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卢瑟福

 烟锁池塘柳314 2014-02-25
卢瑟福

欧内斯特·卢瑟福(英语:Ernest Rutherford,1871年8月30日-1937年10月19日),新西兰著名物理学家,知名原子核物理学之父,学术界公认他为继法拉第之后最伟大的实验物理学家。他首先提出放射性半衰期的概念,证实放射性是从一个元素到另一个元素的嬗变。又将放射性物质按照贯穿能力分类为α射线与β射线,并且证实前者就是氦离子。因为“对元素蜕变以及放射化学的研究”,荣获1908年诺贝尔化学奖。他最先成功地在氮与α粒子的核反应里将原子分裂,他又在同实验里发现了质子,并且为质子命名。1937年10月19日因病在剑桥逝世,享年66岁。

  • 基本信息
姓名 欧内斯特·卢瑟福
外文名 Ernest Rutherford
国籍 新西兰
出生日期 1871年8月30日
逝世日期 1937年10月19日
职业 物理学家
毕业院校 坎特布雷学院
 
 

1 人物简介

  欧内欧内斯特·卢瑟福斯特·卢瑟福(英语:Ernest Rutherford,1871年8月30日-1937年10月19日),新西兰著名物理学家,知名为原子核物理学之父。学术界公认他为继法拉第之后最伟大的实验物理学家。卢瑟福的祖籍是苏格兰,教授,获得了文学学士、文学硕士、理学学士,1907年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系主任,英国皇家学会主席,1931年受封为纳尔逊男爵。

  卢瑟福首先提出放射性半衰期的概念,证实放射性涉及从一个元素到另一个元素的嬗变。他又将放射性物质按照贯穿能力分类为α射线与β射线,并且证实前者就是氦离子。因为“对元素蜕变以及放射化学的研究”,他荣获1908年诺贝尔化学奖。

  卢瑟福领导团队成功地证实在原子的中心有个原子核,创建了卢瑟福模型(行星模型)。他最先成功地在氮与α粒子的核反应里将原子分裂,他又在同实验里发现了质子,并且为质子命名。第104号元素为纪念他而命名为“鑪”。

  卢瑟福一生发表论文约215篇,著作6种,培养了10位诺贝尔奖获得者。1937年10月19日因病在剑桥逝世,与牛顿和法拉第并排安葬,享年66岁。

2 家庭背景

  1、欧内斯特·卢瑟福祖籍苏格兰,祖辈皆务农,卢瑟福5岁时上了泉林村小学,他的母亲和外祖母都曾在此任教,后来由于家庭搬迁,他又转学到福克斯希尔村小学。1871年8月30日欧内斯特·卢瑟福出生了。卢瑟福兄弟姐妹一共12人,他排行老四,卢瑟福的父亲作过车轮工匠、木工和农民,卢瑟福在这种家庭中成长起来,养成了相互协作、尊重别人的良好品质。

  2、卢瑟福的父亲是一个聪明又肯动脑子的人,他勤奋又有创造性。在开办亚麻厂时,他试验用几种不同的方法浸渍亚麻利用水力去驱动机器,选用本地的优良品种,结果他的产品被认为是新西兰最好的一类。他还设计过一些装置能提高工作效率。

  3、卢瑟福的母亲出身于知识家庭,她的父亲是一位很有才能的数学家,母亲也是一位教师。作为教师的母亲对孩子们的教育起着关键的作用。她的一举一动始终影响着孩子们的情绪。幼年的卢瑟福与他的兄弟姐妹没有什么太明显的区别。如果说有什么不同之处,那就是喜欢思考、喜欢读书。

3 生平经历

  Ernest Rutherford1871年8月30日卢瑟福生于新西兰纳尔逊附近的泉林村,父亲是农民和工匠,母亲是乡村教师。他在小学就对科 学实验产生了浓厚的兴趣。由于成绩优秀,学习期间曾获一系列奖学金。

