19世纪末物理学的三大发现

19世纪末物理学的三大发现摘要：X射线发现的意义1、X射线的发现使人们认识的“电磁波谱”朝着短波方向拓广了一大段。为后来的科学研究打下了基础：2、X射线技术被广泛应用于生物学领域：3、X射线也用于军事。放射性发现的意义电子发现的意义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。关键字：X射线放射性电子著名物理学家开尔文说:“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。”但这种固步自封的思想很快被打破。19世纪末物理学的三大发现（X射线1895年、放射线1896年、电子1897年），揭开了物理学革命的序幕，它标志着物理学的研究由宏观进入到微观，标志着现代物理学的产生。列宁曾谈到，现代物理学的临产诞生了辩证唯物主义。一、1895年，妙手偶得之的“Ｘ”射线（一）X射线的发现1895年11月8日晚,德国的维尔芝堡大学的伦琴用黑的厚纸板把阴极射线管子包起来，意外的发现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。伦琴断定这是一种新射线，用它拍出了一张手掌照片，一时引起轰动。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。很多人都曾观察到过Ｘ射线的现象，但未深究而错过机会。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，当之无愧。伦琴详细总结了新射线的性质：1、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；2、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；3、新射线对所有物体几乎都是透明的；那么，X射线的发现有何意义呢？（二）X射线发现的意义1、X射线的发现使人们认识的“电磁波谱”朝着短波方向拓广了一大段。为后来的科学研究打下了基础：1906年，英国物理学家巴克拉发现每种金属都有自己的“特征X射线”，用它可以确定元素在周期表上的排位，巴拉克因此而获得了1917年的诺贝尔物理学奖；1915年诺贝尔物理学奖授予英国物理学家布拉格父子，表彰他们在劳厄工作的基础上，提出了布拉格公式，可以用它精确测定晶体的原子结构；1913年，英国年轻的物理学家莫斯莱发现一个重要的规律：各种元素的波长非常有规律地随着它们在周期表中的排列顺序而递减，利用此规律可以准确地确定各元素的原子序数，并且发现它们恰好与核电荷数相等，他的发现对认识原子内部结构有很大的意义；瑞典物理学家西格本进一步发现了一系列新的X射线，并精确测定了各种元素的Ｘ射线谱，建立了Ｘ射线光谱学，西格本的工作对于揭开原子内电子壳层结构状况有重要的作用，他因此而荣获了1924年度的诺贝尔物理学奖。20世纪60年代，美国物理学家科马克和英国电气工程师洪斯菲尔德提出用计算机控制X射线断层扫描原理，并发明X射线断层扫描仪，使医生能看到人体内脏器官横断面图象，从而准确诊断病症，他们两人共享了1979年诺贝尔生物学及医学奖。2、X射线技术被广泛应用于生物学领域：1953—1959年，小布拉格的两位助手佩鲁茨和肯德罗，用改进了的X射线分析法测定了肌红蛋白及血红蛋白的分子结构，为此获得1962年的诺贝尔化学奖。1962年诺贝尔生理学奖及医学奖授予英国生物物理学家克里克、威尔金森、美国生物学家沃森，表彰他们发现DNA的双螺旋结构，这是20世纪生物学的最伟大成就，他们依靠的也是X射线分析法。因使用X射线分析法研究蛋白质、核糖核酸、青霉素、维生素等生物大分子而获诺贝尔化学、生理医学奖的科学家多达数10位。3、X射线也用于军事。“星球大战”中核心武器是高能X射线激光器，将它装在军事卫星上能远距离摧毁对方的洲际导弹。二、1896年，天然放射性现象的发现（一）放射性的发现法国巴黎的贝克勒尔在一次阴雨绵绵的日子，将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，这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。居里夫妇进行了艰苦的提炼工作，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”。1898年12月，居里夫人又宣布发现了镭(radium)!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。卢瑟福（1871-1937）发现了：α射线（即氦核的离子流）、β射线（即高速的负电子流）、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。（二）放射性发现的意义利用放射性钴源（60Co）的g射线辐照，可以进行食品（如肉类、水果等）保鲜、辐照消毒（如对医疗器械、流通货币等）以及辐照育种等。尤其在医药上利用它来杀伤人体内的肿瘤细胞，这是目前治疗肿瘤的一种常用方法。在发达国家中放射性药物使用已相当普及。在发展中国家中，我国的核医药水平名列前茅。国内已有1000多家医院开展了放射性药物的诊治工作。三、1897年，电子的发现（一）电子的发现J·J·汤姆逊任剑桥大学卡文迪什实验室主任，属于“弦丝挂、火漆封”派。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。1899年，J·J·汤姆逊正式将其命名为电子。这宣告了原子是可分的。为进行电子和原子的研究开创了新的实验技术。（二）电子发现的意义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.deForest)发明了三极管。真空管的发明，使电力通讯、控制合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。四、三大发现，使物理学发生了深刻的变化：1、电子比最轻的原子——氢原子还要轻1836倍；2、电磁波除有无线电波、红外线、可见光、紫外线，还有波长更短的X射线；3、一个原子在化学变化中释放出来的能量只有几个电子伏特eV，而天然放射性现象中一个原子放出的能量竟可达到几百万电子伏特MeV；4、化学变化不会引起原子性质的根本变化，然而原子经过放射a或b射线后却完全变了。