现代物理学革命
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
h = 6.63×10-34焦耳· 秒 —— 普朗克常数
从一轨道跃迁到另一轨
道时，放出（或吸出）
能量为的光子, 其中ν
为光子频率。
现代物理学革命 27
二、量子论的发展过程
• 普朗克黑体辐射假说：电磁辐射的能量交换是量
子化的，即
E nhv
， n = 1 ， 2， 3， …
• 光电效应（爱因斯坦,1905年）：光是由无静止质
现代物理学革命 30
3、玻尔的原子理论
• 1913年，玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用量子 化概念，提出玻尔的原子理论，对氢光谱作出了满 意的解释，使量子论取得了初步胜利。随后，玻尔、
索末菲和其他物理学家为发展量子理论花了很大力
气，却遇到了严重困难。旧量子论陷入困境。
现代物理学革命
31
（二）量子论的建立
量子理论的发展打开了局面。 • 爱因斯坦认为，能量的不连续性可以推广到辐射的空间传播 过程。光在传播时，能量不连续地分布于空间，由分离的能 量子组成，这些能量子称为光量子。
• 爱因斯坦认为他的光量子理论是波动及发射理论的一种融合。
1909年他进一步指出光不仅具有粒子性而且具有波动性，即 光具有波粒二象性。
• 普朗克认为物体在发射辐射和吸收辐射时，能量是不连续的，
这种分离变化不是随意的，它有最小的能量单元，该单元称 为能量子或者量子。物体发射和吸收的能量只能是能量子的 整数倍。
现代物理学革命 29
2、爱因斯坦光量子论
• 爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾，提出了光量
子假说，并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念，为
• 直接测阴极射线携带的电荷 • 使阴极射线受静电偏转 • 用不同方法测阴极射线的荷质比 • 证明电子存在的普遍性
现代物理学革命 17
直接测阴极射线携带的电荷
• J．J．汤姆生把联到静电计的电荷接受器(法拉第圆桶)安 装在真空管的一侧，平时没有电荷进入接收器。
• 用磁场使射线偏折，当磁场达到某一值时，接收器接收到
现代物理学革命 32
波粒二象性
德布罗意于1924年提出，微 观粒子也具有波动性，根据
百度文库
光波与光子之间的关系，把
微观粒子的粒子性质（能量 E和动量p）与波动性质（频 率ν和波长λ）用所谓德布 罗意关系联系起来了，即 E= hν，p=h/λ。
现代物理学革命
33
（二）量子论的建立
• 1925年9月，玻恩与另一位物理学家约丹合作，将海森伯 的思想发展成为系统的矩阵力学理论。不久，狄拉克改 进了矩阵力学的数学形式，使其成为一个概念完整、逻
• 1923年，德布罗意提出了物质波假说，将波粒二象性运 用于电子之类的粒子束，把量子论发展到一个新的高度。 • 1925年-1926年薛定谔率先沿着物质波概念成功地确立了
电子的波动方程，为量子理论找到了一个基本公式，并
由此创建了波动力学。 • 几乎与薛定谔同时，海森伯写出了以“关于运动学和力 学关系的量子论的重新解释”为题的论文，创立了解决 量子波动理论的矩阵方法。
三大实验发现猛烈地冲击着牛顿力学的物质质
量、能量、动量等基本概念，经典物理学中质
量守恒、能量守恒、运动定律等基本定律也面
临严峻考验。
面对物理学危机，一些抱残守缺的物理学家悲
观失望，唯心主义趁虚而入。
现代物理学革命 24
第二节
量子物理学的研究
• 量子理论（扎扎实实的科学作风）
• 量子力学（现代高科技的基石之一）
三大实验发现打开了经典物理学的缺口
原来认为原子是不可分割的最小质点现在从原子里发现了
电子、X射线和γ射线；
原来认为元素是固定不变的，但放射现象表明一种元素可
蜕变为另一种元素； 原来认为物质的质量与运动无关，现今电子的质量随运动 速度变化而变化，质量似乎不守恒了；
现代物理学革命
22
三大实验发现诱发了经典物理学危机
现代物理学革命
25
一、原子模型与量子理论
• 汤姆逊原子模型 ＝ 正 电荷背景＋电子（正电 荷背景（正电荷均匀分 布），电子镶嵌） • 卢瑟福原子模型 （行星 模型或核式模型）
现代物理学革命 26
原子模型
• 玻尔原子模型(玻尔假 说)：原子核外电子各自
原子模型
在固定轨道上绕核转动，
且无电磁辐射；当电子
1895年，物理学已经有了相当的发展，几个主要部门--牛
顿力学、热力学和分子运动论、电磁学和光学，都已经建