  欧内斯特?卢瑟福 - Ernest Rutherford

  1894年从坎特布雷学院毕业时,以该校空前的数学和物理第一名的成绩获硕士学位,还因在无线电实验研究方面的突出成绩而获理学学士学位。毕业后,留校工作一年。

  1895年考取大英博览会奖学金,到英国剑桥大学卡文迪许实验室学习。 1896年春末,卢瑟福接受卡文迪许实验室主任J.J.汤姆生的建议,把研究方向从无线电转移到放射性上。

  1897年卢瑟福用强磁场作用于镭发出的射线时发现,射线可以被分成几个组成部分。他把偏转幅度小的带正电的部分叫a射线,把偏转幅度大的带负电的部分叫b射线,同时他还根据实验预言,可能存在一种在磁场中不偏转,穿透能力更强的射线,这就是后来发现的并由他命名的γ射线。

  1898年在卡文迪许实验室研究生毕业后,由J.J.汤姆生推荐,到加拿大的麦吉尔大学任物理学教授。在教学之余,他继续研究放射性,与来自英国的青年化学家F.索迪合作。

4 科研成就

  1902年首先发现了放射性元素的半衰期,提出放射性是元素自发衰变现象,通过放射性和光谱实验表明指出原子有一个很复杂的结构。

  1903年他就发现α射线的能量比β和γ射线大99倍左右,1906年他又发现α射线通过云母片时,出现了偏转2°的小角度散射现象,

  1905年他应用放射性元素的含量及其半衰期,计算出太阳的寿命约为50亿年,开创了用放射性元素半衰期计算矿石、古物和天体年纪的先河。

  卢瑟福

  1907年他谢绝了一些著名大学的高薪聘请,出任该校物理学教授。卢瑟福对α、β、γ射线作了大量的研究,1908年他测算出β射线的电荷。

  1908年6月盖革发现α射线的散射角与靶材料的原子量成正比,同年10月,布拉格写信给卢瑟福,告诉他用α粒子轰击原子时发生α粒子急转弯的现象。这些现象促使他和盖革决定用重金属靶进行散射实验。

  1911年,卢瑟福受“大宇宙与小宇宙相似”的启发,把太阳系和原子结构进行类比,提出了一个原子模型,既卢瑟福原子模型。他认为,原子象一个小太阳系,每个原子都有一个极小的核,核的直径在10-12厘米左右,这个核几乎集中了原子的全部质量,并带有之单位个正电荷,原子核外有之个电子绕核旋转,所以一般情况下,原子显中性。

  1912年盖革和马斯登用实验证实了带正电的原子核的存在。

  1913年他提出α粒子的带电量为2e,原子量为3.84,认为α粒子失去电荷后应变成氦原子。1913年莫塞莱用元素特征谱线与原子序数的关系证实了核外电子环的存在。

  1913年~1914年,他与人合作,测定γ射线的性质和波长,确认γ射线是一种比X射线频率更高的电磁辐射。

  1918年,卢瑟福继J.J.汤姆生之后,担任卡文迪许实验室领导,将卡文迪许实验室发展到一个新的高峰。将物质微观结构的研究推向崭新的阶段,同时也培养出了许多青年科学家。

5 重要贡献

  1、他关于放射性的研究确立了放射性是发自原子内部的变化。放射性能使一种原子改变成另一种原子,而这是一般物理和化学变化所达不到的;这一发现打破了元素不会变化的传统观念,使人们对物质结构的研究进入到原子内部这一新的层次,为开辟一个新的科学领域——原子物理学,做了开创性的工作。

  2、他通过α粒子为物质所散射的研究,无可辩驳的论证了原子的核模型,因而一举把原子结构的研究引上了正确的轨道,于是他被誉为原子物理学之父。由于电子轨道也就是原子结构的稳定性和经典电动力学的矛盾,才导致玻尔提出背离经典物理学的革命性的量子假设,成为量子力学的先驱。

