世界现代后期科技史-第3章

按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！



度、油滴与板间空气的粘滞系数以及油滴荷电数、空气密度和重力加速度等　

可以计算出电子电荷e的值。密立根还证明了，电子的电荷值e是电荷的最　

基本单位，其他所有带电物质的电量都是e的正整数倍或负整数倍。因此，　

测得了电子电荷精确值的密立根精巧实验，还有另一重要意义，即给出了物　

理学一个十分重要的物理常数。　

　　　　　电子是人类认识的第一个基本粒子，是原子的构成要素，电子的发现动　

摇了原子不可分的经典结论，引导人们进一步去探索原子内部结构的奥秘。　

　　　　　　（2）伦琴发现X射线——短波段的一种电磁波　

　　　　　1879年，英国物理学家克鲁克斯在研究阴极射线的实验时还发现，放在　

放电管附近的照相底片上有被感光的迹象。但是他以为是底片的质量有问题　

而未加探究，失去了发现X射线的机会。　

　　　　　1895年，德国物理学家伦琴（1845—1923）在研究阴极射线时偶然发现，　

放在高真空放电管附近的照相底片被感光了，而且底片是用黑纸严密包着　

的。伦琴当时是德国维尔茨堡大学的校长，更是一位有见识、严谨诚实的实　

验家。他认为这一现象说明，放电管内发射出了某种能穿透底片包装纸的射　

线。伦琴进一步的实验发现，即使把放电管用黑纸包起来，这种射线也能使　

放在装置附近的涂有亚铂氰化钡的屏发生荧光，即使将屏放到离装置两米远　

处，也能观察到这种荧光。伦琴确信，这种新奇现象无法用已发现的阴极射　

线来解释，因为实验已经证明，阴极射线在空气中只能传播数厘米。　

　　　　　伦琴选用了多种物品，如2至3厘米厚的木板，几厘米厚的硬橡胶，15　

厘米厚的铝片等，将它们逐一放在放电管和荧光屏之间进行实验，几乎所有　

的物质都能被这种射线穿透。因此，伦琴认为，这种新射线的显著特征是具　

有极强的贯穿能力。更令伦琴感到新奇的是，如果把手放在放电装置和屏之　

间，那么，在淡淡的手的轮廓中可以看到透明度较差的骨骼的影象，即骨骼　

处的影象较黑。伦琴的实验还表明，和阴极射线不同，这种射线在磁场中不　

产生偏转。因此，他断定，这种由阴极射线引起的、在放电装置的玻璃管壁　

上发生的射线和阴极射线是性质完全不同的射线。伦琴感到，这种射线的本　

质和产生的原因，仍然是个谜，因此他用数学中常用来表示未知数的字母X，　

命名他发现的这种新射线为X射线。后人也称这种射线为伦琴射线。　


…　Page　12…

　　　　　1895年12月28日，伦琴向德国维尔茨堡物理学与医学学会递交了题为　

　《一种新的射线——初步报告》的论文。X射线的发现很快轰动了科学界。　

阴极射线发现后，由于工业的需要，其研究受到重视，一般的实验室都配备　

有阴极射线管，因此，当时世界上每个有名望的物理学家，每个有条件的实　

验室几乎都进行了验证X射线的实验。这种射线在医学上有非常重要的应用　

价值，更引起人们极大的关注和兴趣，并引发了一大批与之相关的专利。　

　　　　伦琴因发现X射线获得1901年的诺贝尔物理学奖，诺贝尔资金是1901　

年开始颁发的，因此，伦琴是第一位获得诺贝尔奖的科学家。这位今后人起　

敬的科学家，把得到的诺贝尔奖金捐赠给了维尔茨堡大学，并拒绝了有关专　

利权。　

　　　　错过了发现X射线机会的，不仅有克鲁克斯，还有美国的古德斯比德和　

德国的勒纳德。古德斯比德曾意外地得到过X射线的照片，但他以为是阴极　

射线产生的效应；勒纳德也在伦琴之前发现了X射线的感光效应，但也没有　

抓住这一重要事实的本质和意义。　

　　　　X射线的发现得到世界公认后，有的人企图贬低和抹杀伦琴的功绩。但　

是，柏林科学院在致伦琴的贺词中给予了公正的评价：“科学史告诉我们，　

在每一项科学发现中，功劳和幸运独特地结合在一起；在这种情况下，许多　

外行人也许认为幸运是主要的因素。但是，了解您的创造个性特点的人将会　

懂得，正是您，以摆脱了一切成见的、完善的实验艺术和最高的科学诚意及　

注意力结合起来的研究者，应当得到作出这一伟大发现的幸福。”　

