精彩简明物理学史(34860字)(8)

2019-03-22 11:43

3.伦琴射线发现的意义

由于X射线与原子中内层电子的跃迁有关,这说明了物理学还存在亟待搜索的未知领域。

X射线本身在医疗、研究物质结构等方面都有很多的实用价值。 三、严谨的科学态度所结出的丰硕之果

都曾观察到过X射线的现象,但未深究,错过了机会。而伦琴善于观察,精心分析,因此他发现了“X”光。

1901年,伦琴获首届诺贝尔物理奖,他是当之无愧的。

第二节 发现电子的——J·J·汤姆逊

一、对阴极射线的众说纷纭

19世纪末,阴极射线是一个热门话题,有人认为这是一种以太波,有人认为是一种电磁波,而第一个确认它是粒子流,并由此发现基本粒子——电子的是J·J·汤姆逊。 二、J·J·汤姆逊(1856-1940)的研究

J·J·汤姆逊曾任剑桥大学卡文迪什实验室主任,属于“弦丝挂、火漆封”派。培养的学生有卢瑟福、玻尔、威尔逊等多人,荣获诺贝尔奖。

J·J·汤姆逊于1897年4月30 日在英国皇家学院作了“阴极射线”的报告,正式宣布发现了阴极射线的本质。在以后的不断研究中,他进一步指出,原子不是不可分割的,这些粒子应具有相同的质量并带有相同的负电荷。 1899年,J·J·汤姆逊正式将其命名为电子。

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三、意义

1.宣告了原子是可分的。

2.为进行电子和原子的研究开创了新的实验技术。 J·J·汤姆逊于1906年获诺贝尔奖。

第三节 天然放射性的发现

一、铀盐的放射性的发现 1.贝克勒尔 (1852-1909)

生长在法国巴黎,家庭中有许多学者。祖父和父亲都是固体磷光专家,从事研究工作有60年的历史,贝克勒尔早期从事光学研究,43岁开始研究放射现象。 2.铀盐的实验

伦琴的发现,使贝克勒尔联想到,天然物体是否也能产生X光那样的放射现象呢?由于有着家庭的背景,贝克勒尔捷足先登,从诸多发光物体中,最后选择到铀盐。最初他认为是由太阳激发铀盐的荧光,但是,由于天连续阴雨绵绵,贝克勒尔不得不把用黑纸包的感光底片与铀盐一起锁进了抽屉,结果底片仍旧被铀盐感光了,铀元素自身也能产生辐射的现象,再一次引起了人们的关注。 3.意义

贝克勒尔射线的发现,是人类第一次发现某些元素自身也具有自发辐射现象,引起了人们对原子核问题的关注。 贝克勒尔获1903年诺贝尔奖。 二、钋和镭的发现

我追求的是一种创造之乐,这才是永远的幸福。 ——居里夫人 1.居里夫人(1867-1934)

波兰中学毕业,获金质奖章,由于波兰当时女子不能上大学,做了8年家庭教师,筹了费用,于1891年到巴黎大学学习。1893年获物理硕士学位。1894年与法国物理学家皮埃尔·居里相恋。1903年获诺贝尔物理奖,1911年获诺贝尔化学奖。

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2.钋的发现

居里夫人认为:不应只有一种元素能自发辐射,其他元素是否也有同样的性质?

她进行了艰苦的提炼工作,终于从铀矿渣中提炼出了钋,它比纯铀放射性强400倍!

1898年7月,为纪念自己的祖国波兰,居里夫人宣布这种元素为“钋”。 居里夫人自传中写到:“为达到这样的目的,设备是极其简陋的,——我们没有资金,没有适宜的实验室,没有任何帮助,就好像平地起家一样。” 3.镭的发现:1898年12月,居里夫人又宣布发现了镭(radium)! 有人不相信:“镭的原子量是多少?镭在哪里?”

镭矿渣非常贵,奥地利送了一吨,在低矮的棚屋里,居里夫妇工作了四年,在1902年,终于从8吨矿渣中提炼出0.1克的镭盐,从中找到了两根特征光谱线,并宣布镭的原子量为225! 4.科学属于全人类

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镭可以治狼疮和癌肿,0.1克镭就值75万金法郎!一个美国公司想收买专利,都被生活并不富裕的居里夫妇谢绝了。

他们认为:我们发现了科学,又把它据为己有,这违反科学精神,再说镭能治病,我们就更应该无条件地献出它的秘密!然而,居里夫人由于长期接触放射性物质,患上了恶性贫血症,她的丈夫和战友居里1906年死于车祸,居里夫人在精神打击和身体折磨的双重压力下,仍然初衷不改,献身于科学事业。她的高风亮节,赢得了人们的敬重。 三、α、β、γ射线的发现

由于镭的引人瞩目的放射性,卢瑟福等科学家对镭的放射性进行了研究。 1.卢瑟福(1871-1937) 发现了:

α射线(即氦核的离子流) β射线(即高速的负电离子流)

2.法国人维拉德:发现γ射线是一种波长极短的电磁波,比X射线的波长还要短。 四、原子核物理学的兴起

原子核物理学起源于放射性的研究!

1896-1932年,是核物理学的前期,1933年中子发现,核物理学诞生,核能的开发利用,大大促进了核物理和高能物理的发展。

从1895到1897年,出现的三大发现,揭开了物理学革命的序幕,给予物理学界的刺激是兴奋的,它标志着物理学的研究由宏观进入到微观。尽管充满着疑惑和争论,但也预示着希望。

列宁曾谈到,现代物理学是在临产中,它正在产生辩证唯物主义。

第七章 量子理论的建立

第一节 紫外灾难和普朗克的量子假说

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上一代人能取得自然知识的如此神奇进展,应归功于人们从传统思想束缚下获得的这一解放。 ——玻尔 一、紫外灾难

19世纪末,由于冶金等各方面的需求,人们急于知道辐射强度与光波长之间的函数关系。单靠实验逐一找对应点的方法,犹如钝刀子割肉。当时维恩和瑞利-金斯分别发表了两个公式,试图解决这一问题。 1.辐射强度随波长变化的规律图

2.维恩定律

???,T??B?3e?A?/T

ρ是辐射能密度,ν是频率,T是温度。 在短波区和实验结果符合,而在长波区不符。 3.瑞利——金斯定律

8??2???,T??3?KT

C 在长波区和实验结果符合,而在短波区不符。而且当波长接近紫外时,计算出的能量为无限大!

但瑞利——金斯等人得出的共识,是根据经典物理的理论严密推导的,瑞利和金斯也是物理学界公认的治学严谨的人,理论值与实验值在短波区的北辙南辕,使人们不得不称之为“紫外灾难”。 紫外灾难也就是经典物理的灾难。 二、普朗克独步一时的研究

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