  3、人工核反应的实现是卢瑟福的另一项重大贡献。自从元素的放射性衰变被确证以后,人们一直试图用各种手段,如用电弧放电,来实现元素的人工衰变,而只有卢瑟福找到了实现这种衰变的正确途径。这种用粒子或γ射线轰击原子核来引起核反应的方法,很快就成为人们研究原子核和应用核技术的重要手段。在卢瑟福的晚年,他已能在实验室中用人工加速的粒子来引起核反应。

6 人物名言

  卢瑟福有很多有趣的名言,反映了他对科学的独特理解和幽默的语言

  Itwasquitethemostincredibleeventthateverhappenedtomeinmylife.Itwasalmostasincredibleasifyoufireda15-inchshellatapieceoftissuepaperanditcamebackandhityou.

  这是我一生中碰到的最不可思议的事情。就好像你用一颗15英寸大炮去轰击一张纸而你竟被反弹回的炮弹击中一样。很生动地叙述了汤姆逊模型碰到的困难,即原子不可能是质量均匀分布大小为1埃的球。

  卢瑟福

  Allscienceiseitherphysicsorstampcollecting.

  科学研究,除了物理就是集邮。在卢瑟福的时代仅物理学形成了严密的体系和理论架构,而其他科学如生物学很大程度上还停留在分类和猜测的阶段。

  Theonlypossibleconclusionthesocialsciencescandrawis:somedo,somedon't

  社会科学能够得到仅是:一些可以,另一些不可以。即认为社会科学是描述性的,是分类性的。

  Don'tletmecatchanyonetalkingabouttheuniverseinmydepartment

  不要让我看到任何人在我们(物理)系里谈论宇宙。反映了卢瑟福反对空谈,强调实际的工作态度,但具有讽刺意味的是正是卢瑟福开创的量子物理开启了谈论宇宙的大门,在今天的物理系里,宇宙论是标准的话题而非离经叛道。

  Ifyourresultneedsastatisticianthenyoushoulddesignabetterexperiment

  如果你的实验结果需要一个统计员,那你就需要重新设计一个实验了。好的实验应当是明晰,清楚的。不过今天大型实验所获得的数据不但需要统计员,还需要大型计算机的帮助。

7 个人轶事

  欧内斯特?卢瑟福 - Ernest Rutherford

  1、有个外号叫“鳄鱼”

  卢瑟福从小家境贫寒,通过自己的刻苦努力,这个穷孩子才能完成了他的学业。这段艰苦求学的经历培养了卢瑟福一种认准了目标就百折不回勇往直前的精神。后来学生为他起了一个外号——鳄鱼,并把鄂鱼徽章装饰在他的实验室门口。因为鳄从不回头,他张开吞食一切的大口,不断前进。

  2、摇身一变成为“化学家”

  1908年,卢瑟福获得该年度的诺贝尔化学奖,他对自己不是获得物理学奖感到有些意外,他风趣地说:“我竟摇身一变,成为一位化学家了。”“这是我一生中绝妙的一次玩笑!”

  3、杰出的学科带头人

  卢瑟福还是一位杰出的学科带头人,被誉为“从来没有树立过一个敌人,也从来没有失去一位朋友”的人。在他的助手和学生中,先后荣获诺贝尔奖的竟多达12人。1912年度诺贝尔物理学奖的获得者玻尔曾深情地称卢瑟福是“我的第二个父亲”。 科学界中,至今还传颂着许多卢瑟福精心培养学生的小故事。

   4、是我制造了波浪

  卢瑟福属于那种“性格极为外露”的人,他总是给那些见过他的人留下深刻的印象。他个子很高,声音洪亮,精力充沛,信心十足,并且极不谦虚。当他的同事评论他有不可思议的能力并总是处在科学研究的“浪尖”上时,他迅速回答道:“说的很对,为什么不这样?不管怎么说,是我制造了波浪,难道不是吗?”几乎所有的科学家都同意这一评价。

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