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欧尼斯特·拉塞福

欧内斯特·卢瑟福 ( Ernest Rutherford,1871年8月30日-1937年10月19日) 新西兰著名物理学家, 第一代尼尔森的卢瑟福男爵,称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。[1]

尼尔森的卢瑟福勋爵

欧尼斯特·拉塞福.jpg
出生 (1871-08-30)1871年8月30日
新西兰布赖特沃特Brightwater
逝世 1937年10月19日(1937-10-19)(66岁)
英国剑桥
居住地 新西兰,英国,加拿大
国籍 新西兰,英国
母校 坎特伯雷大学
剑桥大学
知名于 原子核物理学之父
卢瑟福模型
卢瑟福散射
发现质子
拉塞福 (单位)
奖项 诺贝尔化学奖(1908年)
科普利奖章(1922年)

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β射线,并且证实前者就是离子[2]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[3]

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。[4]第104号元素为纪念他而命名为“𬬻”。

目录

生涯

卢瑟福生在纽西兰尼尔森附近的斯普林格罗夫(现属布赖特沃特Brightwater[5],家里有兄弟姊妹12人,他的父亲从事生产枕木及切割亚麻的工作,小时候常在家里的锯木厂及亚麻厂帮忙,因此教育孩子的责任都落于母亲身上。他国中就读海夫洛克,毕业后他决定争取尼尔森学院的奖学金,这段就学期间是他一生最难忘的回忆,在他临终前仍不忘叮咛他的太太要捐100磅给尼尔森学院,接著1890年他进入坎特伯雷大学在那里他遇见了他最敬仰的教授,在他们的引导下卢瑟福对于科学的研究更加强烈,并已经做了两年电子学的先锋研究。而后1891年他以"电磁研究"获得科展的奖学金。

1895年,卢瑟福获得奖学金,据闻这天他正在田里挖马铃薯,卢瑟福得知考上奖学金,将手中的铁锹丢掉说:“这是我挖的最后一颗马铃薯了”。到英国剑桥大学三一学院卡文迪许实验室做博士研究后,最开心的就是接受约瑟夫·汤姆孙的指导。刚从纽西兰到剑桥时,整日埋头苦读,被看作“光会挖土的野兔子”。在那里他暂短地保持了发现世界最长无线电波(2英里)的纪录,后来跟随发现电子的汤姆孙做研究。在研究物质放射性期间,他创造了术语:α(阿尔法)β(贝塔)射线,又经测定发现β射线是速度快、穿透力强的电子。

1898年,卢瑟福被指派担任加拿大麦吉尔大学物理系主任,实验中他发现了放射性半衰期,并将放射性物质命名为αβ射线,这项实验被授予1908年诺贝尔化学奖,因为他调查到解体的元素、化学和放射性物质。他证明了放射性是原子的自然衰变。但他不是很高兴,因为他自认为是物理学家,而非化学家。他的一个名言是,“科学只有物理一个学科,其他不过相当于集邮活动而已”。他注意到在一个放射性物质样本里,一半的样本衰变的时间几乎是不变的, 这就是该物质的“半衰期”,并且他还就此现象建立了一个实用的方法,以物质半衰期作为时钟来检测地球的年龄,结果证明地球要比大多数科学间认为的老得多。

在1907年他搬到英国已经是诺贝尔奖得主。1911年,在他的金箔实验中,借由他发现和解释卢瑟福散射,他推测原子的核心有正电荷集中,进而开创了卢瑟福模型。1909年卢瑟福在英国曼彻斯特大学同他的学生马斯登用α粒子撞击一片薄金箔,他发现大部分的粒子都能通过金箔,只有极少数会跳回。他笑说这是海军用15吋巨炮射击一张纸,但炮弹却会被弹回而打到自己。最后他提出了一个类似于大阳系行星系统的原子模型,认为原子空间大都是空的,电子像行星围绕原子核旋转,推翻了当时所使用的梅子布丁原子模型。1911年3月,卢瑟福在曼彻斯特文学与哲学学会的会议上宣布他的意外发现,同年5月,他将论文发表于“哲学杂志”。