立了完整的理论，在应用上也取得了巨大成果。这时物理 学家普遍认为，物理学已经发展到顶了，以后的任务无非 是在细节上作些补充和修正而已，没有太多的事好做了。 X射线的发现唤醒了沉睡的物理学界。它像一声春雷，引 发了一系列重大发现，把人们的注意力引向更深入、更广 阔的天地，从而揭开了现代物理学革命的序幕。
显得黯然失色了……第一朵乌云出现在光的波动理论上，第二朵乌云 出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。
• 正是这“两朵乌云”和“三大实验发现”引起了“物理学革命”。
现代物理学革命
3
第一节
19、20世纪之交物理学三大发现
X射线的发现
放射性的发现 电子的发现
现代物理学革命
4
现代物理学革命的开始
证明电子存在的普遍性
汤姆生还用不同的阴极和不同的气体做实验，所 得荷质比数量级相同，证明各种条件下的粒子流 都是相同的，不因电极材料和气体成分而异。 Thomson被认为是电子的发现者，并因此获得 1906年诺贝尔物理学奖。此后他的七个助手先后
都获得过诺贝尔奖。
现代物理学革命
21
三大实验发现诱发了经典物理学危机
辑自洽的理论体系。
• 1926年薛定谔发现波动力学和矩阵力学从数学上是完全 等价的，由此统称为量子力学，而薛定谔的波动方程由 于比海森伯的矩阵更易理解，成为量子力学的基本方程。
现代物理学革命
34
三、量子力学基本方程
• 薛定谔方程
适用于一切微观低速物理现象：
原子结构，元素周期律，分子结构，化学反应，原子分子
现代物理学革命
9
太阳光下实验
1896年2月，贝克勒尔把感光片包在黑纸里放到太阳
下，再把荧光物质的晶体压在上面。
他的设想是：太阳光照射晶体产生荧光，如果荧光
中有X射线，那么它就能穿透黑纸使底片暴光。
结果：底片冲洗后，上面有了阴影。这证明有放射
线穿透了黑纸，贝克勒尔断定荧光确实放出 X射线。
现代物理学革命
19
用不同方法测阴极射线的荷质比
• 测量阳极的温升，因为阴极射线撞击到阳极，会引起
阳极的温度升高。
• J．J．汤姆生把热电偶接到阳极，测量它的温度变化。 根据温升和阳极的热容量可以计算粒子的动能，再从 阴极射线在磁场中偏转的曲率半径，推算出阴极射线 的荷质比与速度。
现代物理学革命
20
的电荷猛增，说明电荷来自阴极射线。
现代物理学革命
18
使阴极射线受静电偏转
汤姆生重复了赫兹的静电场偏转实验，注意到在刚加上电压 的瞬间，射束轻微摆动。这是由于残余气体分子在电场的作
用下发生了电离，正负离子把电极上射线所带电荷的实验装
置的电压抵消掉了。显然这是由于真空度不够高的原因。 他在实验室技师的协助下努力改善真空条件，并且减小极间 电压，终于获得了稳定的静电偏转。
• 开尔文的世纪回顾： 1900年4月27日开尔文（Lord Kelvin）在皇家
研究所（RI）发表了《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》的演讲。
其中说道“动力学理论断言，热和光都是运动的方式。在展望20世纪 物理学前景时，开尔文若有所思地讲道：动力理论肯定了热和光是运
动的两种方式，但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，
• 1900年，法国化学家维拉德(P.Villard)发现在铀辐射中还
有另一种成分，穿透力更强，称为γ射线。 • 从1902年起，卢瑟福和索第(F．Soddy)等人研究。射线和放 射性物质的规律，终于导致原子核嬗变规律和原子核的发现。
现代物理学革命
16
三、电子的发现
阴极射线：大的波动还是带电粒子流？ J.J.汤姆生(J.J.Thomson)
1898年12月居里夫妇检测出了放射性更强的物质，并
把它命名为镭。 1902年他们经过了无数次的结晶处理，
终于成功地制出0.1克的镭。
现代物理学革命
13
因对放射线的研究，1903年居里夫人和她的丈 夫、贝克勒尔分享了该年度的诺贝尔物理学奖； 1911年她又因发现两种新元素而获得诺贝尔化 学奖。
三大实验发现打开了经典物理学的缺口
原来认为能量守恒只存在于机械能、热能和电能相互转化
之中，现在一块静止的放射物质本身就是热源，即便没有
外力作用，能量也源源不断地向外界释放，能量好像也不
守恒了； 原来认为质量和能量不搭界，现在放射性物质因能量不断 释放，质量也不断减小。
现代物理学革命
23
三大实验发现诱发了经典物理学危机
伦琴因发现X射线荣获1901年的首次颁发的诺贝
尔物理学奖。
现代物理学革命 8
二、放射性的发现
伦琴发现的X射线引起法国物理学家贝克勒尔 （A.H. Becquerel, 1852 -1908）的兴趣。 因为伦琴是通过荧光材料所发出的荧光而发现X 射线的，所以贝克勒尔想知道是否有荧光材料放 出X射线。
光谱，激光，超导，晶体管，介观纳米物理，原子激光 ......
