物理学三大发现
大学文科物理第五章打开微观世界的三大发现
02
1899年，J．J汤姆生采用斯坦 尼(G.T．Stoney，1826— 1911)的“电子”一词来表示 他的“载荷子”。“电子”原 是斯坦尼在1891年用于表示电 的自然单位的。
01 宣告了原子是可分的。
02 为进行电子和原子的研究 开创了新的实验技术。
03 意义
04 电子问世开辟了电子技 术的新时代。 J·J·汤姆逊于1906年获 诺贝尔奖。
第五章 打开微观世界的三大发现
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1
经典物理学经过三百多年的发展，到19世纪末已经 有了完整的体系，在应用的推广上也硕果累累。
2
著名物理学家开尔文就说:“19世纪已经将物理大厦 全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这所大 厦。”
开尔文的话代表了不少物理学家的固步自封的思想。
3 电子的发现
•对阴极射线的众说纷纭
19世纪末，阴极 射线是一个热门话题， 有人认为这是一种以太 波，有人认为是一种电 磁波，而第一个确认它 是粒子流，并由此发现 冷却液 基本粒子——电子的是 J·J·汤姆逊。
金属靶
克鲁斯克管
01 德国物理 学家的以太说
02
1858年普吕克尔(Julius Pliicker，1801—1868)在观察放电管中的放电现象时发现管壁发出绿色的荧光。 1876年，哥尔茨坦(Etigen Goldstein，1850—1930)认为这是从阴极发出的某种射线，并命名为阴极射线。他根
1895年11月8日晚,伦琴用黑 的厚纸板把阴极射线管子包起 来，意外地发现1米以外的荧 光屏在闪光，而这绝不是阴极 射线，因阴极射线穿不透玻璃， 只能行进几厘米远。
早期的X射线装置图
伦琴断定这是一种新射线，一种从未曾 记载过的东西。伦琴用它拍出了一张肉 淡骨浓的手掌照片，有人用它鉴别古画， 一时引起轰动，伦琴将这具有非凡魅力 的射线命名为“X”射线。
高中常考物理学史总结
高中常考物理学史总结一、力学1、1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）；2、1654年，德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验——马德堡半球实验；3、1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。
4、17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。
同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。
5、英国物理学家胡克对物理学的贡献：胡克定律；经典题目：胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比（对）6、1638年，伽利略在《两种新科学的对话》一书中，运用观察－假设－数学推理的方法，详细研究了抛体运动。
17世纪，伽利略通过理想实验法指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。
7、人们根据日常的观察和经验，提出“地心说”，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说。
8、17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律；9、牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量；10、1846年，英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈（勒维耶）应用万有引力定律，计算并观测到海王星，1930年，美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星。
19、20世纪物理学三大发现
电子的发现
