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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,第五章 打開微觀世界的三大發(fā)現(xiàn),經(jīng)典物理學經(jīng)過三百多年的發(fā)展，到19世紀末已經(jīng)有了完整的體系，在應(yīng)用的推廣上也碩果累累。,著名物理學家開爾文就說:“19世紀已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學家只是修飾和完美這所大廈?！?開爾文的話代表了不少物理學家的固步自封的思想。,1.經(jīng)典物理學的危機,然而，正是在這個時候，物理實驗有了重大發(fā)現(xiàn)，打破了沉悶的空氣，向物理學家的自滿情緒提出挑戰(zhàn)!,物 理 革 命 的 新 曙 光,“江山代有才人出，,各領(lǐng)風騷數(shù)百年?！?妙手偶得,19世紀末，陰極射線的研究正方興未艾，

2、德國的維爾芝堡大學，治學嚴謹?shù)?倫琴,（1845-1923）教授，也致力于這個問題的研究。,倫琴像,2.神秘之光,X,射線,1895年11月8日晚,倫琴用黑的厚紙板把陰極射線管子包起來，意外地發(fā)現(xiàn)1米以外的熒光屏在閃光，而這絕不是陰極射線，因陰極射線穿不透玻璃，只能行進幾厘米遠。,早期的,X,射線裝置圖,倫琴斷定這是一種新射線，一種從未曾記載過的東西。倫琴用它拍出了一張肉淡骨濃的手掌照片，有人用它鑒別古畫，一時引起轟動，倫琴將這具有非凡魅力的射線命名為“,X”,射線。,倫琴夫人手指骨的,X,射線照片,X,射線,冷卻液,金屬靶,克魯斯克管,X,射線裝置,對本質(zhì)的探求,倫琴不滿足于發(fā)現(xiàn)“,X”,光

3、，還想進一步了解其本質(zhì)。1895年12月28日，向物理醫(yī)學學會提出論一種新的射線報告，在三個月被印行了五次，第五版同時用英、法、意、俄等文印出。,1896年3月送出第二篇論一種新的射線（續(xù)）。,1897年3月又送出第三篇關(guān)于,X,射線性質(zhì)的進一步觀察。,1、,X,射線在空氣中的射程有2米多而且是直線傳播的，不反射也不會折射；,2、外界磁場不會使,X,射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)；,3、,X,射線來自克魯克斯管的對陰極，即接受陰極射線轟擊的那個電極；,4、,X,射線具有非常強的穿透性.,X,射線的性質(zhì),由于,X,射線與原子中內(nèi)層電子的躍遷有關(guān)，這說明了物理學還存在亟待搜索的未知領(lǐng)域。,倫琴射線發(fā)現(xiàn)的意義,物 理

4、 革 命 的 新 曙 光,有15項諾貝爾的課題與,X,射線有關(guān)，涉及20多位科學家,勞厄：,X,射線衍射，1914年獲獎,布拉格父子：,X,射線分析晶體結(jié)構(gòu)，于1915年獲獎,康普頓散射，1927年獲獎,生物學家沃森和物理學家克里克，用,X,射線方法獲得,DNA,分子結(jié)構(gòu)的實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn),DNA,螺旋結(jié)構(gòu)，1962年獲獎,都曾觀察到過,X,射線的現(xiàn)象，但未深究，錯過了機會。而倫琴善于觀察，精心分析，因此他發(fā)現(xiàn)了“,X”,光。,1880年，哥爾斯坦（德）,1887年，克魯克斯,1890年，古茲比得（美）,1895年，斯密施（英）,嚴謹?shù)目茖W態(tài)度所結(jié)出的豐碩之果,1901年，倫琴獲首屆諾貝爾物理獎

5、，他是當之無愧的。,諾貝爾,物理獎?wù)聢D,3 電子的發(fā)現(xiàn),對陰極射線的眾說紛紜,19世紀末，陰極射線是一個熱門話題，有人認為這是一種以太波，有人認為是一種電磁波，而第一個確認它是粒子流，并由此發(fā)現(xiàn)基本粒子電子的是,JJ,湯姆遜。,冷卻液,金屬靶,克魯斯克管,德國物理 學家的以太說,1858年普呂克爾(,Julius Pliicker，18011868),在觀察放電管中的放電現(xiàn)象時發(fā)現(xiàn)管壁發(fā)出綠色的熒光。,1876年，哥爾茨坦(,Etigen Goldstein，18501930),認為這是從陰極發(fā)出的某種射線，并命名為陰極射線。他根據(jù)這一射線會引起化學作用的性質(zhì)，判斷它是類似于紫外線的,以太波,

6、。,在1887年曾發(fā)現(xiàn)電磁波的赫茲，把陰極射線看成是電磁輻射，支持以太說。這樣就形成了以太說。,英國物理學家的粒子說,1871年，瓦爾利(,CFVarley，18281883),從陰極射線在磁場中受到偏轉(zhuǎn)的事實，提出這一射線是由帶負電的物質(zhì)微粒組成的設(shè)想。,克魯克斯(,William Crookes，18321919),和舒斯特贊同這一設(shè)想。,于是在19世紀的后30年，形成了兩種對立的觀點：德國學派主張以太說，英國學派主張帶電微粒說。雙方爭持不下，誰也說服不了誰。,爭論的終結(jié)者：,英國劍橋大學卡文迪什實驗室教授,JJ,湯姆生(,Joseph John Thomson，l8561940)。,1）

