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一,、Ｘ射線的發(fā)現(xiàn) Ｘ射線是１８９５年德國物理學(xué)家倫琴（RontgenW.K.1845-1923）發(fā)現(xiàn)的,。１８９５年１１月８日晚，倫琴為了進(jìn)一步研究陰極射線的性質(zhì),，他用黑色薄紙板把一個(gè)克魯克斯管嚴(yán)密地套封起來,，在完全暗的室內(nèi)做實(shí)驗(yàn)。在接上高壓電流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中,，他意外地發(fā)現(xiàn)在放電管一米以外的一個(gè)熒光屏（涂有熒光物質(zhì)鉑氰化鋇的紙屏）上發(fā)生亮的光輝。一切斷電源,，熒光就立即消失,。這個(gè)現(xiàn)象使他非常驚奇，于是全神貫注地重復(fù)做實(shí)驗(yàn),。他發(fā)現(xiàn)即使在蹺儀器二米處,，屏上仍有熒光出現(xiàn)。倫琴確信,，這個(gè)新奇現(xiàn)象不是陰極射線造成的,，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)已證明陰極射線只能在空氣中進(jìn)行幾厘米，而且不能透過玻璃管,。他決定繼續(xù)對(duì)這個(gè)新發(fā)現(xiàn)進(jìn)行全面檢驗(yàn),。一連六個(gè)星期都在實(shí)驗(yàn)里廢寢忘食地工作著。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn),，他確信發(fā)現(xiàn)了一種過去未被人們所知的具有許多特性的新射線,。這種射線的本質(zhì)一時(shí)還不清楚，所以他取名為“Ｘ射線”（后來科學(xué)界稱之為倫琴射線）,。他在１２月下旬寫的論文中說明了初步發(fā)現(xiàn)的Ｘ射線的如下性質(zhì)：（１）陰極射線打在固體表面上便會(huì)產(chǎn)生Ｘ射線,；固體元素越重，產(chǎn)生的Ｘ射線越強(qiáng),。（２）Ｘ射線是直線傳播的,，在通過棱鏡時(shí)不發(fā)生反射和折射，不被透鏡聚焦。（３）與陰極射線不同,，不能借助磁體（即使磁場很強(qiáng)）使Ｘ射線發(fā)生任何偏轉(zhuǎn),。（４）Ｘ射線能使熒光物質(zhì)發(fā)出熒光。（５）它能使照相底片感光,，而且很敏感,。（６）Ｘ射線具有很強(qiáng)的貫穿能力，比陰極射線強(qiáng)得多,。它可以穿透射線具有很強(qiáng)的貫穿能力,，比陰極射線強(qiáng)得多。它可以穿透千頁的書,，二,、三厘米厚的木板，幾厘米的硬橡皮等,。１５毫米厚的鋁板,，不太厚的銅板、銀板,、金板,、鉑板和鉛板的背后，都可以辨別熒光,。只有鉛等少數(shù)物質(zhì)對(duì)它有較強(qiáng)的吸收作用,，對(duì)１．５毫米厚的鉛板它實(shí)際上不能透過。倫琴一次檢驗(yàn)鉛對(duì)Ｘ射線的吸收能力時(shí),，意外地看到了他自己拿鉛片的手的骨髂輪廓,。于是他請(qǐng)他的夫人把手放在用黑紙包嚴(yán)的照相底片上，用Ｘ射線照射,，底片顯影后,，看到倫琴夫人的手骨像，手指上的結(jié)婚戒指也非常清晰,，這成了一張有歷史意義的照片,。 １８９６年元旦，倫琴將他的論文和第一批Ｘ射線照片復(fù)制件分送給一些著名物理學(xué)家,。幾天之后,，這個(gè)發(fā)現(xiàn)就傳遍了全世界，在公眾中引起轟動(dòng),。其傳播之迅速,，反應(yīng)之強(qiáng)烈，在科學(xué)史上是罕見的,。Ｘ射線很快就被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和金屬探傷等領(lǐng)域,，從而創(chuàng)立了Ｘ射線學(xué),。