世纪之交的三大发现汇总

流”．他称这种带电的“分子流”为物质的第四态．
勒纳德的“铝窗”
1894 年 ， 德 国 的 勒 纳 德 (Philipp Lenard ， 1862-
1947)发表了他的“铝窗”实验．在最初研究阴极射线时，
勒纳德曾经设计实验，观察阴极射线是否能像紫外线一样 通过放电管壁的石英窗．他发现阴极射线不能穿过．后 来，受到赫兹的一个实验的启发，他想到用来封闭放电管 的石英板可以用一块铝箔代替，铝箔的厚度要可以使管内
绿色荧光，在磁铁的影响下，荧光光斑的位置会发生移 动． 1869 年，普吕克的学生希托夫进一步将真空管的真空 度提高到十万分之一个大气压．用点状的阴极发出阴极射 线，并在阴极和阳极之间放置障碍物进行试验，在产生荧 光的管壁上就会出现障碍物的清晰的影子，这就证明了阴 极射线是直线传播的．
1871 年 ， 瓦 莱 (Cromwell Fleetwood Varley ， 18281883)根据阴极射线为磁场偏转的事实，提出阴极射线是由
理学家 (亥姆霍兹除外)都认为阴极射线是一种电磁波，即
类似于紫外辐射的“以太的某种表现”．哥尔德斯坦、韦 德曼(GuStav Heinh Wiedemann，1826-1899)、勒纳德等都
支持这种观点．在英国和法国以英国物理学家克鲁克斯为
应该指出的是，此时，人们还并不清楚电的物质基
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低压气体放电现象早在 17 世纪就被观察到了，直到 19 世纪，为了解决新的电光源问题，促进了真空技术的发
展，为气体放电的研究创造了条件．
1838 年，法拉第发现，“空气的稀薄极其有利于辉光 现象”，在阴极和阳极辉光之间“总有一个暗区”(这个暗 区后来被称为法拉第暗区)．由于法拉第当时所能获得的真 空只有干分之七个大气压，所以他没有能做出更多的发
电本质的认识．
早在 1834 年，法拉第已发现了电解当量定律．尽管法 拉第本人坚持电的流体说，但是，这个定律却是基本电荷
存在的有力证据，使不少物理学家受到启示，产生了电的
“原子性”的观念． 1853 年 ， 希 托 夫 (Johann Wilhelm Hit+orf ， 18241914)在研究离子迁移率时，就运用了电的原子性观念. 1874 年，斯通尼 (G.J.Stoney ， 1826-1911) 根据法拉
现．
盖斯勒 (Heinrich GeiSSler，1814-1879)利用托里拆 利真空原理制造了水银真空泵，并制造出了可达万分之一 个大气压的低压气体放电管．
早 在 1891 年 ， 戴 维 曾 发 现电 弧 光 焰受 磁 场 偏转 的 现 象．普吕克由此得到启发，他将磁铁靠近真空管进行试
验． 1859 年他报告说，在放电管对着阴极的管壁上看到了
边界清晰的十宇架的阴影；他把一块磁铁移近真空管，十 字架阴影就会发生移动；他还在真空管中安上一水平玻璃 轨道，并在轨道上放置一个插有云母翼片的风轮，当用阴 极射线照射风翼时，轮子就会转动起来．
克鲁克斯根据这些事实认为，阴极射线是由带负电的
“分子流” (moleCularcurrent) 组成，是管中残留气体分 子碰到阴极上，从阴极得到了负电荷而形成的“分子
人们称为世纪之交物理学的三大发现，而它们的发现起源 于对阴极射线的观察与研究．
18 世纪中叶，人们曾提出过“电流质说”； 18 世纪
末、 19 世纪初动电发现后，“电流质说”已为人们所普遍 接受，即认为电流是一种没有机械重量的流质；在麦克斯 韦电磁场理论建立之后，人们又把电现象看做是连续以太 中的应变产生的；液体和气体导电现象的研究，促进了对
保持真空，但又要薄到能让阴极射线通过．这样就能研究
阴极射线在放电管外引起的荧光现象． 勒纳德发现，阴极射线在空气中传播的距离大概是几厘 米的量级．
“阴极射线到底是什么？”这个问题引起了科学家们的 很大兴趣，围绕这个问题出现了一场争论．有趣的是，这 场争论几乎是以国界划分的．在德国以赫兹为首的多数物
际， 19 世纪末，在实验上却发现了一系列经典物理学无法
解释的事实．这些事实与经典物理学的基本概念以及一系 列基本规律产生了尖锐的矛盾，从而引起了物理学的一场 伟大的革命，导致了现代物理学的诞生．
阴极射线的研究
在 19 世纪末和 20 世纪初的一系列新发现中，电子的发
现、X射线的发现和放射性现象的发现具有根本的意义，被
第电解定律，主张把电解中的一个氢离子所带的电荷作为
一个“基本电荷”，并认为任何电荷都是由一些 “基本电 荷”组成的．
1878年后，拉摩(JoSeph Larmor，1857-1942)和洛伦 兹 (Hendrik Antoon Lorentz ， 1853-1928) 在创立的“电 子论”中，也曾赋予物质中电荷的负荷体以一个基本的电 量． 1890年，斯通尼引入“电子”(electron)来表示负的 基本电荷的负荷体．
世纪之交的三大发现
到 19 世纪末，经典物理学已达到了完整、成熟的阶
段．当时不少物理学家产生了这样一种思想:物理学的大厦
已经建成；物理学上的基本的、原则的问题都己经解决； 剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作些 补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更加精确一 些．正当物理学家们为庆贺物理学大厦的落成啧啧叹赏之
带负电的“粒子”组成的假说．
1876 年 ， 德 国 物 理 学 家 哥 尔 德 斯 坦 (Eugen Goldstein，1850-1930)用各种材料做成各种形状、大小的 阴极进行实验，证实这种射线是从阴极表面垂直发出的， 阴极射线的性质与材料无关．他把这种射线命名为“阴极 射线”． 哥尔德斯坦还认为，阴极射线和紫外线没有什么区别， 他把阴极射线看成是以太的某种振动．
1879 年 ， 英 国 的 克 鲁 克 斯 (William Crooks ， 18321919)制成了高真空的“克鲁克斯管”，其真空度达到了百 万分之一个大气压 , 他利用这种真空管做了一系列实验 : 在 真空管的阴极和与它相对的玻璃壁之间，放置一个用云母
片做成的“马耳他十字架”，通电后在玻璃壁上可观察到