　　　　X射线的发现促使许多国家的科学家对这种射线的本质及其产生的原因　

开展进一步的研究。　

　　　　　1912年，德国物理学家劳厄（1879—1960）利用有规则间隔的原子的晶　

体作为天然的光栅，研究X射线的衍射现象，并最终得到X射线的衍射图，　

证明X射线是一种波长很短的电磁波，其波长在0。1埃到0。5埃之间。与此　

同时，他还证明了晶体的原子点阵结构。劳厄因此获得1914年诺贝尔物理　

奖。　

　　　　　同年，英国物理学家布拉格父子（W。H。　Bragg，1862—1942；W。L。Bregg，　

1890—1971）研究出计算X射线波长的新方法。　

　　　　X射线是发自原子内部的一种高频电磁波的本质得到确定，但是，这种　

高频电磁波的产生机制，直到量子力学建立之后，才获得了解释。　

　　　　X射线的发现导致一系列划时代的重大发现和新的技术学科的诞生。首　

先，它直接导致放射性的发现，接着又导致X射线光谱学、放射化学、放射　

医学等技术学科的产生，在后来的医学、工业、晶体结构分析方面有着广泛　

的应用。X射线的发现在现代科学发展史中占重要的地位。　

　　　　　　（3）放射性的发现　

　　　　X射线是伦琴在进行阴极射线研究时发现的。而产生X射线时，放电装　

置的玻璃管壁同时发出荧光，因此，人们曾一度误以为荧光是X射线的来源。　


…　Page　13…

　　　　　1896年初，彭加勒（1854—1912）在法国科学院会议上展示了伦琴寄给　

他的关于X射线的论文和照片，并提出，被日光照射而能发荧光的物质也应　

发出一种不可见的、有穿透能力的、类似X射线的辐射。　

　　　　　法国科学家贝克勒尔（1852—1908）的父辈在荧光物质研究方面颇有成　

就，他对彭加勒的观点产生很大兴趣，并很快就着手进行有关的实验。他用　

一种能发出荧光的铀盐——硫酸钾铀酰作实验材料，把它放在用黑纸包严的　

照相底片上面，然后一起放到阳光下照射数小时。之后，黑纸包中的底片果　

然感光了，贝克勒尔认为，太阳照射使铀盐发出荧光，伴随着荧光现象确实　

发出了射线使底片感光，而且这种射线可能就是X射线。　

　　　　　但不久以后，贝克勒尔准备用铀盐再进行一次实验时，意外的结果却推　

翻了他的设想。这次实验恰好遇上连日阴雨，他只好把用黑纸包好的铀盐和　

照相底片放在一起，搁于室内。数天以后，他却发现照相底片已强烈地感光　

了，上面留下铀盐包的像。贝克勒尔一开始认为，这一现象是因为荧光物质　

发出射线的期限比这种物质发出荧光的期限长的缘故。又经过反复的实验，　

贝克勒尔发现，他实验研究用的所有铀盐，不论是否发荧光，都能自发地产　

生一种射线，而且，这种射线不仅能使底片感光，还能使气体电离。贝克勒　

尔这才悟出：铀盐发出的神秘射线与荧光现象并没有关系。后来，他用纯铀　

粉作实验，也得到同样的结果。在1896年5月18日提交的报告中，他指出，　

所有研究过的铀盐，不论是发荧光的还是部分荧光的，结晶的、熔融的或是　

在溶液中的，都具有相同的性质，因此可以得出以下的结论：在这些盐类中，　

