研究微观世界的三大发现

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1、研究微观世界的三大发现第六讲打开微观世界研究大门的三大发现6.1X射线的发现及应用6.4电子的发现6.2放射性的发现及应用6.3核能利用以及核污染自古至今,人们一直在思索一个问题:世界万物是如何构成的?公元前400年的古希腊,哲学家德谟克里特指出:物质是由最小的不可再分割的粒子构成.但也有一些不同的”学术观点”,例如古希腊的亚里士多德及我国战国时期的公孙龙等人,就认为物质是可以无限可分的,不存在最小的单元,(战国公孙龙：一尺之椎，日取其半，万世不竭)直到2000年以后的19世纪，“原子”的存在才被科

2、学家用实验所证实．英国科学家道尔顿是科学原子论之父，1807年，他提出：“气体、液体和固体都是由该物质的不可分割的原子组成的”，同时还进一步指出“同种元素的原子的大小、质量和各种性质都相同”．这个结论得到大多数科学家实验事实的证明.但是，原子是否还可以再分？若还可分，该如何分？什么才是物质结构的最小层次？物理学家需要从根本的实验和探测手段上深入物质内部,所以一直到19世纪末，物理学家的研究才有了突破性的进展，即上个世纪之交的三大发现（三年三个大发现）：X射线：1895年德国物理学家伦琴；放射性：18

3、96年法国物理学家贝克勒尔；电子的发现：1897年英国物理学家J.J汤姆逊。6.1Ｘ射线的发现(1)阴极射线的发现　　随着人们对电磁现象认识的深入发展和真空技术水平的提高，科学家对大气放电现象的研究，逐步发展到在实验室中对真空放电现象的试验．1858年德国物理学家普吕克尔发现讲管内气体的气压降到标准大气压的百万分之一时，放电管将不发生通常的辉光放电现象，而是出现一种奇特的现象：在正对阴极的管壁上发现了绿色的荧光．他反复实验意识到阴极有一种射线射向对面的管壁，使产生荧光．阴极射线是什么？“以太波”－－

4、阴极射线是沿直线路径传播的，当阴极与阳极之间放上小障碍物时，在管壁上出现障碍物时，玻璃壁上就会出现障碍物的阴影且边缘较模糊.阴极射线的性质与所用的材料无关.勒纳德(赫兹)从勒纳德窗射出的阴极射线认识到:阴极射线能使荧光物质发光，能在磁场中偏转,能使照相底片感光,能使空气电离等.并未发现阴极射线在电场中偏转的性质(外加电场未加上去,真空度不够)“粒子流”－－阴极射线在磁场中受到偏转与带电粒子很相近，由此提出它是由带负电的粒子所组成的．(2)一种新射线的发现－－Ｘ射线4研究微观世界的三大发现　　阴极射线

5、实际是电子流构成的，而电子流是通过放在一个几乎是真空的玻璃管两端的电极加高电压产生的。阴极射线本身没有特殊的穿透性，而且几厘米厚的空气就能阻挡它。　　1895年11月8日，伦琴正在做阴极射线实验。这次，他用很厚的黑纸把阴极管完全包起来，以便通电时，没有光泄露。然而，当伦琴给阴极通电时，他惊奇地看见，不远处凳子上的一块荧光屏在发光，好像是一束光造成的，他关掉试管，这块涂有氰亚铂酸钡的屏幕就停止发光了。由于阴极射线管是被紧紧包裹着的，伦琴认识到，当电流通过试管时，一种看不见的射线从管子里发射出来，他确信

6、这个现象不是阴极射线造成的．因为阴极射线只能穿透几厘米厚的空气，不可能穿透玻璃，黑纸以及大于１m距离的空气．因此，他断定存在着一种新的射线。1895年12月28日伦琴写了一篇具有历史意义的文章<<一种新射线－－初步报告>>，同时还公布了历史上第一张Ｘ射线照片－－－伦琴妻子的手指骨的Ｘ光片．在Ｘ射线发现后３个月，维也纳医院首次使用Ｘ射线对人体进行拍片，物理学史中重大的发现在发现后如此迅速地运用到实际中是非常少见的！后来，人们为了纪念伦琴，也将Ｘ射线称为“伦琴射线”．1902年12月，瑞典皇家科学院将历

7、史上的第一个诺贝尔物理学奖授予了伦琴．(3)Ｘ射线的本性和应用Ｘ射线发现以后，世界上很多科学家都很快投入了对Ｘ射线本性或Ｘ射线应用的研究，这些研究中有不少科学家获得了诺贝尔奖．除伦琴外，另有15项诺贝尔奖的课题与Ｘ射线有关．例如，劳厄用天然晶体的晶格作为衍射光栅，观察到了Ｘ射线的衍射现象，这表明Ｘ射线与可见光一样也是一种电磁波．它是原子内层的电子受到激发而产生的射线．2、放射性的发现(1)贝克勒尔的一个惊人的意外发现　　贝克勒尔最开始的想法是想找出究竟Ｘ射线是怎样产生的？是阴极对面发荧光的那部分管壁

8、产生的吗？或者说荧光物质是不是在发射荧光的同时，还会放出Ｘ射线？　　最终导致发现了一种荧光物质－－铀盐有产生射线的本领．他将铀盐放在用不透光的两张黑纸包好的照相底片上，并放在阳光下暴晒，结果是照相底片感光了．当他公布了这一发现后，事隔一周又发现了一个更震惊的重大发现－－－这种反映在黑暗中也能进行．　　这说明，铀盐本身就会防出一种肉眼看不见的射线，这与荧光物质是完全无关的．而且这种射线显然不是Ｘ射线，而是另外一种穿透能力更强的神秘射线．这种射线可以使空气电电离（带电）．