約瑟夫·湯姆森從哪一年開始研究陰極射線?
1890年
英國物理學家、劍橋大學卡文迪許實驗室的約瑟夫·湯姆森自1890年起開始研究陰極射線，他在1897年重做了赫茲的實驗，但精細程度上有相當大的提高：他使用了真空度更高的放電管和更強的電場。實驗中他觀察到了電場中穩定的偏轉，並利用測量的偏轉角度計算了這種未知粒子的電荷質量比，這個測量值不依賴於電極的材料和氣體的成分。湯姆森等人又測定了這種粒子所帶的電量，發現其與氫離子的帶電量相同。其後湯姆森又採用類似方法研究了光電效應中的光電流和熱電發射效應中的電流，發現它們也都是由相同粒子組成的。這些事實加上法國物理學家亨利·貝可勒爾對β射線成分的研究結果，證明這種粒子普遍存在於電流中，並且是比原子更小的組成單元。湯姆森採用「電子」這個名稱來稱呼這種粒子，電子是人類發現的第一個基本粒子，它的發現改變了長久以來人們認為原子不可分的傳統觀念。
從1895年德國物理學家威廉·倫琴發現X射線開始，物理學界在短短十年間誕生出很多前所未有的研究發現，包括天然放射性、塞曼效應、電子、α和β射線、放射性元素釙和鐳、電子質量隨速度增長等。其中X射線和電子的發現都可以追溯至人們在真空放電管內所做的真空放電實驗，這种放電現象被稱作陰極射線。1895年11月8日，時為德國維爾茨堡大學校長的倫琴在進行陰極射線的實驗時，觀察到放在射線管附近塗有氰亞鉑酸鋇的屏上發出的微光，最後他確信這是一種尚未為人所知的新射線。1895年12月28日他完成了初步的實驗報告《一種新的射線》並發表於《維爾茨堡物理醫學學會》上。為了表明這是一種新的射線，倫琴採用表示未知數的X來命名。倫琴為此獲得了首屆諾貝爾物理學獎，不過他很長時間都沒有弄清這種新射線的本質，直到1912年德國物理學家馬克斯·馮·勞厄通過晶體繞射的方法確定了X射線是一種頻率很高的電磁波，而後來英國物理學家亨利·莫斯利則指出X射線產生於原子內部內層電子的量子躍遷。
1820年，漢斯·奧斯特在課堂做實驗時意外發現，電流能夠偏轉指南針的方向，演示出電流周圍會生成磁場，即電流的磁效應。稍後，安德烈-瑪麗·安培對於這現象做定量描述，給出安培力定律與安培定律。他們兩個人的研究成果成功地將電與磁現象連結在一起，共稱為電磁現象。應用這理論，可以製作出來磁性超強勁於天然磁石的電磁鐵。1827年，格奧爾格·歐姆發展出一套精緻的數學理論來分析電路。1831年，麥可·法拉第與約瑟·亨利分別獨立地發現了電磁感應──磁場的變化可以生成電場。1865年，詹姆斯·馬克士威將電磁學加以整合，提出馬克士威方程組，並且推導出電磁波方程式。由於他計算出來的電磁波速度與測量到的光速相等，他大膽預測光波就是電磁波。1887年，海因里希·赫茲成功製成並接收到馬克士威所描述的電磁波。馬克士威將電學、磁學與光學統合成一種理論。1859年，德國物理學家尤利烏斯·普呂克將真空管兩端的電極之間通上高壓電，製成陰極射線。物理學者發現，陰極射線是以直線傳播，但其傳播方向會被磁場偏轉。陰極射線具有可測量的動量與能量1897年，約瑟夫·湯姆森做實驗證實，陰極射線是由帶負電的粒子組成，稱為電子，因此他發現了電子。十九世紀早期見證了電磁學快速蓬勃，如火如荼的演進。到了後期，應用電磁學的先進知識，電機工程學開始了一段突破性的發展。例如，亞歷山大·貝爾發明了電話、湯瑪斯·愛迪生設計出優良的白熾燈和直流電力系統、尼古拉·特斯拉發展完成感應電動機和發現交流電、卡爾·布勞恩改良成功裝置在顯示器或電視機裏的陰極射線管。由於這些與其他眾多發明家所做出的貢獻，電已經成為現代生活的必需工具，更是第二次工業革命的主要動力。
與此密切相關的問題是，什麼才算是一個好的科學解釋。除了提供對未來事件的預測，社會往往需要科學理論為經常發生或已經發生的事件提供解釋。哲學家們對「一個科學理論成功地解釋了一個現象」以及「一個科學理論具有解釋力」之說法所憑依的標準進行了調查研究。演繹-律則模型是一個早期的，有影響力的科學解釋的理論。它說，一個成功的科學解釋必須能從一個科學定律推斷出某個現象的發生。這種觀點受到了很多的批評，導致人們想出幾個普遍承認的反例。如果待說明事物不能從任何律則推導出，這時候澄清「科學解釋」是什麼意思就特別具有挑戰性。韋斯利·薩爾蒙發展了一個模型，其中一個好的科學解釋必須和要解釋的結果在統計學上相關。其他人則認為，一個好的解釋的關鍵，是能統一不同的現象或能提供因果機制。