Ｘ射線究竟是一種電磁波，還是一種粒子流,，曾經(jīng)爭論許多年,。直到１９１２年德國物理學(xué)家勞厄和他的助手發(fā)現(xiàn)Ｘ射線通過晶體后產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，才證明它是一種波長很短的電磁波,。 Ｘ射線的發(fā)現(xiàn)具有十分重大的意義,，它是１９世紀(jì)末２０世紀(jì)初發(fā)生的物理學(xué)革命的開端。它的發(fā)現(xiàn)對(duì)于化學(xué)的發(fā)展也有重要意義：１９１３年,，根據(jù)對(duì)各種元素的特征Ｘ射線光譜的研究發(fā)現(xiàn)的莫斯萊定律,，確定了元素的原子序數(shù)等于核電荷數(shù)，這對(duì)元素周期律的發(fā)展和原子結(jié)構(gòu)理論的建立起了重要作用,。以Ｘ射線晶體衍射現(xiàn)象為基礎(chǔ)建立起來的Ｘ射線晶體學(xué),，是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)化學(xué)的基石之一。 倫琴由于發(fā)現(xiàn)Ｘ射線,，于１９０１年成為第一個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者,。倫琴作出這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)并非由于偶然的幸運(yùn)。他的廣博深厚的科學(xué)素養(yǎng),，周密敏銳的觀察能力,，頑強(qiáng)探索的科學(xué)精神和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的實(shí)驗(yàn)工作，使他具有高瞻遠(yuǎn)矚的科學(xué)遠(yuǎn)見,，能迅速地揭示出并捕捉住前人所未注意的有重要價(jià)值的新現(xiàn)象,，緊緊抓住這種現(xiàn)象進(jìn)行深入研究，終于取得成功,。 二、天然放射線的發(fā)現(xiàn) １８９６年法國著名數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家彭加勒（Poincare,H.1854-1912）注意到Ｘ射線是從受陰極射線轟擊而發(fā)出熒光的玻璃管壁上產(chǎn)生的,。他提出是不是所有能強(qiáng)烈地發(fā)熒光和磷光的物質(zhì)都能發(fā)射出Ｘ射線,。法國物理學(xué)家亨利·貝克勒（Becquerel,H.A.1852-1908）由此受到啟發(fā)，立即開始研究究竟有哪些熒光和磷光物質(zhì)能發(fā)射Ｘ射線,。他把許多磷光和熒光物質(zhì)一一放在密封照相底片上置于陽光下曝曬,，底片都沒有感光。他想起十五年前和他父親一起制備的磷光物質(zhì)硫酸鈾酰鉀晶體,，于是他把一塊這種晶體放在日光下曝曬,，直到它發(fā)出很強(qiáng)的熒光，然后把它和用黑紙包封的照相底片放在一起,，發(fā)現(xiàn)底片感光了,。他錯(cuò)誤地認(rèn)為這種晶體發(fā)射Ｘ射線。１８９６年２月２４日他向法國科學(xué)院報(bào)告了這一實(shí)驗(yàn),，認(rèn)為Ｘ射線與熒光有關(guān),。 ３月１日,，貝克勒把在抽屜里和鈾鹽放在一起的一張密封的底片拿去沖洗，顯影后發(fā)現(xiàn)一件奇怪的事：這張底片已經(jīng)感光,，上面有很明顯的鈾鹽的象,，和剛經(jīng)過日曬的鈾鹽產(chǎn)生的影象同樣清晰。究竟日曬和熒光對(duì)于鈾鹽發(fā)出的這種神秘射線有沒有關(guān)系呢,？