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放射性物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程
發(fā)布時(shí)間:2022-08-23 09:01:01

X射線的發(fā)現(xiàn)立即導(dǎo)致了一種新的物理現(xiàn)象——放射性發(fā)現(xiàn)。

1896年1月20日,法國數(shù)學(xué)家彭加勒在法國科學(xué)院周例會上展示了倫琴提供的X射線論文和相關(guān)照片。當(dāng)時(shí),法國物理學(xué)家貝克勒爾認(rèn)為X射線可能與他長期研究的熒光有關(guān),第二天他開始研究哪些熒光物質(zhì)可以發(fā)射X射線。貝克勒爾的祖父和父親都是以研究磷光和熒光而聞名的物理學(xué)家。這個(gè)家庭在這方面工作了60年,他們的實(shí)驗(yàn)室收集了很多熒光物質(zhì)。貝克勒爾在最初的一系列實(shí)驗(yàn)中得出的是負(fù)面結(jié)果:磷光或熒光物質(zhì)不發(fā)射X射線。

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此時(shí),彭加勒發(fā)表了一篇論文,提出:“是不是所有熒光足夠強(qiáng)的物體都會同時(shí)發(fā)射光線和倫琴的X射線,而不管引發(fā)熒光的原因是什么?!比缓?,貝克勒爾恢復(fù)了他的實(shí)驗(yàn)。這次使用硫酸鉀鈾酰,這是他父親已經(jīng)研究過的。他通常把鈾鹽暴露在陽光下,讓它發(fā)出熒光,然后把它放在用黑紙包裹的照片底片上,以檢查它是否能像x射線一樣感光。1896年2月24日,他在科學(xué)院例會上報(bào)告了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但一周后,當(dāng)他再次向科學(xué)院報(bào)告時(shí),情況發(fā)生了變化,因?yàn)楫?dāng)他即將重做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí),遇到了兩個(gè)陰天,烏云遮住了太陽,所以他不得不把鈾鹽和底片放在抽屜里。3月1日,他沖洗了其中一個(gè)檢查底片,意外地發(fā)現(xiàn)底片已經(jīng)曝光,上面有明顯的鈾鹽包圖像。這讓他意識到陽光和熒光與底片感光無關(guān)。他推斷,感光一定是由鈾鹽本身發(fā)出的神秘射線引起的。第二天,他在科學(xué)院例會上報(bào)告了這一點(diǎn)。后來,他發(fā)現(xiàn)鈾鹽發(fā)出的射線不僅能使底片感光,還能使氣體電離。同時(shí),他還發(fā)現(xiàn),溫度變化和放電刺激對鈾鹽的射線沒有影響;只要有鈾,就會有輻射。因此,他明確表示,發(fā)射這種輻射是鈾原子本身的作用。

雖然貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)沒有X射線的發(fā)現(xiàn)那么轟動,但它仍然吸引了一些杰出的物理學(xué)家。貝克勒爾本人繼續(xù)從事這項(xiàng)研究,但由于他僅限于研究他熟悉的鈾,并認(rèn)為其他已知物質(zhì)不太可能發(fā)出更強(qiáng)的射線,他的工作進(jìn)展并不大。

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下一個(gè)重大進(jìn)展是由一位出生在波蘭的物理學(xué)家里夫人完成的。當(dāng)時(shí),她選擇了放射性物質(zhì)研究作為她的博士論文主題,直到1903年,她才完成論文,同年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。她首先證實(shí),貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的鈾的輻射強(qiáng)度與鈾的數(shù)量成正比,這與它的化學(xué)形式無關(guān)。然后她發(fā)現(xiàn)了釷也有類似的射線,她稱這種現(xiàn)象為放射性。更重要的是,她通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦渣具有很強(qiáng)的放射性,其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鈾的放射性。她得出結(jié)論,這種放射性必須來自一種未知的新元素,并決心尋找它。

居里夫人的信心和毅力促使她的丈夫法國物理學(xué)家皮埃爾·居里放下了他正在做的研究,并投資于尋找新元素。他們在一個(gè)非常簡單的棚子里,將新元素的含量從成噸的鈾礦渣中分離出來。1898年7月,他們首先發(fā)現(xiàn)了放射性元素釙。但釙的射線并不夠強(qiáng),不是他們尋找的最終目的。

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1898年11月,他們宣布發(fā)現(xiàn)了一種新的放射性元素鐳,它經(jīng)常伴隨著鋇產(chǎn)生。這一發(fā)現(xiàn)再次引起了物理界的轟動。居里夫婦花了四年時(shí)間,在極其困難的條件下,從幾噸瀝青鈾礦渣中分離了0.12克純氯化鐳,并確定鐳的原子量為225,發(fā)出的射線比鈾強(qiáng)200多萬倍。這一舉動讓人們消除了懷疑,確信了鐳的存在。





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