现代物理学革命 35
四、量子理论的科学思想
现代物理学革命
10
阴天的实验
贝克勒尔只好把包好的底片放进抽屉，上面还是
压着那块荧光物质的晶体。
结果：底片上有很多的阴影。显然，这阴影与太
阳无关、与荧光无关，而与晶体本身有关。
贝克勒尔用的晶体是一种铀的化合物——硫酸双
氧铀钾，这样他便发现了铀能自发辐射出能量。
居里夫人在1898年把这种现象命名为放射性。
现代物理学革命 11
X射线和铀的放射性激发了居里夫人（Marie Curie，1867-1934）对放射线的研究兴趣。 居里夫人首先证实了贝克勒尔关于铀盐辐射的强 度与化合物中铀的含量成正比的结论，但她不满 足于局限在铀盐，决定对已知的各种元素进行普 查。
现代物理学革命
12
钋和镭的发现
1898年7月居里夫妇从铀矿中分离出放射性比铀强数百 倍的物质。向巴黎科学院提交“论沥青铀矿中的一种 新物质”， 命名为“钋” Polonium（Poland)
现代物理学革命
14
放射性物质发现的重要意义
一是要判明放出的射线是什么？
二是查清物质放出射线以后变成了什么？
现代物理学革命
15
放射性物质发现的重要意义
• 1898年，卢瑟福(E. Rutherford)通过吸收实验证明铀辐射 穿透力弱的称为α射线，穿透力强的称为β射线。 • 1899年，贝克勒尔证实ρ射线能被磁场偏转，其行为与阴极 射线相似。
现代物理学革命 5
关于阴极射线本性的争论
1.X射线的发现起源于对阴极射线的研究，1856年德国盖斯勒
放电管的发明为研究真空放电现象提供了实验手段；1859
年德国普吕克发现了放电管阴极发出的绿色辉光，1876年 德国戈尔茨坦指出绿色辉光是由阴极的某种射线引起的， 命名为“阴极射线”。 2.围绕阴极射线的本性究竟是光波还是粒子，德国和英国科 学家展开了争论，最终导致了物理学的三大实验发现。
量的微粒（光子）组成的。
• 德布罗意波粒二象性假说 ：任何微观粒子既是一
种粒子，又是一种波动。
现代物理学革命 28
（一）量子论的初期
1、普朗克能量子假说
• 1900年普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难， 引入了能量子概念，为量子理论奠下了基石。 • “紫外灾难”：科学家们致力于建立辐射强度与光波长之间 的函数关系。但在长波区和实验结果符合，而当波长接近紫 外时，计算出的能量为无限大!
