常州工程学院物理学史课件06现代物理学的兴起.pptVIP

第六章 现代物理学的兴起 第一节　19/20世纪之交的三大发现 江山代有才人出，各领风骚数百年。　　　　　　　　　　　——赵翼（清） 到19世纪末，人们普遍认为物理学已到了十分完善的地步。物理学中一切最主要的规律都已找到，一切最基本的问题都已解决了，已经建立了完整的理论。 这完整的理论包括：以牛顿三定律和万有引力定律为基础的经典力学；以麦克斯韦方程组为基础的电磁场理论；热学方面有以热力学三定律为基础的宏观理论和以分子运动论及统计物理学所描述的微观理论，光是波长介于某一范围之内的电磁波。以上这些理论后来统称为经典物理学或物理学的经典理论。 一、经典物理学的危机 　　经典物理学经过三百多年的发展，到19世纪末已经有了完整的体系，在应用的推广上也硕果累累。 　　英国皇家学会主席、著名物理学家开尔文在1900年的新年献辞有这样一段:“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。” 　　开尔文的话代表了不少物理学家的固步自封的思想。 　　接着他又说，在物理学晴朗的天空中还存在着两片小小的乌云，一片是以太理论的困难，另一片是能量均分定理的困难。 然而，正是在这个时候， 物理实验有了重大发现，打破了沉闷的空气，向物理学家的自满情绪提出挑战! 二、神秘之光——Ｘ射线 背景：早在1836年，法拉第就发现了稀薄气体的放电现象。但当时只能获得千分之几个大气压的真空度，因此不能对放电现象作出进一步的研究。后来由于灯泡工业的发展，发展了真空技术，于1856年，由德国工人盖斯勒创制了放电管，这些为研究真空放电现象提供了实验手段。　　 1859年德国物理学家盖吕克用用放电管做真空放电实验时，发现放电管两端加上高压时，阴极一端出现放射现象。英国物理学家克鲁克斯用他改进的放电管发现了阴极射线在磁场中偏转，从而推断阴极射线是带负电的粒子流。 1.妙手偶得 　　19世纪末，阴极射线的研究正方兴未艾，德国的维尔芝堡大学，治学严谨的伦琴（1845-1923）教授，也致力于这个问题的研究。 1895年，用阴极射线做实验时，发现一包被黑纸包得很严的照相底片全部被感光了。换了一包，几天后一查，又都感了光。他立刻想到，这个现象一定与实验室里增加的阴极射线管有关。 　　1895年11月8日晚，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，一种从未曾记载过的东西。伦琴用它拍出了一张肉淡骨浓的手掌照片，他发现这种射线能够穿透厚纸板、木纸板这类薄而轻的物质，但不易穿透金属这类厚而重的物质。他很快意识到这种射线能穿透人的肌肉、骨骼的不同程度，具有巨大的医学价值。他无法命名这种性质未知的新射线，便用X来表示，称为“Ｘ”射线。 此后，于1896年1月，为了表彰伦琴的功绩，可里可尔教授建议将x射线命名为伦琴射线。 2.对本质的探求 　　伦琴不满足于发现“Ｘ”光，还想进一步了解其本质。1895年12月28日，向物理医学学会提出:《论一种新的射线》报告在三个月被印行了五次，第五版同时用英、法、意、俄等文印出。 　　1896年3月送出第二篇——《论一种新的射线（续）》。 　　1897年3月又送出第三篇——《关于Ｘ射线性质的进一步观察》。 3.伦琴射线发现的意义 伦琴射线的发现，不仅为医学的发展作出了巨大的贡献，而且为进一步探索物质结构之谜提供了很大的便利。 　　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。 　　 4、严谨的科学态度所结出的丰硕之果 　　　　　　　 都曾观察到过Ｘ射线的现象，但未深究，错过了机会。而伦琴善于观察，精心分析，因此他发现了“Ｘ”光。 　　 伦琴的发现为人类造福不小，面对这一发现和随之而来的巨大收益，伦琴没有想从中获取分文之利。他不仅是位学识渊博的科学家，而且是位具有高尚情操的杰出人物。他拒绝了一切让他申请伦琴射线发明专利权的要求，他认为“科学家的发现和发明属于全世界，他们不应该以任何方式受到专利、特许和合同的羁绊，也不应该受任何集体的控制。” 正因为这样，伦琴射线的应用，特别是在医学方面的应用，迅速传遍全世界，解除了无数患者的痛苦。 由于伦琴的突出贡献，1901年，伦琴获首届诺贝尔物理奖，他是当之无愧的。但他把全部奖金他所在的学校用以发展科研工作。 他是一个把全部精力和全部心血都贡献给全人类的伟人，是科学工作者的楷模。 三、 天然放射性的发现 背景:在伦琴发现X射线后，不少科学家在实验上作了进一步的研究，以对发出射线的机理进行探讨。法国科学家彭加勒（1854-1912年）提出了一个科学家们感兴趣