第五章 打开微观世界的三大发现.ppt

* 第五章 打开微观世界的三大发现 经典物理学经过三百多年的发展，到19世纪末已经有了完整的体系，在应用的推广上也硕果累累。 著名物理学家开尔文就说:“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这所大厦。” 开尔文的话代表了不少物理学家的固步自封的思想。 1.经典物理学的危机 然而，正是在这个时候， 物理实验有了重大发现，打破了沉闷的空气，向物理学家的自满情绪提出挑战! 物 理 革 命 的 新 曙 光 “江山代有才人出， 各领风骚数百年。” 妙手偶得 19世纪末，阴极射线的研究正方兴未艾，德国的维尔芝堡大学，治学严谨的伦琴（1845-1923）教授，也致力于这个问题的研究。 伦琴像 2.神秘之光——X射线 1895年11月8日晚,伦琴用黑的厚纸板把阴极射线管子包起来，意外地发现1米以外的荧光屏在闪光，而这绝不是阴极射线，因阴极射线穿不透玻璃，只能行进几厘米远。 早期的X射线装置图 伦琴断定这是一种新射线，一种从未曾记载过的东西。伦琴用它拍出了一张肉淡骨浓的手掌照片，有人用它鉴别古画，一时引起轰动，伦琴将这具有非凡魅力的射线命名为“X”射线。 伦琴夫人手指骨的X射线照片 X 射线 冷却液 金属靶 克鲁斯克管 X射线装置 对本质的探求 伦琴不满足于发现“X”光，还想进一步了解其本质。1895年12月28日，向物理医学学会提出《论一种新的射线》报告，在三个月被印行了五次，第五版同时用英、法、意、俄等文印出。 1896年3月送出第二篇——《论一种新的射线（续）》。 1897年3月又送出第三篇——《关于X射线性质的进一步观察》。 ??1、 X射线在空气中的射程有2米多而且是直线传播的，不反射也不会折射； ?? ??2、 外界磁场不会使X射线发生偏转； ??3、 X射线来自克鲁克斯管的对阴极，即接受阴极射线轰击的那个电极； ?? ??4、 X射线具有非常强的穿透性. X射线的性质 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有哪些信誉好的足球投注网站的未知领域。 伦琴射线发现的意义 物 理 革 命 的 新 曙 光 　　有15项诺贝尔的课题与X射线有关，涉及20多位科学家 劳厄：X射线衍射，1914年获奖 布拉格父子：X射线分析晶体结构，于1915年获奖 康普顿散射，1927年获奖 生物学家沃森和物理学家克里克，用X射线方法获得DNA分子结构的实验数据，发现DNA螺旋结构，1962年获奖 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。 1880年，哥尔斯坦（德） 1887年，克鲁克斯 1890年，古兹比得（美） 1895年，斯密施（英） 严谨的科学态度所结出的丰硕之果 1901年，伦琴获首届诺贝尔物理奖，他是当之无愧的。 诺贝尔物理奖章图 3 电子的发现 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。 冷却液 金属靶 克鲁斯克管 德国物理 学家的以太说 1858年普吕克尔(Julius Pliicker，1801—1868)在观察放电管中的放电现象时发现管壁发出绿色的荧光。 1876年，哥尔茨坦(Etigen Goldstein，1850—1930)认为这是从阴极发出的某种射线，并命名为阴极射线。他根据这一射线会引起化学作用的性质，判断它是类似于紫外线的以太波。 在1887年曾发现电磁波的赫兹，把阴极射线看成是电磁辐射，支持以太说。这样就形成了以太说。 英国物理学家的粒子说 1871年，瓦尔利(C．F．Varley，1828—1883)从阴极射线在磁场中受到偏转的事实，提出这一射线是由带负电的物质微粒组成的设想。 克鲁克斯(William Crookes，1832—1919)和舒斯特赞同这一设想。 于是在19世纪的后30年，形成了两种对立的观点：德国学派主张以太说，英国学派主张带电微粒说。双方争持不下，谁也说服不了谁。 争论的终结者：英国剑桥大学卡文迪什实验室教授J．J．汤姆生(Joseph John Thomson，l856—1940)。 1）直接测阴极射线携带的电荷。 J.J.汤姆逊像 2）使阴极射线受静电偏转。 3）用不同方法测阴极射线的荷质比。 荷质比都是e／m～1011库仑／千克 以《论阴极射线》为题发表论文，其中写道(J．J Thomson，Phil．Mag．(5)44，1897，p.293．) “阴极射线的载荷子比起电解的氢离子，m／e值小得多。m／e小的原因可能是m小，也可能是e大，或两者兼而有之。我想，阴极射线的载荷子要比普通分子小。这可从勒纳德的结果看出。” 1899年，J．J汤姆生