现代物理学革命
6
一、X射线的发现
1895年11月10日，德国物理学家伦琴
（Rontgen，1854-1923）在做阴极射线实验时，
偶然发现了一种新的辐射，它能轻易穿透一些
如纸张之类不透明的物质。伦琴把它叫做X射
线。
现代物理学革命
7
偶然性？
X射线的发现过程在物理学史上是一个必然性通
过偶然性开辟道路的典型例证。 在伦琴之前，英国克鲁克斯等人曾遇见过它，但 均因疏忽而与重大发现擦肩而过。
现代物理学
现代物理学革命
1
世纪之交科学家眼中的物理学
• 19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家欢聚 一堂。会上汤姆森（W. Thomson, 1824-
1907）发表新年祝词。
• 他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，物
理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。
现代物理学革命
2
世纪之交科学家眼中的物理学
从一轨道跃迁到另一轨
道时，放出（或吸出）
能量为的光子, 其中ν
为光子频率。
现代物理学革命 27
二、量子论的发展过程
• 普朗克黑体辐射假说：电磁辐射的能量交换是量
子化的，即
E nhv
， n = 1 ， 2， 3， …
• 光电效应（爱因斯坦,1905年）：光是由无静止质
现代物理学革命 30
3、玻尔的原子理论
• 1913年，玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用量子 化概念，提出玻尔的原子理论，对氢光谱作出了满 意的解释，使量子论取得了初步胜利。随后，玻尔、
索末菲和其他物理学家为发展量子理论花了很大力
气，却遇到了严重困难。旧量子论陷入困境。
现代物理学革命
31
（二）量子论的建立
量子理论的发展打开了局面。 • 爱因斯坦认为，能量的不连续性可以推广到辐射的空间传播 过程。光在传播时，能量不连续地分布于空间，由分离的能 量子组成，这些能量子称为光量子。
• 爱因斯坦认为他的光量子理论是波动及发射理论的一种融合。
1909年他进一步指出光不仅具有粒子性而且具有波动性，即 光具有波粒二象性。
• 普朗克认为物体在发射辐射和吸收辐射时，能量是不连续的，
这种分离变化不是随意的，它有最小的能量单元，该单元称 为能量子或者量子。物体发射和吸收的能量只能是能量子的 整数倍。
现代物理学革命 29
2、爱因斯坦光量子论
• 爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾，提出了光量
子假说，并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念，为
• 直接测阴极射线携带的电荷 • 使阴极射线受静电偏转 • 用不同方法测阴极射线的荷质比 • 证明电子存在的普遍性
现代物理学革命 17
直接测阴极射线携带的电荷
• J．J．汤姆生把联到静电计的电荷接受器(法拉第圆桶)安 装在真空管的一侧，平时没有电荷进入接收器。
• 用磁场使射线偏折，当磁场达到某一值时，接收器接收到
现代物理学革命 32
波粒二象性
德布罗意于1924年提出，微 观粒子也具有波动性，根据
百度文库
光波与光子之间的关系，把
微观粒子的粒子性质（能量 E和动量p）与波动性质（频 率ν和波长λ）用所谓德布 罗意关系联系起来了，即 E= hν，p=h/λ。
现代物理学革命
33
（二）量子论的建立
• 1925年9月，玻恩与另一位物理学家约丹合作，将海森伯 的思想发展成为系统的矩阵力学理论。不久，狄拉克改 进了矩阵力学的数学形式，使其成为一个概念完整、逻
• 1923年，德布罗意提出了物质波假说，将波粒二象性运 用于电子之类的粒子束，把量子论发展到一个新的高度。 • 1925年-1926年薛定谔率先沿着物质波概念成功地确立了
电子的波动方程，为量子理论找到了一个基本公式，并
由此创建了波动力学。 • 几乎与薛定谔同时，海森伯写出了以“关于运动学和力 学关系的量子论的重新解释”为题的论文，创立了解决 量子波动理论的矩阵方法。
三大实验发现猛烈地冲击着牛顿力学的物质质
量、能量、动量等基本概念，经典物理学中质
量守恒、能量守恒、运动定律等基本定律也面
临严峻考验。
面对物理学危机，一些抱残守缺的物理学家悲
观失望，唯心主义趁虚而入。
现代物理学革命 24
第二节
量子物理学的研究
• 量子理论（扎扎实实的科学作风）
• 量子力学（现代高科技的基石之一）
三大实验发现打开了经典物理学的缺口
原来认为原子是不可分割的最小质点现在从原子里发现了
电子、X射线和γ射线；
原来认为元素是固定不变的，但放射现象表明一种元素可
蜕变为另一种元素； 原来认为物质的质量与运动无关，现今电子的质量随运动 速度变化而变化，质量似乎不守恒了；
现代物理学革命
22
三大实验发现诱发了经典物理学危机
现代物理学革命
25
一、原子模型与量子理论
• 汤姆逊原子模型 ＝ 正 电荷背景＋电子（正电 荷背景（正电荷均匀分 布），电子镶嵌） • 卢瑟福原子模型 （行星 模型或核式模型）
