2025年高考諾貝爾物理學獎百年回顧

　　諾貝爾物理學獎百年回顧

　　20世紀，物理學成就輝煌．諾貝爾物理學獎，從一個側面紀錄了當代最優(yōu)秀物理學家奮斗的足跡．值此世紀交替之際，我們編寫這篇文章，對諾貝爾物理學獎作百年回顧，以饗讀者。

　　1901年

　　倫琴（WilhelmConradRontgenl845～1923）因發(fā)現(xiàn)倫琴射線（即通常所說的X射線）以及對倫琴射線性質的研究，獲得了第一屆(1901年度）諾貝爾物理學獎．

　　1895年11月8日，當倫琴用克魯克斯管做實驗時，發(fā)現(xiàn)工作臺上的氰亞鉑酸鈉紙屏能發(fā)出熒光．他分別用紙和書本遮住紙屏，紙屏仍然發(fā)光．使倫琴更為驚訝的是，當他把手放在紙屏前時，紙屏上留下了手骨的陰影．經過反復的實驗，倫琴認為從克魯克斯管中放出的是一種穿透力極強的射線，并把它命名為“X射線”（因為當時倫琴并不明白這種射線的本質，故用數(shù)學上經常使用的未知數(shù)符號X來命名．現(xiàn)在我們知道，X射線就是波長大約在0．01～50埃之間的電磁波）．此后，倫琴發(fā)表了《關于一種新射線的初步報告人《論一種新型的射線》、《關于X射線的進一步觀察》等一系列研究論文．倫琴還進行了X射線光源的研制，制成了第一個X射線管．

　　倫琴射線是人類發(fā)現(xiàn)的第一種“穿透性射線”，它能穿透普通光線所不能穿透的某些材料．在初次發(fā)現(xiàn)時，倫琴就用這種射線拍攝了他夫人的手的照片，顯示出手的骨骼結構，這在社會上引起了很大的轟動．如今，X射線已得到了廣泛的應用．例如，在醫(yī)療中廣泛應用X射線作人體的透視；在工業(yè)中應用它作零件探傷等．

　　為紀念倫琴對物理學的貢獻，后人將X射線命名為倫琴射線，并以倫琴的名字作為X射線和r射線等的照射量單位．

　　1902年

　　洛侖茲（HendrikAntoonLorentz1853～1928）與塞曼（PietrZeeman1865～1943）因研究磁場對輻射現(xiàn)象的影響、發(fā)現(xiàn)塞曼效應，分享了1902年度諾貝爾物理學獎。

　　1896年，塞曼利用一半徑為10英尺的凹形羅蘭光柵來觀察處于強磁場中的鈉火焰的光譜，發(fā)現(xiàn)光譜線在磁場中發(fā)生了分裂，這就是塞曼效應．洛侖茲用他自己所提出的經典電子理論部分地解釋了這種效應。隨后，塞曼又用實驗證明了洛侖茲的推斷。

　　塞曼效應是19世紀末至20世紀初實驗物理學中最重要的成就之一，是繼1845年法拉第發(fā)現(xiàn)“法拉第效應”和1875年克爾發(fā)現(xiàn)“克爾效應”之后，物理學家發(fā)現(xiàn)的磁場對光有影響的第三個實例．它從實驗角度為光的電磁理論提供了一個重要的證據(jù)，同時，塞曼效應也證實了電子論在理解光譜和原子結構方面的正確性，大大拓寬了這方面的實驗研究領域．另外，塞曼效應的發(fā)現(xiàn)也可以說是1896～1897年間電子的4次獨立發(fā)現(xiàn)之一，因為對于塞曼效應中輻射的負電粒子，塞曼計算的荷質比與湯姆遜在偏轉實驗中確定的電子的荷質比是一致的。

　　洛侖茲是塞曼的老師．1885年，當塞曼進入萊頓大學時，他就在洛侖茲和昂尼斯的指導

　　下學習物理學．洛侖茲是近代卓越的理論物理學家，除了磁光方面的貢獻外，他還補充和發(fā)展了經典的電磁學理論，創(chuàng)立了經典的電子論；確定了電子在磁場中所受的力，即“洛侖茲力”；提出了“洛侖茲變換”，為愛因斯坦創(chuàng)建“狹義相對論”開辟了道路．愛因斯坦稱洛侖茲為“我們時代最偉大、最高尚的人”；為了紀念洛侖茲的卓著功勛，荷蘭政府決定從1945年起，把他的生日定為“洛侖茲節(jié)”。