于是他親自用純?cè)噭┖铣梢恍┝蚧餆晒馕镔|(zhì),，并設(shè)法加強(qiáng)它們的磷光，但它們?nèi)諘窈蠖疾荒苁沟灼泄?。?jīng)過幾個(gè)月的反復(fù)試驗(yàn),，貝克勒確信使底片感光的真實(shí)原因是鈾和它的化合物不斷地放射出一種奇異的射線，日曬與熒光都與照相底片感光無關(guān),，他把這種射線稱為“鈾射線”,。 １８９６年５月１８日，貝克勒宣布：發(fā)射鈾射線的能力是鈾元素的一種特殊性質(zhì),，與采用哪一種鈾化合物無關(guān),。鈾及其化合物終年累月地發(fā)出鈾射線，純鈾所產(chǎn)生的鈾射線比硫酸鈾酰鉀強(qiáng)三至四倍,。鈾射線是自然產(chǎn)生的,，不是任何外界原因造成的（光照、加熱,、陰極射線激發(fā)等不需要）,，所以既與熒光無關(guān)，也和Ｘ射線不同,。鈾射線能穿透過黑紙使照相底片感光,，能使空氣電離，使驗(yàn)電器放電,，這些性質(zhì)與Ｘ射線相同,。但它的穿透能力不如Ｘ射線，它不能穿透肌肉和木板,。 鈾射線的發(fā)現(xiàn),，立即引起科學(xué)界的極大興趣。當(dāng)時(shí)在巴黎大學(xué)攻讀博士學(xué)位的居里夫人,，即瑪麗·斯克洛多芙斯卡（Sklodowska,M.1867-1934）,，決定選擇鈾射線的本質(zhì)和來源問題作為自己的博士論文題目。１８９７年她開始研究,。要深入研究鈾射線的本質(zhì),，首先要有一臺(tái)能精確測量鈾射線強(qiáng)度的儀器。瑪麗的丈夫,、法國物理學(xué)教授居里（Curie,P.1859-1906）設(shè)計(jì)了一個(gè)靈敏而簡易的鈾射線檢驗(yàn)器,。經(jīng)過幾周的研究,，瑪麗先弄清楚了鈾射線的強(qiáng)度與試樣中鈾的濃度成正比，而與含鈾化合物的化學(xué)組成無關(guān),，也不受外界光照和溫度起落的影響,。由此可以確認(rèn)這種輻射是鈾原子一種特性。１８９８年,，她和德國人施米特（Schmidt,G.C.1856-1949）分別發(fā)現(xiàn)釷元素也具有這種性質(zhì),，表明這種性質(zhì)并非鈾元素所獨(dú)有。于是瑪麗建議把這種性質(zhì)叫做“放射線”,，把具有放射線的元素如鈾和釷叫做“放射性元素”,。 三、放射性元素釙和鐳的發(fā)現(xiàn) 居里夫人對(duì)很多種礦物標(biāo)本逐個(gè)檢驗(yàn)有無放射性,。檢驗(yàn)了幾百種物質(zhì),，都沒有放射性。但當(dāng)她檢驗(yàn)到一種瀝青鈾礦和一種銅鈾云母礦時(shí),，發(fā)現(xiàn)它們有很強(qiáng)的放射性,，其強(qiáng)度比根據(jù)其中鈾或釷的含量所預(yù)計(jì)的強(qiáng)度大得多。她又根據(jù)天然銅鈾云母礦精確分析得到的組成,，自己合成了銅鈾云母,，發(fā)現(xiàn)天然銅鈾云母的放射性是人工合成試樣的４．５倍。這兩種礦物的異常的放射性,，只能解釋為其中含有某種含量很少但比鈾和釷的放射性強(qiáng)得多的新元素,。 １８９６年６月，居里夫婦開始合作搜索這種新元素,。他們先到瀝青鈾礦中去找,。他們把這種礦石分解后，用系統(tǒng)的化學(xué)分析程序把其中的各種元素按組一組一組逐步分開,。每經(jīng)過一步分離,，就測定兩部分的放射線，根據(jù)溶液和沉淀有無放射性或放射性的大小來確定新元素在哪一部分中,。經(jīng)過幾次淘汰搜索的范圍逐步縮小，最后他們發(fā)現(xiàn)在瀝青鈾礦中有兩種而不是一種新的放射性元素,。１８９８年７月他們根據(jù)放射性證實(shí)了一種新放射性元素的存在,，當(dāng)時(shí)他們還只得到了一點(diǎn)富集了這種新元素的硫化鉍，它的放射性遠(yuǎn)比金屬鈾的放射性大得多,。要知道在瀝青鈾礦中這種新元素的含量只有一億分之一,，用一般的化學(xué)方法把它富集起來是何等艱巨啊,！