高中物理 第三章 原子结构之谜 3.1 敲开原子的大门 6页

‎3.1 敲开原子的大门 ‎ 居里夫人简介 居里夫人 (Marie Curie，1867-1934)法国籍波兰科学家，研究放射性现象，发现镭和钋两种放射性元素，一生两度获诺贝尔奖。‎ 居里夫人与镭的发现 玛丽娅·斯可罗多夫斯卡娅，即著名的居里夫人，被誉为“镭的母亲”。她‎1867年11月7日诞生于俄国沙皇侵略者统治下的波兰首都华沙。父亲是华沙高等学校的物理学教授，使她从小就对科学实验发生了兴趣。‎ ‎1891年，她到巴黎继续深造，获得了两个硕士学位。学业完成后，她本打算返回祖国为受奴役的波兰人民服务，但是，与法国年轻物理学家皮埃尔·居里的相识，改变了她的计划。1895年，她与皮埃尔结婚，1897年生了一个女儿，一个未来的诺贝尔奖金获得者。‎ 居里夫人注意到法国物理学家贝克勒尔的研究工作。自从伦琴发现 X射线之后，贝克勒尔在检查一种稀有矿物质“铀盐”时，又发现了一种“铀射线”，朋友们都叫它贝克勒尔射线。‎ 贝克勒尔发现的射线，引起了居里夫人极大兴趣，射线放射出来的力量是从哪里来的？居里夫人看到当时欧洲所有的实验室还没有人对铀射线进行过深刻研究，于是决心闯进这个领域。‎ 理化学校校长经过皮埃尔多次请求，才允许居里夫人使用一间潮湿的小屋作理化实验。在摄氏6度的室温里，她完全投入到铀盐的研究中去了。‎ 居里夫人受过严格的高等化学教育，她在研究铀盐矿石时想到，没有什么理由可以证明铀是惟一能发射射线的化学元素。她根据门捷列夫的元素周期律排列的元素，逐一进行测定，结果很快发现另外一种钍元素的化合物，也能自动发出射线，与铀射线相似，强度也相像。居里夫人认识到，这种现象绝不只是铀的特性，必须给它起一个新名称。居里夫人提议叫它“放射性”，铀、钍等有这种特殊“放射”功能的物质，叫作“放射性元素”。‎ 一天，居里夫人想到，矿物是否有放射性？在皮埃尔的帮助下，她连续几天测定能够收集到的所有矿物。她发现一种沥青铀矿的放射性强度比预计的强度大得多。‎ 经过仔细的研究，居里夫人不得不承认，用这些沥青铀矿中铀和钍的含量，绝不能解释她观察到的放射性的强度。‎ 这种反常的而且过强的放射性是哪里来的？只能有一种解释：这些沥青矿物中含有一种少量的比铀和钍的放射性作用强得多的新元素。居里夫人在以前所做的试验中，已经检查过当时所有已知的元素了。居里夫人断定，这是一种人类还不知道的新元素，她要找到它！‎ 居里夫人的发现吸引了皮埃尔的注意，居里夫妇一起向未知元素进军。在潮湿的工作室里，经过居里夫妇的合力攻关，1898年7月，他们宣布发现了这种新元素，它比纯铀放射性要强400倍。为了纪念居里夫人的祖国——波兰，新元素被命名为钋（波兰的意思）。‎ ‎1898年12月，居里夫妇又根据实验事实宣布，他们又发现了第二种放射性元素，这种新元素的放射性比钋还强。他们把这种新元素命名为“镭”。可是，当时谁也不能确认他们的发现，因为按化学界的传统，一个科学家在宣布他发现新元素的时候，必须拿到实物，并精确地测定出它的原子量。而居里夫人的报告中却没有针和镭的原子量，手头也没有镭的样品。‎ 居里夫妇决定拿出实物来证明。当时，藏有钋和镭的沥青铀矿，是一种很昂贵的 矿物，主要产在波希米亚的圣约阿希母斯塔尔矿，人们炼制这种矿物，从中提取制造彩色玻璃用的铀盐。对于生活十分清贫的居里夫妇来说，哪有钱来支付这件工作所必需的费用呢？他们的智慧补足了财力，他们预料，提出铀之后，矿物里所含的新放射性元素一定还存在，那么一定能从提炼铀盐后的矿物残渣中找到它们。经过无数次的周折，奥地利政府决定馈赠一吨废矿渣给居里夫妇，并答应若他们将来还需要大量的矿渣，可以在最优惠的条件下供应。[来源:学科网ZXXK]‎ 居里夫妇的实验室条件极差，夏天，因为顶棚是玻璃的，里面被太阳晒得像一个烤箱；冬天，又冷得人都快冻僵了。居里夫妇克服了人们难以想像的困难，为了提炼镭，他们辛勤地奋斗着。居里夫人立即投入提取实验，她每次把20多公斤的废矿渣放入冶炼锅熔化，连续几小时不停地用一根粗大的铁棍搅动沸腾的材料，而后从中提取仅含百万分之一的微量物质。‎ 他们从1898年一直工作到1902年，经过几万次的提炼，处理了几十吨矿石残渣，终于得到0.l克的镭盐，测定出了它的原子量是225。‎ 镭宣告诞生了！‎ 居里夫妇证实了镭元素的存在，使全世界都开始关注放射性现象。镭的发现在科学界爆发了一次真正的革命。‎ 居里夫人以（放射性物质的研究）为题，完成了她的博士论文。1903年，居里夫人获得巴黎大学的物理学博士学位。同年，居里夫妇和贝克勒尔共同荣获诺贝尔物理学奖。‎ 继镭的发现之后，另一些新的放射性元素如锕等也相继被发现。探讨放射性现象的规律以及放射性的本质成为科学界的首要研究课题。