J·J·汤姆逊任剑桥大学卡文迪什实验室主任 ，汤姆逊于1897年4月30 日在英国皇家学院作了 “阴极射线”的报告，正式宣布发现了阴极射线 的本质。1899年，J·J·汤姆逊正式将其命名为 电子。
P3 D1
K A B
P1 D2 P2
y
阴极射线
阴极射线是德国物理学家J.普吕克尔在1858年利用 低压气体放电管研究气体放电时发现的 .从低压气 体放电管阴极发出的电子在电场加速下形成的电子 流。阴极可以是冷的也可以是热的，电子通过外加 电场的场致发射、残存气体中正离子的轰击或热电 子发射过程从阴极射出。
电子的发现
1897年J.J.汤 姆逊根据放电管中 的阴极射线在电磁 场和磁场作用下的 轨迹确定阴极射线 中的粒子带负电， 并测出其荷质比， 这在一定意义上是 历史上第一次发现 电子，12年后R.A. 密立根用油滴实验 测出了电子的电荷。
电子发现的伟大意义
电子的发现具有伟大的意义，电子的发现打破了 原子不可分的经典的物质观,向人们宣告原子不是构成 物质的最小单元，电子的发现开辟了原子物理学的崭 新研究领域，打开了通向原子物理学的大门 ,人们开 始研究原子的结构 。
三大发现的意义
从1895年到1897年，连续三年之内出现了三 大发现，这对物理学界和哲学界都具有深远的意 义。X射线、电子、放射性的发现在人们面前展 示了物质的微观图像，它为以后的粒子物理的研 究开创了新路。三大发现打破了几百年来形成的 物质不灭、能量守恒、原子不可分等传统观念， 揭开了物理学革命的序幕，它标志着物理学的研 究由宏观步入了微观。
1898年，卢瑟福用强磁铁使铀射线偏转，发现射 线分为方向相反的两股，一股极易被吸收，他称 之为α射线；另一种具有较强的穿透力，称之为 β射线。 维拉德发现γ射线：法国人，1900年,维拉德将镭 放入一个铅管中，铅管一侧开一小口，放射性射 线可从此射出，射线经磁场后用底片记录。在底 片和射线口之间加一层铝箔，用于阻挡α射线而 让β射线通过，结果发现在正对发射口的方向有 暴光的痕迹，后来维拉德又加了一层铝箔，射线 仍能穿透。因此表明，这一射线肯定不是α射线， 而是一种不受磁场偏转的辐射能力更强的一种新 射线。与X射线非常类似，后来被卢瑟福称为γ射 线。
第十二章 20世纪初的物理学
1906年由于在“气体导电方 面的理论和实验研究“而获诺贝尔 物理学奖。
X射线的发现（1895年）
伦 琴( 1845一1923)
德国著名物理学家。德国维尔 茨堡大学校长兼物理所所长。
1895年11月意外地 发现 X射线，并对 X射 线进行了精心的研究。
在这以前，伦琴对晶体的热电、压电现象， 电场中运动介质的磁效应，阴极射线等方面做 过很多工作。
实验过程： ①用勒纳德管重复赫兹等人的实验， 用硬纸板和锡铂把放电管包起来，以排 除外界干扰，当荧光屏接近薄铝窗时， 发现有荧光，证明阴极射线可以在空气 中行进几厘米；
②改用克鲁克斯管实验，荧光模糊。 1895年11月8日，用黑色纸板做了一个 封套（既不使管内可见光外漏，又防止 外界干扰），并把房间全部遮黑，接通 电源后，检查封套是否漏光。当切断电 源时，意外地发现1米以外的工作台上 荧光屏上在闪光。继续实验，2米外亦 可发光，无法用阴极射线来解释。
③继续用多种物质实验，发现X射线可 穿透千页书、2-3cm厚的木板、几cm厚 的硬橡皮， 15mm厚的铅板。 ④1895.12.8 写成《一种新的射线——初 步报告》 1896.3.9写成《一种新的射线》续篇 1897.3写成《关于X射线性质的进一步 观察》
1901年，伦琴获首届诺贝尔 物理学奖。
居里夫妇 正在实验室中 进行化学实验
居里夫妇正在实验室用居里兄弟以 前发明的石英静电计进行测量。
居里夫 妇借用一间 木工房当作 实验室。这 是实验室的 外景。
这是实 验室的内 景。
居里夫人 与她的女儿爱 伦· 居里
约里奥· 居里 夫妇继承居里夫 人的事业，继续 研原子不是不可分割的。因为借 助于电力的作用、快速运动的原子碰撞、 紫外线或热都能够从原子里扯出带负电 的粒子。 （2）这些粒子具有相同的质量，并 带有相同的负电荷，无论它们是从哪一 种原子里得到的，并且它们是一切原子 的一个组成部分。
19世纪末期物理学的三大发现及其意义
19世纪末期物理学的三大发现及其意义19世纪末，以牛顿力学、热力学、麦克维斯电磁学理论和原子论为基础的经典物理学理论体系已相当完善。
