)!原子核內(nèi)沒有電子）見下面的（二）
為了說明清楚,干脆全都列出以供參考.
一、陰極射線的速度

高中物理第三冊（選修本）,在《磁場》一章中提到陰極射線是由帶負
電的微粒組成,即陰極射張就是電子流．讓這些電子流垂直進入互相垂直的
勻強電場和勻強磁場中,改變電場強度或磁感應強度的大小,使這些帶負電
微粒運動方向不變,這時電場力eE恰好等于磁場力eBv,即eE=eBv,從而得出
電子運動速度v=E/B.1894年湯姆遜利用此方法測得陰極射線的速度是光速的
1/1500,約2×105米/秒．

二、電子繞核運動速度
高中物理第二冊,在原子核式結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)中,提到電子沒有被原子核吸
到核上,是因為它以很大的速度繞核運動,這個速度有多大呢?按玻爾理論,
氫原子核外電子的可能軌道是rn=n2r1,r1=0.53×10-10米.根據(jù)電子繞核運
動的向心力等于電子與核間的庫侖力,可計算電子繞核的速度
v=((ke2)/(mr1))1/2 ,
代入數(shù)據(jù)得v1=2.2×106米/秒,同理可得電子在第二、第三能級上的運動速度
v2=1.1×106米/秒;v3=0.73×106米/秒．從以上數(shù)字可知,電子離核越運其速
度越?。?br/>三、光電子速度
在光的照射下從物體發(fā)出電子的現(xiàn)象叫做光電效應．發(fā)射出來的電子叫光
電子,光電子的速度有多大呢?根據(jù)高中物理第二冊（必修）,由愛因期坦光
電效應方程mv2/2=hυ-W,可以計算出電子逸出的最大速度,如銫的逸出功是
3.0×10-19焦,用波長是0.5890微米的黃光照射銫,光電效應方程與υ=c/λ
聯(lián)立可求出電子從銫表面飛出的最大初速度vm=((2/m)·((ch/λ)-W))1/2,代數(shù)
字得vm=2.9×105米/秒．如果用波長更短的光照射銫,電子飛出銫表面的速度還
會更大．從而得知,不同的光照射不同的物質(zhì),發(fā)生光電效應時電子飛出的最大
速度也不同．

四、金屬導體中自由電子熱運動的平均速率

因為自由電子可以在金屬晶格間自由地做無規(guī)則熱運動,與容器中的氣體分
子很相似,所以這些自由電子也稱為電子氣．根據(jù)氣體分子運動論,電子熱運動
_
的平均速率v=((8kT)/(πm))1/2,式中k是玻耳茲常數(shù),其值為1.38×10-23焦/開,
m是電子質(zhì)量,大小為0.91×10-30千克,T是熱力學溫度,設t=27℃,則T=300K,
_
代入以上公式可得v=1.08×105米/秒．
五、金屬導體中自由電子的定向移電速率
_
設銅導線單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,電子定向移動為v,每個電子帶電
_
量為e,導線橫截面積為S．則時間t內(nèi)通過導線橫截面的自由電子數(shù)N=nvtS,
_ _ _
其總電量Q=Ne=nvtSe．根據(jù)I=Q/t得v=I/neS,代入數(shù)字可得v=7.4×10-5米/秒,
即0.74毫米/秒．
從以上數(shù)據(jù)可知,自由電子在導體中定向移動速率（約10-4米/秒）比自由
電子熱運動的平均速率（約10105米／秒）少約1/109倍．這說明電流是導體中
所有自由電子以很小的速度運動所形成的．這是為什么呢?金屬導體中自由電
子定向移動速度雖然很小,但是它是疊加在巨大的電子熱運動速率之上的．正
象聲速很小,如將聲音轉(zhuǎn)換成音頻信號載在高頻電磁波上,其向外傳播的速度
等于光速（c=3×108米/秒）．電流的傳導速率（等于電場傳播速率）卻是很大
的（等于光速）．