瑪麗為這個(gè)新元素命名為“Polonium”（釙）,，這是為了紀(jì)念她的祖國波蘭,。五個(gè)月后，居里夫婦又根據(jù)放射性發(fā)現(xiàn)了另一種新的放射性元素,，它已富集在氯化鋇結(jié)晶里,。這種混有新元素的晶體比金屬鈾的放射性竟大九百倍。居里夫婦給該元素命名為“Radium”（鐳）,，意思是“賦予放射性的物質(zhì)”,。釙富集在硫化鉍沉淀中，鐳富集在氯化鋇晶體中,，這說明它們的化學(xué)性質(zhì)分別很象鉍和鋇,，而與鈾相差很遠(yuǎn)。但是,，這時(shí)居里夫婦還沒有得到一點(diǎn)點(diǎn)純的鐳或釙的化合物,。他們決定下一階段的工作是從瀝青鈾礦制取純的鐳化合物。他們估計(jì)從瀝青鈾礦中提取了鈾以后釙和鐳可能原封不動(dòng)地存留在廢礦渣中,，因?yàn)獒暫丸D的化學(xué)性質(zhì)與鈾相差很遠(yuǎn),。于是他們便從奧地利處理瀝青鈾礦的國營礦場買到了便宜的廢礦渣。從１８９９年到１９０２年底,，居里夫婦在物理學(xué)校的礦爛工棚里艱苦地工作了４５個(gè)月,，一公斤一公斤地處理了兩噸廢礦渣。經(jīng)過幾百萬次的溶解,、沉淀和結(jié)晶等提煉工作,，終于得到僅僅１００毫克的光說純氯化鐳。它的放射性強(qiáng)大得令人吃驚,，竟是鈾鹽的二百萬倍,！把它放在玻璃瓶里，玻璃瓶就放出紫色的熒光,，它也能使金剛石,、紅寶石、螢石,、硫化鋅,、鉑氰化鋇等發(fā)出磷光。他們對(duì)鐳的原子量進(jìn)行了初步測定,，大約是２２５,，從而確定了它在周期表中處于ⅡＡ族鋇的下面。 １９０３年６月２５日,，３６歲的瑪麗·居里夫人在巴黎大學(xué)通過了博士論文答辨,，論文題目是《放射性物質(zhì)的研究》。這年１１月,，英國皇家學(xué)會(huì)授予居里夫婦載維金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?。１２月１０日居里夫婦和貝克勒一道榮獲這一年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),，分享獎(jiǎng)金。 １９１０年,，居里夫人和法國化學(xué)家德比爾納（Debierne,A.1874-1949）合作,，通過電解氯化鐳取得了金屬鐳，研究了它的性質(zhì),。１９１１ 年,，居里夫人獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。全世界只有為數(shù)極少的幾位科學(xué)家兩次獲得諾貝爾獎(jiǎng),，居里夫人是其中唯一的女科學(xué)家,。 瑪麗·斯克洛多芙斯卡１８６７年１１月７日出生沙俄統(tǒng)治下的華沙，當(dāng)時(shí)波蘭已經(jīng)亡國一百多年了,。她少年時(shí)就有強(qiáng)烈的愛國思想,，在青年時(shí)代又愛上了科學(xué)，決心要以科學(xué)振興祖國,，為波蘭爭光,。她于１８９１年來到巴黎求學(xué)，先后以優(yōu)異的成績獲得數(shù)學(xué)和物理學(xué)碩士學(xué)位,，１８９５年與已是物理學(xué)教授的居里結(jié)婚,，結(jié)成了一對(duì)后來非常著名的科學(xué)伴侶。從１８９８年６月起居里決定和瑪麗合作共同探索瀝青鈾礦中的新的放射性元素,，他們的親密合作一直持續(xù)了八年,。１９０６一天居里在大街上被載重馬車撞倒，車輪奪去了他的生命,。居里夫人悲痛欲絕,，幾乎神經(jīng)失常。經(jīng)過長期療養(yǎng)后剛剛康復(fù),，她就以驚人的毅力,，不僅擔(dān)負(fù)起撫養(yǎng)兩個(gè)女兒的家庭重?fù)?dān)，承擔(dān)了居里在巴黎大學(xué)的教授席位,，而且為放射科學(xué)的建立和發(fā)展又作出了重大貢獻(xiàn),，從而獲得了１９１１年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。