正当物理学界陶醉于成功的喜悦中时，一些有远见的科学家却与意识到，在物理学晴朗的天空中出现了乌云。
1900年4月27日，一向以保守著称的英国皇家学会主席、著名物理学家达尔文发表长篇演说，指出：经典物理学本来十分晴朗的天空上出现了两朵“乌云”。
一是“紫外灾难”——热辐射在位于短波的紫外线部分的实验结果与经典统计力学、电磁学理论相背；二是“以太危机”——当时的实验结果表明：麦克维斯电磁学理论中光、电、磁传播所需要的介质——“以太”可能根本就不存在。
经典物理学正在发生危机，这预示着即将发生一场革命。
其实从1895年开始，连续三年的三大发现，x射线，放射性和电子的发现已经成为揭开物理学革命序幕的三声春雷。
1895年伦琴发现了X射线，1896年法国的贝克勒尔发现了铀盐的放射性，1897年英国的J·J汤姆逊发现了电子。
这些新发现猛烈的冲击着经典物理学理论，打破了物理学界沉闷的空气，被誉为“世纪之交的三大发现”，是现代物理学发轫的标志。
早在19世纪三四十年代，人们就发现，真空管内的金属电极在通电时其阴极会发出某种射线，这种射线受磁场影响，具有能量，被称为阴极射线。
而对阴极射线性质的深入研究导致了X射线的发现。
1895年德国物理学家伦琴在赫兹和勒纳德发表了论阴极射线的穿透力的论文后，准备对这一问题做进一步研究。
他重复了勒纳德的实验，发现阴极射线确实能穿透铝箔在空气中行进几厘米，使涂有铂氰化钡的荧光屏上产生荧光。
在多次实验后，他意外地发现了一种新的射线，但因为不了解其本性，伦琴且称它为X射线，又被人们称之为“伦琴射线”。
由于X射线可以穿透皮肉透视骨骼，所以在医疗上作用很大，如今我们到医院拍张X光片已是很平常的事情，然而在19世纪末X射线刚发现时，却被视为世界科技革命的一声号角。
高中物理文学常识
高中物理文学常识一、力学1、1638年，年，意大利物理学家伽利略在意大利物理学家伽利略在意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）。
2、1654年，德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验——马德堡半球实验。
3、1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。
4、17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；保持这个速度一直运动下去；得出结论：得出结论：力是改变物体运动的原因，力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。
同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。
5、英国物理学家胡克对物理学的贡献：胡克定律；经典题目：胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比。
6、1638年，伽利略在《两种新科学的对话》一书中，运用观察－假设－数学推理的方法，详细研究了抛体运动。
17世纪，伽利略通过理想实验法指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；个速度一直运动下去；同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，如果没有其它原因，如果没有其它原因，运动运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。
7、人们根据日常的观察和经验，提出“地心说”，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说。
二十世纪初物理学的三大发现