六、自由電子在交流電路中的運動速率
當金屬中有電場時,每個自由電子都將受到電場力的作用,使電子沿著與
場強相反的方向相對于晶格做加速的定向運動．這個加速定向運動是疊加在自
由電子雜亂的熱運動之上的．對某個電子來說,疊加運動的方向是很難確定的．
但對大量自由電子來說,疊加運動的定向平均速度方向是沿著電場的反方向．
電場大小變化或電場方向改變,其平均速度大小和方向都變化．對50赫的交流
電而言,可推導出自由電子的定向速度v=-(eεmτ/m)sin(t-ψ),τ為自由電
子晶格碰撞時間,其數(shù)量級為10-14秒．所受到的合力
F=-2eεmsin(ψ/2)cos(ωt-ψ/2),
即電子所受的力滿足F=-kx．這說明自由電子在交流電路中是做簡諧運動．其電
子定向運動的最大速率為：

vm=eεmτ/m≈10-4米/秒,振幅約為10-6米．

七、打在電視熒光屏上的電子速度

高中物理第二冊《電場》一章中提到示波管知識,其實電視機與示波管的
基本原理是相同的,故電子在電視熒光屏上的速度,也可根據(jù)帶電粒子在勻強
電場中的運動規(guī)律mv2=eU求出．以黃河47cm彩電為例,其加速電壓按120伏計算,
電子打在熒光屏上的速度v=(2eU/m)1/2,代入數(shù)字得v=6.5×106米/秒．

八、打在對陰極上的電子速度
高中物理第二冊第236頁,在講授倫琴射線產(chǎn)生時說：“熾熱鎢絲發(fā)出的電
子在電場的作用下以很大的速度射到對陰極上．”設倫琴射線管陰陽兩極接高壓
為10萬伏,則電子在電場力作用下做加速運動,求其速度用mv2=eU公式顯然是不
行的．因為電子質(zhì)量隨其速度增大而增大,故需用相對論質(zhì)量公式代入上式求出,

即
mv2/(2×(1-v1/2/c1/2)1/2)
．
代入數(shù)字得v=6.5×106米/秒．

九、射線的速度
高中物理第二冊天然放射性元素一節(jié)中說到,研究β射線在電場和磁場中
的偏轉(zhuǎn)情況,證明了β射線是高速運動的電子流.β射線的貫穿本領很強,很
容易穿透黑紙,甚至能穿透幾毫米厚的鋁板．那么β射線的速度有多大呢?法
國物理學家貝克勒耳在1990年研究β粒子時的方法,大體上同湯姆遜在1897年
研究陰極射線粒子的過程相同．通過把β射線引入互相垂直的電場和磁場,貝
克勒耳測算出了β粒子的速率接近光速（c=3×108米/秒）

十、正負電子對撞的速度

高中物理第三冊（選修）第239頁說到：“我國1989年初投入運行的第一臺
高能粒子器---北京正負電子對撞機,能使電子束流的能量達到28+28億電子伏．”
那么正負電子相撞的速度有多大呢?根據(jù)E=m0v2/(2×(1-v1/2/c1/2)1/2)即可求出
V=2.98×108米/秒．可見其速度之大接近光速（光速取3×108米/秒）．

十一、轟擊質(zhì)子的電子速度
高中物理第三冊P236提到“為了探索質(zhì)子的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使用了200億電子伏
的電子去轟擊質(zhì)子．”這樣的高能電子是利用回旋加速器得來的．電子的速度同
樣可用
E=m0v2/(2×(1-v1/2/c1/2)1/2)

來計算,代入數(shù)字得2.999×108米/秒,此速度極接近光速．

通過以上討論可知,在各種不同情況電子的速度大小各異,但電子運動的速
率永遠不能等于光速,更不能大于光速,只可能接近光速．1901年德國物理學愛
考夫曼用鐳放射出的β射線進行實驗時,發(fā)現(xiàn)了電子質(zhì)量隨速度變化而變化的現(xiàn)
象,當電子速度接近光速時其質(zhì)量急劇增加．1905年愛因斯坦發(fā)表了狹義相對論,
他提出：物體的質(zhì)量不是固定不變的,它隨物體運動速度的增大而增大．當物體
運動速度 （c為光速）時,其運動質(zhì)量為靜止質(zhì)量的1.7倍,當物體運動速度
v=0.8c時,其運動質(zhì)量為靜止質(zhì)量的3.1倍．28億電子伏的電子其運動質(zhì)量是靜止
質(zhì)量的8.77倍．200億電子伏的電子其運動質(zhì)量是靜止質(zhì)量的1224倍．
參考資料：http://www.zb.edu.sh.cn/wuli-kg/wu1/aaa/07/01/J0700000406.htm