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放射性是如何发现的?

时间:2018-12-19 来源:未知

1895年,德国物理学家伦琴意外地发现了一件怪事,放在抽屉里、用黑纸包裹得很好的照相胶片总是自动感光。经过多次反复研究,终于发现了其中的奥秘。这种奇怪的现象原米是由阴极射线管里发出的一种射线造成的。这种射线穿透力很强中,木板和纸都挡不住它。因为对它的性质还不完全了解,伦琴便把它称为X射线,俗称“X光”。伦琴由于该重大发现被授予首届诺贝尔物理学奖。

后来,伦琴拿一张用黑纸包好的照相胶片,放在阴极射线管旁边,然后让妻子把手放在胶片上,给阴极射线管通了电。不一会胶片冲出米了,伦琴的妻子一看,不禁大吃一惊,这是一张手上的骨骼清晰可见的手掌照相底片。于是,世界上第一张X射线照片诞生了。伦琴在巴黎法国科学院宣读关于发现X射线的报告时,在众多的听众中有一位名叫贝克勒尔的法国物理学家。他在听过报告后,反复思考着一个问题,即荧光与神奇的X射线间,究竟有什么内在的联系?

贝克勒尔设计了一个实验:他将感光的底片包裹在黑纸中,再将铀矿石置于黑纸上面,然后把它们一起拿到太阳下曝晒。贝克勒尔对冲洗出来的底片进行观察,发现底片上有许多雾状细斑点,这说明铀盐矿石所发出的射线能穿透纸张。贝克勒尔再将黑纸换成薄的铝箔片及铜箔片,发现也能使底片曝光。

贝克勒尔继续试验时发生了意想不到的情况,原先计划的实验因天气变化而取消了。于是他将底片连同铀盐矿石一起放入抽屉中在冲洗底片时,贝克勒尔觉得这些底片因为曝光时间不足,底片感光效果必然不好,但是结果恰恰相反,曝光黑影非常清晰。贝克勒尔由此猜测,一定是矿石除了产生可见的磷光外,还能产生一种存在时间很长、强度远超过磷光的未知射线。即使不经过阳光曝晒,这种未知射线也能使底片感光。

为继续探求问题真相,贝克勒尔又设计了一个实验。这次实验是将磷光铀盐矿石置于完全不透光的黑纸盒中,再将黑纸盒放置于暗室内很多天。贝克勒尔发现铀盐矿石已经不发出X射线,但是具有穿透性的射线依然存在,依旧能使底片感光。这项发现使得贝克勒尔大为振奋,他尝试分析其他成分不同的化合物,发现凡是含有铀的化合物,不论是磷光或非磷光体,均会产生相同的放射现象,而这种射线来自大自然,不需借助阴极射线管,与伦琴发现的X射线不同,故贝克勒尔将其称为“天然射线”。

 

图5-1-4贝克勒尔感光实验(摘自《射线相伴你我他》)

 

贝克勒尔发现放射性这一自然现象虽然没有伦琴发现X射线那样轰动一时,但其意义却更为深远,此后的研究使人们认识到:在自然界中,有不稳定的核素存在,这些不稳定核素的原子核可以自发衰变,同时释放出具有穿透力的射线。这一发现为后来的核科学发展开辟了道路,它使人们对物质的微观结构有了更新的认识,并由此打开了原子核物理学的大门。

当时在巴黎大学求学的一位年轻女学生对贝克勒尔发现的射线产生了浓厚的兴趣,并決定把它作为自己的博土学位论文题目进行研究。她就是出生于波兰后来加入法国籍的、历史上第一位两次获得诺贝尔科学奖的著名物理学家玛丽居里。

1898年,居里大妇在沥青铀矿里取得了一种灰白色的物质,它的化学性质和已知化学元素铋十分相似。居里夫人为了纪念自己的祖国波兰,就把这种新元素命名为“钋”。但随后他们发现,钋还不是沥青钠矿中强放射性的主要来源。他们在取得了更详细的实验结果后,发表了另一个重大发现,即找到了比铀的放射性强二百多万倍的“镭”。

 

图5-1-5居里夫人和镭

 

居里夫妇对放射性现象和发现新的放射性元素方面卓有成效的研究工作,不但导致了其它许多重大发现,而且还开辟了核物理和核化学研究的新领域。为了表彰他们对核科学事业的伟大贡献,在1903年,他们和贝克勒尔共同获得了诺贝尔物理学奖。

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