铀的存在是比其他成分更重要的因素。　

　　　　　铀盐发出的射线曾被称作贝克勒尔射线，后来被命名为α射线，它向人　

们揭示了一种天然的放射现象。　

　　　　　贝克勒尔对铀射线的性质又作了一些研究之后，认为对这种射线已了解　

得比较透彻了，便离开了这一课题。他没有再研究其他物质是否也具有这种　

自发放出射线的性质，也没有对铀射线的本质再作深入的探讨。　

　　　　　然而，贝克勒尔的研究工作却引起另外两位科学家的兴趣。他们是居里　

夫妇——波兰物理学家玛丽·居里（1867—1934）和法国实验物理学家皮埃　

尔·居里（1859—1906）。正是他们把物质的这种自动发射出射线的性质称　

为“放射性”。　

　　　　　居里夫人原名玛丽·斯科罗朵夫斯卡，1867年11月7日出生于波兰一　

个中学教师的家庭，1891年到法国巴黎，在艰苦的生活条件中勤奋求学。她　

曾两次荣获诺贝尔奖，是科技史上最杰出的女科学家之一。　

　　　　　1898年，居里夫人首先研究了贝克勒尔关于铀射线的报告，并重复了铀　

的放射性实验。经过努力的探索，她认识到铀盐的这种放射本领是铀原子的　

特性。她决定探索别的元素是否也有这种天然的放射性质。于是，她检查了　

所有的化合物，不久便发现，钍的化合物也能自动发出与铀射线相似的射　

线，而且强度也差不多。之后，她的检查范围由盐类和氧化物等简单化合物，　


…　Page　14…

扩大到对矿石特别是沥青铀矿和辉铜矿等。她发现，这些矿石中的放射性，　

比根据铀或钍的含量计算出来的要强得多，经过反复验证后，她确信，矿石　

中一定含有一种比铀的放射性还要强的元素。　

　　　　　居里夫人的研究太重要了。皮埃尔·居里决定暂时停止他在晶体方面的　

研究，和妻子共同探索这种元素的存在。他知道，要从成吨成吨的沥青铀矿　

中，浓缩分离出放射性元素，需要付出非常艰苦繁重的劳动。夫妇俩废寝忘　

食，昼夜不停地开始寻找新元素的工作。他们原以为，新的放射性元素在矿　

石中的含量约百分之一，后来才知道，这种矿石的最富矿含新元素也不到百　

万分之一，也就是说，成吨的沥青铀矿中仅含有一克这种新物质。　

　　　　　1898年7月，他们终于克服种种困难，分析出了这种类似铋的物质，其　

放射性比铀强400倍。7月18日，居里夫妇把新的发现报告给法国科学院。　

他们命名这种新的放射性元素为钋　（Polonium），以纪念居里夫人的祖国波　

兰。居里夫人自幼热爱祖国，到法国求学并与皮埃尔·居里结婚后便定居法　

国，但她时时刻刻怀念着被沙皇俄国侵占的祖国。她用自己的科学成就为祖　

国赢得了荣誉。　

　　　　　接着，居里夫妇经过几个月的不懈努力，从沥青铀矿所含的各种元素中　

又分析出一种新的放射性元素——镭（Radium），其拉丁语原意就是“放射”。　

1898年12月，他们宣布发现镭的消息，再次轰动物理学界。镭、钋等新的　

放射性元素的发现动摇了当时流行的物理学、化学的经典概念，有的人便对　

新元素持怀疑态度，而且当时尚未测出镭的原子量。为了证实镭的客观存　

在，他们决心提炼出纯的含镭物质，并测定出镭的原子量。