L物理学与人类文明.ppt

从宇宙到夸克;第四章 微观世界探幽 ;;;;物质;微观世界的发现之旅;1895年德国物理学家伦琴发现X射线， 1896年，法国物理学家贝克勒尔发现放射性， 1897年英国物理学家汤姆逊，发现了电子，;4.1.0 、X 射线的发现 X 射线的发现也是起源于对阴极射线的研究 德国维尔茨堡大学校长、物理学家伦琴于1895年11月8日，在做放电管实验时，为了避免可见光的影响，他用黑 纸将放电管包起来，而且在 暗室中进行实验，他意外地 发现在离管一米以外的涂有 荧光物质的屏上闪耀着微弱 的青绿色的荧光。; 12月22日，伦琴 的夫人来到实验室， 伦琴让夫人把左手放 在用黑纸包着的照相 底片上，然后用X射 线照射，为她拍摄了 一张带着戒子的左手 手指骨骼照片，这是 历史上第一张X光照片。; 1895年12月28日伦琴写出了一篇论文《论一种新的射线》??文章详细总结了新射线的性质： 新射线来自于被阴极射线击中的固体，固体元素越重，产生出来的新射线越强； 新射线是直线传播的，不被棱镜反射和折射，也不被磁场偏转； 新射线对所有物体几乎都是透明的； 新射线可使荧光物质发光，使照相底片感光，当把手放在放电管和荧光屏之间时，由于肌肉对新射线的吸收比骨质弱得多，屏上便可看到手指的骨骼。 ; X 射线这个名称也是伦琴最先采用的，他在给孔特的信中说：“我终于发现了一种光，我不知道是什么光，无以名之，就把它叫做 X 光吧”，后人为了纪念他，又把它称为“伦琴射线”。 伦琴的发现震惊了整个科学界，许多物理学家转向研究 X 射线，反应之迅速和强烈是物理学史上罕见的，仅1896年一年内，关于X射线研究的论文达1000多篇。 ;在X射线发现3个月后，维也纳医院中首次利用X射线对人体进行拍片; 半年后，英国出版了第一本研究X射线的专业杂志——《Ｘ射线临床摄影资料》; 此后，J. J. 汤姆逊和卢瑟福证实X射线能使气体电离； 1912年德国物理学家劳厄用晶体作光栅，得到 X 射线衍射图，证明 X 射线是一种波长很短（约在10–10–2 ?之间）的电磁波，同时证明了晶体具有空间点阵，劳厄因此获得了1914 年度诺贝尔物理奖。 ; 1858年德国物理学家普鲁克利用盖斯勒放电管研究气体放电时发现了对着阴极的管壁上出现了美丽的绿色光辉； 1876年德国物理学家哥尔德斯坦证实这种绿色光辉是由阴极上所产生的某种射线射到玻璃上产生的，他把这种射线命名为“阴极射线”。 法国物理学家大多认为阴极射线是一种电磁波，英国物理学家则认为是一种带电粒子流，这一争论持续了一、二十年，促使许多物理学家进行很有意义的实验，推动了物理学的发展，这场争论最后由J.J.汤姆逊解决了。 ;实验;?重复赫兹电场偏转实验——得知电子运动速度200km/s——需要加大电场强度。;三、电子的荷质比; J. J. 汤姆逊，1856年12月18日生于英国，1884年任卡文迪许实验室教授，这个实验室在他的领导下，成了全世界引人注目的物理实验中心，世界各地的科学家常来这里开展研究工作，其中有八位后来获得诺贝尔奖，如卢瑟福、威尔逊、巴克拉）、G. P. 汤 姆逊等，如后表所 示，这八位获奖者 是他直接培养过的， 卡文迪许实验室获 得诺贝尔奖的共有 25人次。 ; 电子的发现再一次否定了原子不可分的观念，电子是第一个被发现的微观粒子，电子的发现对原子组成的了解起了极为重要的作用。 J. J. 汤姆逊由于发现电子而于1906年荣获诺贝尔物理学奖，J. J. 汤姆逊被誉为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。 电子的发现在科学技术上诱发了电子时代的来临，1904年，A.弗莱明发明了二极电子管，1906年，L.德弗莱斯特(L.de Forest)发明了三极管。真空管的发明，使电力通讯、控制和自动化生产很快发展。晶体管集成电路的发明，使人类进入微电子科技时代。 ;3、放射性的发现 在X射线发现不久，贝克勒尔对一种称为硫酸双氧铀钾的荧光物质进行了研究，他把这种铀化合物放在用黑纸包起来的照相底片上，然后放在太阳光下曝晒几小时，把底片取出来进行冲洗，他发现了“荧光物质在底片上的黑色轮廓”，他又在荧光物质和纸之间放一块玻璃，继续 进行试验，也得到了同样的结 果。这就是最早发现的放射性 现象，铀是贝克勒尔发现的第 一个放射性元素。; 法国科学泰斗彭加勒在阅读伦琴发现X射线的