二十世纪初物理学的三大发现20世纪三项最伟大的发现分别为：天然放射性的发现与电子和X 射线的发现.19世纪末20世纪初物理学的三大发现（X射线1896年、放射线1896年、电子1897年),其中电子的发现标志着现代物理学的产生.19世纪末,阴极射线是物理学研究课题,许多物理实验室都开展了这方面的研究.1984年11月8日,德国物理学家伦琴将阴极射线管放在一个黑纸袋中,关闭了实验室灯源,他发现当开启放电线圈电源时,一块涂有氰亚铂酸钡的荧光屏发出荧光.用一本厚书,2-3厘米夺取的木板或几厘米厚的硬橡胶插在放电管和荧光屏之间,仍能看到荧光.他又用盛有水、二硫化碳或其他液体进行实验,实验结果表明它们也是“透明的”,铜、银、金、铂、铝等金属也能让这种射线透过,只要它们不太厚.伦琴意识到这可能是某种特殊的从来没有观察到的射线,它具有特别强的穿透力.他一连许多天将自己关在实验室里,集中全部精力进行彻底研究.6个星期后,伦琴确认这的确是一种新的射线.1895年12月22日,伦琴和他夫人拍下了第一张X射线照片.1895年12月28日,伦琴向德国维尔兹堡物理和医学学会递交了第一篇研究通讯《一种新射线——初步研究》.伦琴在他的通讯中把这一新射线称为X射线,因为他当时无法确定这一新射线的本质.自伦琴发出X射线后,许多物理学家都在积极地研究和探索,1905年和1909年,巴克拉曾先后发现X射线的偏振现象,但对X射线究竟是一种电磁波还是微粒辐射,仍不清楚.1912年德国物理学家劳厄发现了X射线通过晶体时产生衍射现象,证明了X射线的波动性和晶体内部结构的周期性,发表了《X射线的干涉现象》一文.劳厄的文章发表不久,就引起英国布拉格父子的关注,当时老布拉格（W H.Bragg）已是利兹大学的物理学教授,而小布拉格（W L.Bragg）则刚从剑桥大学毕业,在卡文迪许实验室.由于都是X射线微粒论者,两人都试图用X射线的微粒理论来解释劳厄地照片,但他们的尝试未能取得成功.年轻的小布拉格经过反复研究,成功地解释了劳厄的实验事实.他以更简结的方式,清楚地解释了X射线晶体衍射的形成,并提出著名的布拉格公式：nX=Zdsino这一结果不仅证明了小布拉格的解释的正确性,更重要的是证明了能够用X射线来获取关于晶体结构的信息1912年11月,年仅22岁的小布位格以《晶体对短波长电磁波衍射》为题向剑桥哲学学会报告了上述研究结果.老布拉格则于1913年元月设计出第一台X射线分光计,并利用这台仪器,发现了特征X射线.小布拉格在用特征X射线分析了一些碱金属卤化物的晶体结构之后,与其父亲合作,成功地测定出了金刚石的晶体结构,并用劳厄法进行了验证.金刚石结构的测定完美地说明了化学家长期以来认为的碳原子的四个键按正四面体形状排列的结论.这对尚处于新生阶段的X 射线晶体学来说用于分析晶体结构的有效性,使其开始为物理学家和化学家普遍接受.随着研究的深入,X射线被广泛应用于晶体结构的分析以及医学和工业等领域.对于促进20世纪的物理学以至整个科学技术的发展产生了巨大而深远的影响.。
19世纪末物理学三大发现
各领风骚仅一年——19世纪末物理学三大发现著名物理学家开尔文说:“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这所大厦。
”但这种固步自封的思想很快被打破。
19世纪末物理学的三大发现（X射线1895年、放射线1896年、电子1897年），揭开了物理学革命的序幕，它标志着物理学的研究由宏观进入到微观，标志着现代物理学的产生。
列宁曾谈到，现代物理学的临产诞生了辩证唯物主义。
一、1895年，妙手偶得之的“Ｘ”光1895年11月8日晚, 德国的维尔芝堡大学的伦琴用黑的厚纸板把阴极射线管子包起来，意外的发现1米以外的荧光屏在闪光，而这绝不是阴极射线，因阴极射线穿不透玻璃，只能行进几厘米远。
伦琴断定这是一种新射线，用它拍出了一张手掌照片，一时引起轰动。
由于Ｘ射线与原子中内层电子的跃迁有关，这说明了物理学还存在亟待搜索的未知领域。
X射线本身在医疗、研究物质结构等方面都有很多的实用价值。
很多人都曾观察到过Ｘ射线的现象，但未深究而错过机会。
伦琴善于观察，精心分析，因此他发现了“Ｘ”光。
1901年，伦琴获首届诺贝尔物理奖，当之无愧。
二、1896年，天然放射性现象的发现法国巴黎的贝克勒尔在一次阴雨绵绵的日子，将用黑纸包的感光底片与铀盐一起锁进了抽屉，结果底片仍旧被铀盐感光了，这是人类第一次发现某些元素自身也具有自发辐射现象，引起了人们对原子核问题的关注。
贝克勒尔因此获1903 年诺贝尔奖。
原子核物理学起源于放射性的研究，1933年中子的发现，核物理学诞生。
