为什么一种基本的物理现象,能引发10多项诺贝尔科学奖?
在诺贝尔奖100多年的历史上 , 似乎没有一项科学发现像X射线那样具有传奇色彩 。
伦琴因发现射线而成为第一位诺贝尔物理学奖获得者 , 但这只是一个百年传奇的开始 。 此后100多年来 , X射线在物理、化学、生理医学等领域得到了广泛的应用 , 引发了一系列诺贝尔奖传奇 。
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1895年11月8日 , 德国韦尔茨堡大学校长伦琴在进行阴极射线实验时 , 观察到射线管附近涂有氰铂酸钡的屏幕发出的微光 。 最后 , 他确信这是一种未知的新型射线 , 并称之为“X射线” 。 经过几周的紧张工作 , 伦琴发现X射线可以引起除磷酸钡以外的许多其他化学物质的荧光 。 X射线能穿透许多普通光线所不能穿透的物质 , 特别是通过肌肉而不是通过骨骼 。
当伦琴把手放在阴极射线管和荧光屏之间时 , 他能在荧光屏上看到他的手骨 。 与带电粒子不同 , X射线是沿着直线运动的 , X射线不会由于磁场的影响而移动 。 在X光发现后仅仅四天 , 美国医生就用它找到了病人腿上的子弹 。
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因此 , 企业家们蜂拥而至 , 为X光技术付出高昂的代价 。 50万 , 100万 , 价格越来越高 。 ”甚至1000万 , ”伦琴淡淡地笑着说 , “我的发现属于全人类 。 我希望这一发现能为全世界的科学家所利用 。 这样 , 它将更好地为人类服务……”因此 , 伦琴没有申请专利 。 他知道 , 如果这项技术被一家大公司垄断 , 穷人就出不起钱照X光片了 。 伦琴因发现X射线而于1901年获得诺贝尔物理学奖 。
诺贝尔物理奖上的赢家
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恐怕伦琴自己无法预见他的伟大发现将获得多少诺贝尔奖 。 受伦琴X射线的启发 , 法国物理学家贝克勒尔于1896年发现了铀射线 。 这一现象引起了年轻居里夫妇的极大兴趣 。 他们决心研究这一异常现象的性质 , 最终发现放射性元素钋和镭 , 为人们了解原子结构提供了可靠的实验依据 。 贝克勒尔和居里夫妇共同获得1903年诺贝尔物理学奖 。 1897年 , 英国的汤姆森在气体导电性的研究中 , 终于用X射线找到了电子 , 证明了原子的可分性 。 汤姆森于1906年获得诺贝尔物理学奖 。
在X射线发现之初 , 很多人想证明X射线属于电磁波 , 并利用传统的光栅技术进行实验 , 但都以失败告终 。 德国科学家劳厄认为 , 如果X射线属于电磁波 , 那么它应该是波长很短的电磁波 。 由于传统光栅的间隙过大 , 不易产生干涉现象 , 应采用更多的细光栅 。 他推测具有规则的三维原子排列的晶体可能起到这样的作用 。 根据劳厄的判断 , 只要X射线的波长和晶体中原子之间的距离具有相同的量级 , 用X射线照射晶体时就可以观察到干涉现象 。
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显然 , 劳厄只是用晶体作为材料来证明X射线属于电磁波 。 劳厄的想法很快被实验证实 , 一举解决了X射线的本质问题 。 意外的结果是 , 这种方法为晶体微观结构的研究提供了有力的工具 , 从而揭开了更多“诺贝尔水平”研究的序幕 。
然后从光的三维衍射理论出发 , 劳厄根据几何理论迅速完成了晶体X射线衍射理论 , 并成功地解释了实验结果 。 劳厄的工作为电子挥发性实验验证奠定了重要的基础 , 并为以后物理学的发展做出了杰出的贡献 。 爱因斯坦曾把劳厄的实验称为“物理学中最美丽的实验” 。 劳厄因证明X射线属于电磁波而于1914年获得诺贝尔物理学奖 。
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