鐳的發(fā)現(xiàn)在科學(xué)界引發(fā)了一場革命,，居里夫婦的工作是原子能應(yīng)用研究的開端,。但居里夫人不僅是有重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家之一，而且是一位高尚無私的人,。當(dāng)時(shí)鐳的價(jià)格十分昂貴，但居里夫人甘于過著簡樸的生活,，她毫無保留地公布了鐳的提煉方法,，沒有申請(qǐng)專利,。正如她所說“鐳不應(yīng)該使任何人發(fā)財(cái)，鐳是化學(xué)元素,，應(yīng)該屬于大家”,。她所獲得的巨額獎(jiǎng)金，也幾乎全部用于接濟(jì)窮苦的學(xué)生,，或支援了科學(xué)團(tuán)體,。１９３４年７月４日，居里夫人在長期患惡性貧血白血病后與世長辭,。醫(yī)生的證明是：“奪去居里夫人生命的真正罪人是鐳”,。她把自己的一生獻(xiàn)給了科學(xué)事業(yè)。 四,、α,、β、γ三種射線的發(fā)現(xiàn) 居里夫婦曾發(fā)現(xiàn),，鐳發(fā)出的射線有兩種,。１８９８年，出生于新西蘭在劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室工作的青年物理學(xué)家盧瑟福（Rutherford,E.1871-1937）開始投入放射性的研究工作,。他用強(qiáng)磁鐵使鈾射線偏轉(zhuǎn),，發(fā)現(xiàn)射線分為方向相反的兩股，這表明它至少包含有兩種不同的射線,，一種非常容易被吸收,，稱為α射線；另一種具有較強(qiáng)的穿透力,，稱為β射線,。１９００年法國人維拉德（Villard,P.1860-1934）觀察到，鐳除了上面兩種射線之外,，還存在著第三種射線,，它不受磁場的影響，與Ｘ射線非常類似,。在此之前,，盧瑟福已于１８９８年發(fā)現(xiàn)一種比α和β射線穿透力更大的射線存在，這就是維拉德１９００年所確認(rèn)的這種射線,。后來盧瑟福把它稱為γ射線,，并于１９１４年確定了它是一種波長比Ｘ射線更短的電磁波。貝克勒１８９９年發(fā)現(xiàn)β射線在磁場中偏轉(zhuǎn)的方向與陰級(jí)射線相同,。居里夫人證明它荷負(fù)電,。１９００年貝克勒測定了它的荷質(zhì)比，確認(rèn)β射線就是電子流。為了揭示α射線的本質(zhì),，盧瑟福作了多年的努力,。１９０２年，他用強(qiáng)磁場使射線發(fā)生的偏轉(zhuǎn),，證明了它是帶正電荷的粒子流,，這種粒子被稱為α粒子。１９０６年他測定了α粒子的荷質(zhì)比,，證明它的數(shù)量級(jí)與氫或氦離子相同,，但當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)精度還不能分辨出它帶一個(gè)還是兩個(gè)電荷。１９０７年盧瑟福到英國曼徹斯特大學(xué)任教授后,，和年輕的德國物理學(xué)家蓋革（Geiger,H.1882-1945)一起工作,，利用他發(fā)明的計(jì)數(shù)管和克魯克斯創(chuàng)造的閃爍計(jì)數(shù)法，計(jì)數(shù)了一克鐳一秒鐘內(nèi)放出的α粒子數(shù),，測量了從鐳源得到的總電量,，從而計(jì)算出每個(gè)α粒子帶有兩個(gè)單位電荷。盧瑟福由此推測出α粒子是帶有兩個(gè)正電荷的氦離子,。盧瑟福又和合作者拍攝了α粒子的光譜線,，證明它和氦的光譜線一樣，由此判定,，α粒子是氦離子,。 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