核能的开发利用，大大促进了核物理和高能物理的发展，这其中居里夫妇功不可没。
居里夫人(1867-1934) 波兰中学毕业，获金质奖章，由于波兰当时女子不能上大学，做了8年家庭教师，筹了费用，于1891年到巴黎大学学习。
1893年获物理硕士学位。
1894年与法国物理学家皮埃尔·居里相恋。
1903年获诺贝尔物理奖，1911年获诺贝尔化学奖。
居里夫妇进行了艰苦的提炼工作，从铀矿渣中提炼出了钋，它比纯铀放射性强400倍!1898年7月，为纪念自己的祖国波兰，居里夫人宣布这种元素为“钋”。
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著名物理学家开尔文说: “19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这所大厦。
”
但这种固步自封的思想很快被打破。
19世纪末物理学的三大发现（X射线1895年、放射线1896年、电子1897年），揭开了物理学革命的序幕，它标志着物理学的研究由宏观进入到微观，标志着现代物理学的产生。
列宁曾谈到，现代物理学的临产诞生了辩证唯物主义。
一、1895年，妙手偶得之的“Ｘ”光
1895年11月8日晚, 德国的维尔芝堡大学的伦琴用黑的厚纸板把阴极射线管子包起来，意外的发现1米以外的荧光屏在闪光，而这绝不是阴极射线，因阴极射线穿不透玻璃，只能行进几厘米远。
伦琴断定这是一种新射线，用它拍出了一张手掌照片，一时引起轰动。
由于Ｘ射线与原子中内层电子的跃迁有关，这说明了物理学还存在亟待搜索的未知领域。
X射线本身在医疗、研究物质结构等方面都有很多的实用价值。
很多人都曾观察到过Ｘ射线的现象，但未深究而错过机会。
伦琴善于观察，精心分析，因此他发现了“Ｘ”光。
1901年，伦琴获首届诺贝尔物理奖，当之无愧。
二、1896年，天然放射性现象的发现
法国巴黎的贝克勒尔在一次阴雨绵绵的日子，将用黑纸包的感光底片与铀盐一起锁进了抽屉，结果底片仍旧被铀盐感光了，这是人类第一次发现某些元素自身也具有自发辐射现象，引起了人们对原子核问题的关注。
贝克勒尔因此获1903 年诺贝尔奖。
原子核物理学起源于放射性的研究，1933年中子的发现，核物理学诞生。
核能的开发利用，大大促进了核物理和高能物理的发展，这其中居里夫妇功不可没。
居里夫人(1867-1934) 波兰中学毕业，获金质奖章，由于波兰当时女子不能上大学，做了8年家庭教师，筹了费用，于1891年到巴黎大学学习。
1893年获物理硕士学位。
1894年与法国物理学家皮埃尔·居里相恋。
1903年获诺贝尔物理奖，1911年获诺贝尔化学奖。
居里夫妇进行了艰苦的提炼工作，从铀矿渣中提炼出了钋，它比纯铀放射性强400
倍!1898年7月，为纪念自己的祖国波兰，居里夫人宣布这种元素为“钋”。
1898年12月，居里夫人又宣布发现了镭(radium)!
居里夫人自传中写到:“为达到这样的目的，设备是极其简陋的，——我们没有资金，没有适宜的实验室，没有任何帮助。
” 镭矿渣非常贵，奥地利送了一吨，在低矮的棚屋里，居里夫妇工作了四年，在1902年，终于从8吨矿渣中提炼出0.1克的镭盐，并宣布镭的原子量为225!镭可以治狼疮和癌肿，0.1克镭就值75万金法郎!一个美国公司想收买专利，都被生活并不富裕的居里夫妇谢绝了。
居里夫人由于长期接触放射性物质，患上了恶性贫血症，她的丈夫居里1906 年死于车祸，居里夫人在精神打击和身体折磨的双重压力下，仍然初衷不改，献身于科学事业。
她的高风亮节，赢得了人们的敬重。
由于镭的引人瞩目的放射性，卢瑟福等科学家对镭的放射性进行了研究。
卢瑟福（1871-1937）发现了：α射线（即氦核的离子流）、β射线（即高速的负电子流）、法国人维拉德发现γ射线是一种波长极短的电磁波，比X射线的波长还要短。
三、1897年，电子的发现
J·J·汤姆逊任剑桥大学卡文迪什实验室主任，属于“弦丝挂、火漆封”派。
培养的学生有卢瑟福、玻尔、威尔逊等多人荣获诺贝尔奖。
汤姆逊于1897年4月30 日在英国皇家学院作了“阴极射线”的报告，正式宣布发现了阴极射线的本质。
1899年，J·J·汤姆逊正式将其命名为电子。
这宣告了原子是可分的。
为进行电子和原子的研究开创了新的实验技术。
J·J·汤姆逊于1906年获诺贝尔奖。