里查森

里查森

里查森,男性,英國人,是一名大學教授。

里查森生平簡介
O.W.里查森(sirOwenWillansRichardson,1879-1959)
英國倫敦大學教授
1928年獲諾貝爾物理學獎,以表彰他對熱電子發射現象的工作,特別是發現了以他名字命名的定律,里查森熱電子發射定律
里查森
里查森1879年4月26日出生於英國約克郡的杜斯伯里,他是夏洛特·瑪麗亞·里查森喬舒亞·亨利·里查森的獨生子,父親經營工業器械。里查森從小聰明能幹,十二歲時就獲得巴特利初級中學的獎學金,並贏得許多競賽的機會,1897年得到劍橋大學三一學院的獎學金。在卡文迪許實驗室時,他遇到多許著名的學者,諸如J·J·湯姆遜、盧瑟福、朗之萬、C·T·R·威爾遜和H·A·威爾遜等。在物理、化學和植物學的榮譽考試中,他都是名列前茅。1900年他獲得劍橋大學學士學位和倫敦大學科學學士學位,1904年獲得劍橋大學碩士學位。他逗留在卡文迪許實驗室從事熱離子的研究工作,並與H·A·威爾遜、H·O·瓊斯合作,從事物理化學、有機化學的研究,一直到1906年。1906年,里查森與H·A·威爾遜的妹妹莉蓮·莫德·威爾遜結婚。隨後遷往美國普林斯頓大學,受聘擔任物理學教授。在美國的七年中,里查森給普林斯頓大學的研究生講課。在他的研究生中,有羅伯特·H·戈達德和阿瑟·H·康普頓、卡爾·T·康普頓兄弟等。1913年,里查遜被請回英國,受聘於倫敦大學王家學院擔任惠斯登講座物理學教授,一直工作到1924年。此後他擔任皇家學會亞羅講座物理學研究教授以及擔任王家學院物理實驗室主任。1921至1928年間,他還先後兼任不列顛協會A部會長和英國物理學會會長等社會職務。1939年,里查森被封為爵士。1944年裡查森從倫敦大學退體,他的夫人於第二年逝世。1948年裡查遜與一位著名的固體物理學家亨里埃塔·M·G·魯普再次結婚。1959年,里查森教授於倫敦逝世,享年80歲。在物質原子和電子的概念被廣泛接受以前,愛迪生巳在含有受熱燈絲和集電器的真空管內,探測到越過真空的電流。弗萊明(Fleming)曾經利用這種現象,發明了整流器;德福雷斯特(deForest)也利用這種現象製造了二極體。至於
無線電、電話、電視以及X射線技術等,則是由於里查遜研究了電子與離子的發射理論之後,才有可能迅速地發展起來。最初里查遜直觀地感到正、負電荷是直接地從受熱固體金屬絲本身發出的,而不是從附近的氣體分子與受熱物體的化學相互作用而來的。他套用分子運動論作了如下的簡單假設,即:在熱導體內部的自由電子,只要它們的動能足夠大,足以克服導體中正電荷的吸引而到達表面時,這些自由電子就有可能從導體的表面逸出。他成功地確定了金屬電子動能隨著它的溫度的增加而增加的關係。被他發現並以他的名字命名的"里查森定律"更確定了電子發射對溫度的依賴關係。也就是說,里查森定律表示了飽和電流依賴於金屬燈絲的溫度T,即I=AT2exp(-W/KT)其中A是普適常數,W是金屬的電子功函式,K是玻爾茲曼常數。他非常欣賞自己的熱離子發射的基本方程(即里查遜一杜斯曼方程)。這個方程可以經受二十年代量子力學的革命性考驗。里查森在早期致力於研究熱離子的15年中,至1910年發表一書時,達到其研究的高峰。第一次世界大戰期間,他從事軍事方面的無線電通訊研究,同時還設法發表幾篇關於光譜學、玻爾原子理論的試驗、愛因斯坦光電效應的解釋等方面的文章。二十年代和三十年代,他每年發表三篇文章,全部都是以他的主要興趣"物理與化學間的關係"為線索而精心撰寫的。第二次世界大戰期間,他集中精力研究雷達、聲波導航、電子學實驗儀器、磁離子和速調電子管等。他的科學論著很多,比較重要的有《物質的電子理論》、《受熱物體的電發射》和《氫分子及其光譜》等。此外,還有許多論文發表在各種科學雜誌上。1928年諾貝爾物理學獎授予英國倫敦大學的O.W.里查森。1900年裡查森大學畢業,由於他對熱離子學的積極鑽研,學校留他在卡文迪什實驗室繼續研究。他的工作富於創造性,既認真實驗,也注重理論。1901年在劍橋哲
學學會上宣讀了兩篇論文,第一次提出了熱離子遵守的規律,受到同行的好評。1902年裡查森被推選為三一學院委員(fellow),1906年,27歲的里查森應邀赴美,到普林斯頓大學任物理學教授,在那裡繼續開展熱離子學的研究。熱離子學(thermdionics)這個詞就是他在1909年作為論文題目首先提出的。里查森給研究生講課的講稿於1914年出版,書名,後來成為對電子學和無線電有興趣的學生學習的主要課本。受他指導的研究生中有K.T.康普頓和A.H.康普頓兩兄弟。A.H.康普頓以發現"康普頓效應"獲1927年諾貝爾物理學獎。他的另一位研究生戴維森因發現電子衍射獲1937年諾貝爾物理學獎。里查森把英國劍橋大學卡文迪什實驗室的作風帶到美國,對美國的科學研究和人才培養起到了廣泛影響。里查森1913年回到英國,歷任國王學院、倫敦大學物理學教授,英國協會A部主席(1921年),倫敦物理學會主席(1926年--1928年)。1939年受封為爵士。1914年以後,他除了繼續研究熱離子學外,還研究光電效應、磁學、化學作用引起的電子發射、電子論、量子論、氫分子光譜、軟X射線和氫譜Hα及氘譜Dα的精細結構。他早年(1907年--1909年)就從熱電子發射對麥克斯韋分子速度分布律作過實驗驗征。後於1917年指導中國研究生丁西林進一步研究這個課題。丁燮林的論文發表於1921年。這是分子束方法尚未提出之前唯一可行的實驗驗證方法,有一定的理論價值。在第二次世界大戰期間,里查森致力於雷達、聲納、電子檢測儀器以及磁控管、速調管等項目的研究。他的科學活動和無線電電子學緊密相聯,不斷促進無線電電子學的發展。他不愧為熱離子學(熱陰極電子學)的創始人。