1919年,汤姆孙在升任三一学院院长时,推荐卢瑟福回到剑桥大学出任卡文迪许实验室的主任,在那里他培育出大批的诺贝尔奖得主,他的学生有丹麦的玻尔、德国的哈恩、前苏联的卡皮察,以及英国的查德威克考克饶夫等十位诺贝尔奖得主。

1925年卢瑟福获得英国政府颁发功绩勋章1931年被封为“第一代尼尔森的卢瑟福男爵”。他只有一位女儿,故爵位在他死后断绝。 卢瑟福在1937年去世,因为医生延误开刀时间导致死亡,后葬于英国且被埋于牛顿的墓附近。

年表

1871年 8月30日生于纽西兰尼尔森西南20公里处的一个小镇。

1889年 卢瑟福进入坎特伯雷大学

1891年 以“电磁研究”,申请科展览奖学金。

1895年 赴英入剑桥大学卡文迪许实验室为研究生,深受主持人汤姆孙赏识。

1898年 卢瑟福到加拿大蒙特娄麦吉尔大学担任麦克唐纳实验室的物理教授。他依放射性物质的贯穿能力将此分类为αβ射线,并且完成放射性转变的学说。

1903~1905 卢瑟福发现镭A、B、C、D、E、F

1907年 回到英国在曼彻斯特大学担任教授。

1908年 因他证明了放射性是原子的自然衰变,获诺贝尔化学奖

1909年~1911年 卢瑟福在英国曼彻斯特大学α粒子撞击一片薄的金箔,他注意到大部分的α粒子都能通过金箔,但却有八千分之一会回跳。完成α粒子散射的实验。后称之为卢瑟福散射(又称为金箔实验)

1911年 证明原子是由带负电的电子环绕带正电的原子核所组成,

1919年 他成功的证明了氮原子核,会被快速的阿尔法粒子撞击而分裂,并放出氧原子核,这个伟大的实验,使得卢瑟福成为第一个改变元素的人。

1922年 他说:“我还没老啊!我的智慧还没有用完,允许我在研究上再努力一番吧,别分散我的精神!”

1925~1930年 任皇家学会主席。

1931年 受封为“第一代尼尔森的卢瑟福男爵”。

1937年10月19日逝于剑桥。葬于西敏寺。

金箔实验

1909年,卢瑟福和汉斯·盖革以及恩斯特·马斯登Ernest Marsden在英国曼彻斯特大学进行了盖革-马斯登实验[6] 。实验是用α粒子束轰击真空室中的箔。实验表明了原子具有核的特征。在实验中,卢瑟福灵感所至,要求盖革和马斯登寻找具有大偏转角的α粒子。在当时,没有任何一个理论预期过这类粒子。这种稀有的偏向被观测到了,并被证明是平滑的但符合高阶偏向角函数。卢瑟福解释了这些数据,并在1911年总结出原子的卢瑟福模型的公式[7]。该模型认为,包含大部分原子质量的带正小核被小质量的电子环绕

相关影片

 

参考资料

  1. 引用错误:无效<ref>标签;未给name属性为eb的引用提供文字
  2. The Discovery of Radioactivity. 
  3. 诺贝尔官方网站关于欧内斯特·卢瑟福传记. Retrieved on 2011-01-26.
  4. Ernest Rutherford. Nzhistory.net.nz (1937-10-19). Retrieved on 2011-01-26.
  5. John Campbell. "Rutherford, Ernest 1871–1937". Dictionary of New Zealand Biography. Ministry for Culture and Heritage. [2013-09-03]. 
  6. Geiger H. & Marsden E. On a Diffuse Reflection of the α-Particles. Proceedings of the Royal Society, Series A. 1909, 82: 495–500. Bibcode:1909RSPSA..82..495G. doi:10.1098/rspa.1909.0054. 
  7. Rutherford E. The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom. Philosophical Magazine, Series 6. 1911, 21: 669–688. doi:10.1080/14786440508637080. 

外部链接