他的实验都是用所谓的阴极射线管进行的，所以首先我将尝试解释它是什么以及它是如何工作的。
阴极射线管是一个中空密封的玻璃管，它处于真空状态（所有的空气都被吸出）。
在一端内部是电灯丝（在该实验中实际上称为阴极），就像灯泡内的灯丝一样。另一端是荧光屏，就像一个老式的电视屏幕。
您将电流通过灯丝并开始发光。同时将灯丝和荧光屏与电源连接在一起。
这会在屏幕和灯丝之间产生电场 - 如果屏幕是正的，那么来自灯丝的电子将流向屏幕，使其发光。
（很难解释它是如何在没有画图的情况下连接起来的！把它想象成灯丝连接到电池 - 它会发光就像一个灯泡但不是那么明亮。然后再连接第二块电池（+ ）终端连接到屏幕，（ - ）终端连接到灯丝。实际上功率需要非常高，所以你会使用电源转换为直流电
在汤姆森开始工作的时候，屏幕上观察到的光芒是神秘的，没有人知道它是什么。他们知道某种光线来自阴极（灯丝）并且阴极也会发出某种负电荷，因为电流在屏幕和阴极之间的电路中流动。
在汤姆森的第一次实验中，他想看看他是否可以将负电荷从光线中分离出来。他知道带电的物体可以被磁铁偏转（迈克尔法拉第发现了这个并且是他的电磁学理论）。
汤姆森设置了他的阴极射线管，但是在射线路径上方放置了一块磁铁。他发现光线弯曲，负电荷弯曲完全相同。
在他的第二个实验中，他想看看光线是否会在电场存在的情况下弯曲，这就像你对带电粒子所期望的那样。他发现光线确实弯曲了，并且朝向负电荷的预期方向。这很重要，因为它表明光线与光束不同。光不会被电场或磁场弯曲。
在他的第3次实验中，他想看看他是否可以测量质荷比（质量除以电荷量）。为此，他测量了光线被磁场偏转了多远。他发现质荷比比氢离子（H +）低一千多倍，这表明颗粒很轻或带电很高。
它们实际上非常轻，携带与氢离子相同的电荷量，但完全相反，因为它们是负的。