‎ 吴健雄：中国的居里夫人 吴健雄（中）、袁家骝与北大校长、著名物理学家周培源（右）合影 在浩渺的星空，有一颗小行星，它的名字叫“吴健雄星”，是1990年中国科学院紫金山天文台以世界著名物理学家吴健雄的名字命名的。吴健雄女士以其对物理学的杰出贡献，赢得了全世界的赞誉，也为自己赢得了“中国的居里夫人”的桂冠，并最终将自己的名字留在了永恒的星空。[来源:学科网]‎ 吴健雄出生于江苏太仓，1929年她以最佳成绩由苏州女师毕业，并获准保送进入南京大学前身中央大学。但按当时的规定，师范学生保送上大学需要先教书，服务一年。于是她进入私立中国公学任教并继续学习。当时胡适在该校兼任校长并讲授“清朝三百年思想史”课程。一次考试之后，胡适改完卷子兴奋地对同在公学执教的杨鸿烈、马君武说：“我从来没有看到一个学生，对清朝三百年思想史阐述得这么透彻，我打了一个100分。”杨、马二人闻言，也说班上有个学生总得一百分。三人分别把这个学生的名字写了下来，拿出来一看，居然都是“吴健雄”。三位老师开怀大笑：“怪不得她能保送进中大呢！”‎ ‎1930年吴健雄进入中央大学，攻读数学专业。在求知欲的驱动下，她翻阅了一些有关X光、电子、放射性、相对论等方面的书籍，没想到一下子便被伦琴、贝克勒尔、居里夫妇、爱因斯坦等科学巨匠给深深地吸引住了。于是，她第二学年便申请转到了物理学系。‎ 中大物理系有许多名师，有研究光学的系主任方光圻，有天文学家张钰哲，有教电磁学的专家倪尚达，后来又来了一位教授近代物理的施士元。施士元在法国巴黎大学镭研究所跟随居里夫人做研究多年，是居里夫人为中国培养的惟一的博士。教学之余，他向同学们讲述了居里夫人的种种逸事，这些都使得对居里夫人崇拜有加的吴健雄备感亲切。那个时候，不管是在教室，还是宿舍和饭堂，吴健雄经常都会说到居里夫人如何如何，仿佛居里夫人是一位她所熟悉、景仰的长辈似的。“那时，居里夫人是吴健雄的典范”，数十年以后吴健雄的许多同学还都是众口一词地这么说。‎ 当时，中大的女学生宿舍在北极阁山下的石婆婆巷，是一片属于教会的楼房。吴健雄起初与人同住，后来为专心念书，便搬到一小屋中闭门读书，很少参与娱乐活动，节假日也难得出去。她有位叔父在南京任职，星期天总是开车来校，想接侄女到郊外“换换脑筋”，可每次载走的总是她的同学。越是这样，她叔父越是担心她的身体，越是要拉她出去“透透空气”，但总是很难说得动她。‎ 就在吴健雄进入中大的第二个年头，日寇在我国东北发动了“九·一八”事变；第三年，日寇又在上海挑起了“一·二八”事变。吴健雄是位很温和的学生，但是在民族存亡的生死关头，她在教室里再也坐不住了。1931年“九·一八”事变之后的12月，她冒雪参加了总统府门前的静坐示威活动，逼得蒋介石不得不出来向学生作个交代。不久以后，吴健雄还成了大家公推的学生示威游行的领头人。‎ ‎1934年，在施士元的精心指导下，吴健雄撰写了一篇题为《证明布喇格定律》的优秀毕业论文。带着师友的殷切厚望，她于1934年离开了母校，不久即赴美继续深造。[来源:学科网ZXXK]‎ 此后历经数十年的艰苦奋斗，吴健雄为世界现代物理学发展做出了杰出的贡献，她在博士在读期间就参加了制造原子弹的“曼哈顿计划”，解决了连锁反应无法延续的重大难题，被人们称为“原子弹之母”。她还验证了著名的“β衰变中矢量流守恒定律”等，并先后获得了各国政府及世界著名大学颁发的荣誉、学位和奖励等，成为名副其实的“世界物理女王”。‎ 原子科学家——居里夫妇 在彼埃·居里遇见玛丽·居里时，他已经享有名誉。在1880年他和他的弟弟雅各已发现压电现象，也就是在晶体上施加压力即可产生电位。他也探讨磁的现象并确定所谓的居里点，高于此点的温度，物质的磁性即消失。在1895年他和玛丽结婚后，彼埃迁就玛丽的研究兴趣。他们共同探讨那时新发现铀矿的放射性。此现象虽已为贝克勒尔所发现，后人以其名「贝克」做为放射性物质活度的单位，但放射性这名词却为玛丽所创。‎ 在用化学方法从矿中萃取铀以后，她注意到剩余的残渣较纯铀更具放射性。她下结论说除了铀以外，铀矿中含有新的元素，也具有放射性，因而导致他们发现钋与镭。他们在很困难的条件下，不眠不休地工作四年以上，才从铀矿中分离出上述的元素，并测定其化学性质。‎ 他们对于放射性的研究终于在1903荣获诺贝尔物理奖。但是很不幸地，在三年之后，当彼埃在风雨中横跨马路时被压毙。从此彼埃在巴黎大学文理学院的教职由玛丽接任。这是该校650年来的第一位女性教授。在1910年放射学大会决定采用居里作为放射性的基本单位。一年之后居里夫人荣获诺贝尔化学奖，以表扬她发现钋和镭。她是第一位获得两个诺贝尔奖的科学家。她的余生则致力于镭的用途，例如用镭治疗癌。居里夫人于 ‎1934年7月4日罹患恶性贫血而逝世，过度的劳累是她致病的重要原因。‎