现代物理学革命 26
原子模型
• 玻尔原子模型(玻尔假 说)：原子核外电子各自
原子模型
在固定轨道上绕核转动，
且无电磁辐射；当电子
1895年，物理学已经有了相当的发展，几个主要部门--牛
顿力学、热力学和分子运动论、电磁学和光学，都已经建
立了完整的理论，在应用上也取得了巨大成果。这时物理 学家普遍认为，物理学已经发展到顶了，以后的任务无非 是在细节上作些补充和修正而已，没有太多的事好做了。 X射线的发现唤醒了沉睡的物理学界。它像一声春雷，引 发了一系列重大发现，把人们的注意力引向更深入、更广 阔的天地，从而揭开了现代物理学革命的序幕。
显得黯然失色了……第一朵乌云出现在光的波动理论上，第二朵乌云 出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。
• 正是这“两朵乌云”和“三大实验发现”引起了“物理学革命”。
现代物理学革命
3
第一节
19、20世纪之交物理学三大发现
X射线的发现
放射性的发现 电子的发现
现代物理学革命
4
现代物理学革命的开始
证明电子存在的普遍性
汤姆生还用不同的阴极和不同的气体做实验，所 得荷质比数量级相同，证明各种条件下的粒子流 都是相同的，不因电极材料和气体成分而异。 Thomson被认为是电子的发现者，并因此获得 1906年诺贝尔物理学奖。此后他的七个助手先后
都获得过诺贝尔奖。
现代物理学革命
21
三大实验发现诱发了经典物理学危机
辑自洽的理论体系。
• 1926年薛定谔发现波动力学和矩阵力学从数学上是完全 等价的，由此统称为量子力学，而薛定谔的波动方程由 于比海森伯的矩阵更易理解，成为量子力学的基本方程。
现代物理学革命
34
三、量子力学基本方程
• 薛定谔方程
适用于一切微观低速物理现象：
原子结构，元素周期律，分子结构，化学反应，原子分子
现代物理学革命
9
太阳光下实验
1896年2月，贝克勒尔把感光片包在黑纸里放到太阳
下，再把荧光物质的晶体压在上面。
他的设想是：太阳光照射晶体产生荧光，如果荧光
中有X射线，那么它就能穿透黑纸使底片暴光。
结果：底片冲洗后，上面有了阴影。这证明有放射
线穿透了黑纸，贝克勒尔断定荧光确实放出 X射线。
现代物理学革命
19
用不同方法测阴极射线的荷质比
• 测量阳极的温升，因为阴极射线撞击到阳极，会引起
阳极的温度升高。
• J．J．汤姆生把热电偶接到阳极，测量它的温度变化。 根据温升和阳极的热容量可以计算粒子的动能，再从 阴极射线在磁场中偏转的曲率半径，推算出阴极射线 的荷质比与速度。
现代物理学革命
20
的电荷猛增，说明电荷来自阴极射线。
现代物理学革命
18
使阴极射线受静电偏转
汤姆生重复了赫兹的静电场偏转实验，注意到在刚加上电压 的瞬间，射束轻微摆动。这是由于残余气体分子在电场的作
用下发生了电离，正负离子把电极上射线所带电荷的实验装
置的电压抵消掉了。显然这是由于真空度不够高的原因。 他在实验室技师的协助下努力改善真空条件，并且减小极间 电压，终于获得了稳定的静电偏转。
• 开尔文的世纪回顾： 1900年4月27日开尔文（Lord Kelvin）在皇家
研究所（RI）发表了《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》的演讲。
其中说道“动力学理论断言，热和光都是运动的方式。在展望20世纪 物理学前景时，开尔文若有所思地讲道：动力理论肯定了热和光是运
动的两种方式，但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，
• 1900年，法国化学家维拉德(P.Villard)发现在铀辐射中还
有另一种成分，穿透力更强，称为γ射线。 • 从1902年起，卢瑟福和索第(F．Soddy)等人研究。射线和放 射性物质的规律，终于导致原子核嬗变规律和原子核的发现。
现代物理学革命
16
三、电子的发现
阴极射线：大的波动还是带电粒子流？ J.J.汤姆生(J.J.Thomson)
1898年12月居里夫妇检测出了放射性更强的物质，并
把它命名为镭。 1902年他们经过了无数次的结晶处理，
终于成功地制出0.1克的镭。
现代物理学革命
13
因对放射线的研究，1903年居里夫人和她的丈 夫、贝克勒尔分享了该年度的诺贝尔物理学奖； 1911年她又因发现两种新元素而获得诺贝尔化 学奖。
三大实验发现打开了经典物理学的缺口
原来认为能量守恒只存在于机械能、热能和电能相互转化
之中，现在一块静止的放射物质本身就是热源，即便没有
外力作用，能量也源源不断地向外界释放，能量好像也不
守恒了； 原来认为质量和能量不搭界，现在放射性物质因能量不断 释放，质量也不断减小。
现代物理学革命
23
三大实验发现诱发了经典物理学危机
伦琴因发现X射线荣获1901年的首次颁发的诺贝
尔物理学奖。
现代物理学革命 8
二、放射性的发现
伦琴发现的X射线引起法国物理学家贝克勒尔 （A.H. Becquerel, 1852 -1908）的兴趣。 因为伦琴是通过荧光材料所发出的荧光而发现X 射线的，所以贝克勒尔想知道是否有荧光材料放 出X射线。
光谱，激光，超导，晶体管，介观纳米物理，原子激光 ......