熱電子發射

熱電子發射又稱愛迪生效應,愛迪生1883年發現的,加熱金屬使其中的大量電子克服表面勢壘而逸出的現象。與氣體分子相似,金屬聽自由電子作無規則的熱運動,其速率有一定的分布.在金屬表面存在著阻礙電子逃脫出去的作用力,電子逸出需克服阻力作功,稱為逸出功。在室溫下,只有極少量電子的動能超過逸出功,從金屬表面逸出的電子微乎其微。一般當金屬溫度上升到100
熱電子發射熱電子發射
0℃以上時,動能超過逸出功的電子數目爭劇增多,大量電子由金屬中逸出,這就是熱電子發射。若無外電場,逸出的熱電子在金屬表面附近堆積,成為空間電荷,它將阻止熱電子繼續發射.通常以發射熱電子的金屬絲為陰極,另一金屬板為陽極,其間加電壓,使熱電子在電場作用下從陰極到達陽極,這樣不斷發射,不斷流動,形成電流.隨著電壓的升高,單位時間從陰極發射的電子全部到達陽極,於是電流飽和。許多電真空器件的陰極是靠熱電子發射工作的.由於熱電子發射取決於材料的逸功及其溫度,應選用熔點高而逸出功低的材料來做陰極。除熱電子發射外,靠電子流或離子流轟擊金屬表面產生電子發射的,稱為二次電子發射,靠外加強電場引起電子發射的稱為場效發射,靠光照射金屬表面引起電子發射的稱為光電發射,各種電子發射都有其特殊的套用.

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