　　1903年

　　貝克勒爾（AntoineHenriBecquerel1852～1908）因發(fā)現(xiàn)天然放射性、皮埃爾·居里（PierreCurie1859～1906）和瑪麗·居里（MarieCurie1867～1934）夫婦因在放射學方面的深入研究和杰出貢獻，共同獲得了1903年度諾貝爾物理學獎．

　　1896年3月，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，與雙氧鈾硫酸鉀鹽放在一起但包在黑紙中的照相底板被感光了．他推測這可能是因為鈾鹽發(fā)出了某種未知的輻射．同年5月，他又發(fā)現(xiàn)純鈾金屬板也能產生這種輻射，從而確認了天然放射性的發(fā)現(xiàn)．后來，居里夫婦將其稱為“放射性”．現(xiàn)在，我們稱其為天然放射性．盡管貝克勒爾當時錯誤地認為它是某種特殊形式的熒光，但天然放射性的發(fā)現(xiàn)仍不愧是劃時代的事件，它打開了微觀世界的大門，為原子核物理學和粒子物理學的誕生和發(fā)展奠定了實驗基礎．

　　居里夫婦對放射性進行了深入研究．居里夫人在所研究的各種放射性礦物質中，發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦的放射性要比鈾鹽的強幾倍．她認為在瀝青鈾礦中一定含有某種未知的、放射性很強的元素．于是，她和她的丈夫皮埃爾·居里在實驗室中用化學方法和測定放射性的手段，在成噸的瀝青鈾礦中艱辛地尋找這種微量的未知元素．1898年7月，居里夫婦發(fā)現(xiàn)了放射性元素外；同年12月，他們又發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳．

　　此后，他們花了4年的時間研究鐳的放射性，并從8噸鈾礦殘渣中成功提煉出0．l克的鐳鹽，從而得以測定它的原子量．由于轄的放射性強度比鋼高200萬倍，它的發(fā)現(xiàn)有力地推動了放射性現(xiàn)象的研究，開創(chuàng)了原子時代．

　　值得一提的是，在1906年皮埃爾·居里車禍身亡后，居里夫人強忍悲痛，繼續(xù)從事放射性研究．1910年，她分離出0．l克純鐳金屬，并確定了鐳發(fā)射的B射線就是電子束流．由于居里夫人取得的這些重大成果，1911年她再度被授予諾貝爾化學獎，成為第一個在不同學科領域獲得兩次諾貝爾獎的科學家．居里夫人的忘我獻身精神、嚴格的科學態(tài)度和她的成就一樣，受到世界科學界的廣泛推崇．后人將放射性強度的單位命名為居里．

　　1904年

　　瑞利（LordJohnWilliamStruttRayleigh1842～1919）因發(fā)現(xiàn)稀有元素“氬”和在氣體密度精確測量方面所作出的貢獻，獲得了1904年度諾貝爾物理學獎．

　　1894年8月13日，當英國科學家在牛津開會時，瑞利和化學家拉姆賽（因發(fā)現(xiàn)氖、氬、氪等隋性氣體獲1904年諾貝爾化學獎）在大會上宣布他們發(fā)現(xiàn)了一種新的氣體元素．這種新的氣體和氧、氮等一樣都是大氣的組成部分，但是它幾乎不和任何元素發(fā)生反應，因此他們將其命名為氨（Argon，意即不活潑）．

　　事實上，在發(fā)現(xiàn)氬氣以前，瑞利已花了20年的時間精確測量各種氣體的密度．1892年，在測定氮氣密度的實驗過程中，他發(fā)現(xiàn)用從空氣中得到的氮氣測得的密度為1．2572克／升，而用從氨氣中得到的氮氣測定的密度為l．2408克／升，兩者相差0．0064克／升．此后，瑞利又進行了多次實驗都得到了相同的結論．拉姆賽認為，空氣中含有一種未知的較重的氣體，這種氣體混在氮氣中，使它密度變大了．兩人又用不同的方法收集了這種未知氣體，并進行了光譜分析，發(fā)現(xiàn)在光譜中出現(xiàn)了已知空氣成分中的元素所沒有的新譜線，這就說明未知氣體是一種還沒有被發(fā)現(xiàn)的新氣體，氫氣就這樣被發(fā)現(xiàn)了．

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