7、直接測陰極射線攜帶的電荷。,J.J.,湯姆遜像,2）使陰極射線受靜電偏轉(zhuǎn)。,3）用不同方法測陰極射線的荷質(zhì)比。,荷質(zhì)比都是,em10,11,庫侖千克,以論陰極射線為題發(fā)表論文，其中寫道(,JJ Thomson，PhilMag(5)44，1897，p.293),“,陰極射線的載荷子比起電解的氫離子，,me,值小得多。,me,小的原因可能是,m,小，也可能是,e,大，或兩者兼而有之。我想，陰極射線的載荷子要比普通分子小。這可從勒納德的結(jié)果看出。”,1899年，,JJ,湯姆生采用,斯坦尼,(,G.TStoney，18261911),的“電子”一詞來表示他的“載荷子”?！半娮印痹撬固鼓嵩?891年用

8、于表示,電的自然單位的。,宣告了原子是可分的。,為進行電子和原子的研究開創(chuàng)了新的實驗技術(shù)。,JJ,湯姆遜于1906年獲諾貝爾獎。,意義,電子問世開辟了電子技術(shù)的新時代。,貝克勒爾驚人的意外發(fā)現(xiàn),生長在法國巴黎，家庭中有許多學者。祖父和父親都是固體磷光專家，從事研究工作有60年的歷史，貝克勒爾早期從事光學研究，43歲開始研究放射現(xiàn)象。,貝克勒爾像,4.天然放射性的發(fā)現(xiàn),意義,貝克勒爾獲1903年諾貝爾獎。,貝克勒爾射線的發(fā)現(xiàn)，是人類第一次發(fā)現(xiàn)某些元素自身也具有自發(fā)輻射現(xiàn)象，引起了人們對原子核問題的關(guān)注。,波蘭中學畢業(yè)獲金質(zhì)獎?wù)拢捎诓ㄌm當時女子不能上大學，做了8年家庭教師，籌了費用，于1891年

9、到巴黎大學學習。1893年獲物理碩士學位。1894年與法國物理學家,皮埃爾居里,相戀。1903年獲諾貝爾物理獎，1911年獲諾貝爾化學獎。,居里夫人,的突破,居里夫人像,鈾礦渣非常貴，奧地利送了一噸，在低矮的棚屋里，居里夫婦工作了四年，在1902年，終于從8噸礦渣中提煉出0.1克的鐳鹽，從中找到了兩根特征光譜線，并宣布鐳的原子量為225!,居里夫婦在工作,1898年12月，又宣布發(fā)現(xiàn)了鐳(,radium)!,1898年7月，居里夫人宣布發(fā)現(xiàn)了“,釙,”。,我追求的是一種創(chuàng)造之樂，這才是永遠的幸福。,居里夫人,科學屬于全人類,鐳可以治狼瘡和癌腫，0.1克鐳就值75萬金法郎!一個美國公司想收買專利

10、，都被生活并不富裕的居里夫婦謝絕了。,他們認為:我們發(fā)現(xiàn)了科學，又把它據(jù)為己有，這違反科學精神，再說鐳能治病，我們就更應(yīng)該無條件地獻出它的秘密!然而，居里夫人由于長期接觸放射性物質(zhì)，患了惡性貧血癥，她的丈夫和戰(zhàn)友居里1906年死于車禍，居里夫人在精神打擊和身體折磨的雙重壓力下，仍然初衷不改，獻身于科學事業(yè)。她的高風亮節(jié)，贏得了人們的敬重。,由于鐳的引人矚目的放射性，盧瑟福等科學家對鐳的放射性進行了研究。,天 然 放 射 性 的 發(fā) 現(xiàn),盧瑟福像,5,、,射線的發(fā)現(xiàn),盧瑟福,(1871-1937),發(fā)現(xiàn)了,射線(即氦核的離子流）,射線(即高速的負電離子流）,法國人維拉德：,射線，它是一種波長極短的電磁波，比,X,射線的波長還要短。,原子核物理學起源于放射性的研究!,1896-1932年，是核物理學的前期，1933年中子發(fā)現(xiàn)，核物理學誕生，核能的開發(fā)利用，大大促進了核物理和高能物理的發(fā)展。,原子核物理學的興起,從1895-1897年，出現(xiàn)的三大發(fā)現(xiàn)，揭開了物理學革命的序幕，給予物理學界的刺激是興奮的，它標志著物理學的研究由宏觀進入到微觀。盡管充滿著疑惑和爭論，但也預示著希望。,列寧曾談到：現(xiàn)代物理學是在臨產(chǎn)中，它正在產(chǎn)生辯證唯物主義。,