原子结构的探索

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费米
第一座人工核反应堆
1942年,爱因斯坦写信给罗斯福,阐明核武器对 同盟国的重要性.不久以费米为首的一批科学家 在美国建成了世界上第一座“人工核反应堆”, 首次实现了人类历史上铀核的可控自持链式裂 变反应。核反应堆是使核能以可控方式释放的 装置。人们建造核裂变反应堆的目的有二:(1) 把它当作一个“中子源”,利用裂变产生的大 量中子以生产军用与民用同位素,或开展科学 研究及实验;(2)将它当作一个“热源”,利 第一座人工核反应堆 用核反应释放的热量以供热、发电或提供动力。 当然,也有将上述目的集于一体的反应堆。 1954年在库尔恰托夫的主持下,苏联建成了世 界上第一座核电站——奥布灵斯克核电站。从 此,核电站便在世界各地蓬勃发展起来。
欧内斯特· 卢瑟福
中子的发现
詹姆斯· 查德威克
20世纪30年代初,在德国物理学家玻特和贝克尔所进行的用α粒子 轰击铍核的有名实验中,德、法、英、中四国核物理学家都为寻找 卢瑟福预言的原子里的“中性粒子”进行了努力。1932年,英国物理 学家查德威克捷足先登发现了中子。中子的发现无疑是继电子、质 子、原子核发现后,核物理学家描绘原子内部结构图像最精彩的一 笔!
尼尔斯· 玻尔
质能关系的发现
1905年是核科技史上极为重要的一年。当年, 阿尔伯特爱因斯坦在他的陋室写出了一篇题 为《论运动物体的电动力学》的论文。正是 在这篇区区9000字的论文中,他揭示了狭义 相对论的基本原理,提出了著名的质能关系 式E=mc2(E为能量,m为质量,c为真空中的 光速),它表明物质的质量与能量是可以互 换的。这为后来解释核裂变、热核聚变、正 反粒子湮没等现象提供了理论依据。1916年, 爱因斯坦又创建了广义相对论。相对论是爱 因斯坦建立起来的一个宏大而深奥的理论体 系,是20世纪人类最光辉的精神产品之一, 无论在科学上或哲学上都具有重大意义。 阿尔伯特爱因斯坦
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玛丽· 居里和 丈夫皮埃尔· 居里
原子结构的探索
英国物理学家汤姆逊于是898年 发现了“电子”并提出了原子结 构的“正电子云模型”。 汤姆逊 1911年,英籍物理学家卢瑟福,完 成了他那有名的“α粒子大角度散射实验” ,并把结果公布于世:他证实了原子中除 电子外,还存在着“原子核”,建立了原 子 的“有核模型”。1919年,卢瑟福在用α 粒 子即拟原子核轰击氮原子核时,实现了首 次人工核反应,并打出了“带正电的粒子” --氢原子核。这就是发现“质子”的实验。
核科技的起点
1896年,法国物理学家亨利· 贝可勒 尔从铀盐的实验中发现了天然放射 性,指出铀是一种能放出射线的元 素。他还预言了“沥青铀矿中除铀 以外,一定还存在着未被发现的射 线的元素。“这一重大发现实际上 成为核科技发展史的起点 亨利· 贝可勒尔
镭和钋的发现
贝可勒尔的发现,引起了一位在巴黎大学求 学的波兰年轻女子的浓厚兴趣。此人便是后 来与法国物理学家皮埃尔· 居里结婚的玛丽· 居 里。居里夫妇用他们制作的“金箔验电器” 作探测器,在对贝可勒尔射线探索的基础上 开展了深入研究,并取得了辉煌成就:1898 年,他们先后发现了两个新的放射性元素钋 和镭。后来,居里夫人以惊人的毅力,用加 热和搅拌等简单方法,整整奋斗了四年,从 数以吨计的沥青铀矿石和铀盐矿渣中成功地 制取了仅0.1克氯化镭。接着,她又用电解法 获得金属镭,并精确地测定了它的相对原子 量。放射性元素镭的发现既具有重大理论价 值,又具有巨大实用价值。
原子内部结构的Biblioteka Baidu现
1913年,丹麦理论物理学家尼尔斯· 玻尔发展了普朗克的量 子论,提出了新的原子结构的量子化轨迹说,确定了原子的 量子状态由其几个轨道上电子的能级所表征。后来,又经过 德国布罗意、薛定谔和泡利等物理学家的努力,终于正确地 描述了原子内部结构,提出了仍为当今科学界公认的“小太 阳系原子模型”。
元素的探索
1934年,费米用中子轰击了63种元素,得到了 37种放射性同位素。在实验中,他还发现, 如果先让中子通过水或石蜡,中子的速度减 慢,反而能特别有效地激发核反应。这是因 为,当中子速度越慢,它停滞在原子核附近 的时间就越长,被俘获的机会就越多。 在用慢中子轰击原子核的反应中,他又发现 可生成新的元素。费米因利用慢中子轰击原 子核引起有关核反应和利用中子辐射发现新 的放射性元素,获得了1938年诺贝尔物理学 奖。
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