歐尼斯特·盧瑟福

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盧瑟福
Ernest Rutherford, 1871-1937
盧瑟福1871年8月30日生於紐西蘭的納爾遜,畢業於紐西蘭大學劍橋大學。1898年到加拿大任麥吉爾大學物理學教授,達9年之久,這期間他在放射性方面的研究,貢獻極多。1907年,任曼徹斯特大學物理學教授。1908年因對放射化學的研究榮獲諾貝爾化學獎。1919年任劍橋大學教授,並任卡文迪什實驗室主任。1931年英王授予他勳爵(具體說是男爵,Baron,參考:英國的爵位與科學家)的桂冠。1937年10月19日逝世,池逝世以後,每年人們都在10月19日為他進行悼念活動。
在19世紀末,物理學上爆出了震驚科學界的“三大發現”:1895年,德國物理學家倫琴發現了X射線,同一年,法國物理學家貝克勒爾發現了天然放射性; 1897年,英國物理學家湯姆遜(1859一1940)發現了電子。這些偉大發現激勵了盧瑟福,使他決心對原子結構進行深入研究。
1899年,盧瑟福用強磁場作用於鐳發出的射線,他發現,射線可以被分成三個組成部分。他把偏轉幅度小的帶正電的部分叫α射線,把偏轉幅度大的帶負電的部分叫β射線,第三部分在磁場中不偏轉,且穿透力很強,他稱之為γ射線。
1903年,盧瑟福證實α射線是與元素氦質量相同的正離子流(氦核),β射線則是帶負電的電子流。盧瑟福把α射線也稱為α粒子,他進一步用實驗證明,α射線打擊到塗有硫化鋅的螢光屏上,就會發出閃光。因此,他利用這一現象製成了可以觀測澈粒於的閃爍鏡。

學術介紹

盧瑟福進

歐尼斯特·盧瑟福歐尼斯特·盧瑟福
一步對口射線的穿透力進行研究,他發現,大部分α粒子都可以穿透薄的金屬箔,這些粒子在金屬箔中“如入無人之境”,可以大搖大擺地通過。這一現象說明,固體中原子間並不是密不可入的,排列並不緊密,內部有許多空隙,所以α粒子可以穿過金屬箔而不改變方向。
實驗發現,也有少數α粒子穿過金屬箔時,好像被什麼東西擠了一下,因而行動軌跡發生了一定角度的偏轉。還有個別的以粒子,好像正面打在堅硬的東西上,完全反彈回來。根據以上α粒子穿過金屬箔的實驗現象(這個實驗被稱為α粒子散射實驗),盧瑟福構想,原子內部一定有一個帶正電的堅硬的核,α粒子碰到核上就會被反彈回來,碰偏了就會改變方向,發生一定角度的偏轉,而原子的核占據的空間很小,所以大部分α粒子還是能穿過去。他根據這一假定計算出,原子核半徑約為 厘米,而原子的半徑為厘米。
1911年,盧瑟福受“大宇宙與小宇宙相似”的啟發,把太陽系原子結構進行類比,提出了一個原子模型。他認為,原子象一個小太陽系,每個原子都有一個極小的核,核的直徑在厘米左右,這個核幾乎集中了原子的全部質量,並帶有整數單位個正電荷,原子核外有相同數目的電子繞核旋轉,所以一般情況下,原子顯中性。
盧瑟福發現了原子核以後,進一步用各種金屬做“粒子散射實驗,發現不同的金屬對”粒子的散射能力不同,散射能力越強,證明核帶的正電荷越多,因而斥力也就越大。 1913年,盧瑟福的學生和助手莫斯萊,在盧瑟福指導下,證明各種不同元素原子核所帶的電荷數,正好等於它們的原子序數。盧瑟福的原子模型,成功地解釋了許多物理化學現象,但後來的研究發現,它有很大的局限性。他的學生、丹麥物理學家玻爾,綜合了普郎克的量子論、愛因斯坦的光子論,在盧瑟福原子模型的基礎上,提出了原子的玻爾模型,這個模型比盧瑟福模型有很大改進,但它是經典力學與量子論相結合的產物,故隨著科學的發展,出現了很多不符合實際的情況,所以後來被量子力學模型所取代。
盧瑟福的工作為原子物理及量子力學的發展打開了道路,被後人稱為原子核物理之父。
盧瑟福為人正直,盡瘁科學,還是一個偉大的教育家,為人類培養了許多第一流的專家,如玻爾、莫斯萊等。盧瑟福的形象被印在紐西蘭的100元紙幣上,他說過的最著名的名言是:“科學研究,除了物理就是集郵。”

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