现代物理学革命 35
四、量子理论的科学思想
现代物理学革命
10
阴天的实验
贝克勒尔只好把包好的底片放进抽屉，上面还是
压着那块荧光物质的晶体。
结果：底片上有很多的阴影。显然，这阴影与太
阳无关、与荧光无关，而与晶体本身有关。
贝克勒尔用的晶体是一种铀的化合物——硫酸双
氧铀钾，这样他便发现了铀能自发辐射出能量。
居里夫人在1898年把这种现象命名为放射性。
现代物理学革命 11
X射线和铀的放射性激发了居里夫人（Marie Curie，1867-1934）对放射线的研究兴趣。 居里夫人首先证实了贝克勒尔关于铀盐辐射的强 度与化合物中铀的含量成正比的结论，但她不满 足于局限在铀盐，决定对已知的各种元素进行普 查。
现代物理学革命
12
钋和镭的发现
1898年7月居里夫妇从铀矿中分离出放射性比铀强数百 倍的物质。向巴黎科学院提交“论沥青铀矿中的一种 新物质”， 命名为“钋” Polonium（Poland)
现代物理学革命
14
放射性物质发现的重要意义
一是要判明放出的射线是什么？
二是查清物质放出射线以后变成了什么？
现代物理学革命
15
放射性物质发现的重要意义
• 1898年，卢瑟福(E. Rutherford)通过吸收实验证明铀辐射 穿透力弱的称为α射线，穿透力强的称为β射线。 • 1899年，贝克勒尔证实ρ射线能被磁场偏转，其行为与阴极 射线相似。
现代物理学革命 5
关于阴极射线本性的争论
1.X射线的发现起源于对阴极射线的研究，1856年德国盖斯勒
放电管的发明为研究真空放电现象提供了实验手段；1859
年德国普吕克发现了放电管阴极发出的绿色辉光，1876年 德国戈尔茨坦指出绿色辉光是由阴极的某种射线引起的， 命名为“阴极射线”。 2.围绕阴极射线的本性究竟是光波还是粒子，德国和英国科 学家展开了争论，最终导致了物理学的三大实验发现。
量的微粒（光子）组成的。
• 德布罗意波粒二象性假说 ：任何微观粒子既是一
种粒子，又是一种波动。
现代物理学革命 28
（一）量子论的初期
1、普朗克能量子假说
• 1900年普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难， 引入了能量子概念，为量子理论奠下了基石。 • “紫外灾难”：科学家们致力于建立辐射强度与光波长之间 的函数关系。但在长波区和实验结果符合，而当波长接近紫 外时，计算出的能量为无限大!
现代物理学革命
6
一、X射线的发现
1895年11月10日，德国物理学家伦琴
（Rontgen，1854-1923）在做阴极射线实验时，
偶然发现了一种新的辐射，它能轻易穿透一些
如纸张之类不透明的物质。伦琴把它叫做X射
线。
现代物理学革命
7
偶然性？
X射线的发现过程在物理学史上是一个必然性通
过偶然性开辟道路的典型例证。 在伦琴之前，英国克鲁克斯等人曾遇见过它，但 均因疏忽而与重大发现擦肩而过。
现代物理学
现代物理学革命
1
世纪之交科学家眼中的物理学
• 19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家欢聚 一堂。会上汤姆森（W. Thomson, 1824-
1907）发表新年祝词。
• 他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，物
理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。
现代物理学革命
2
世纪之交科学家眼中的物理学