卢瑟福在物理邻域哪些方面做出那些贡献
1937年,卢瑟福去世时,卡皮查万分悲痛。他在一篇悼念的文章中写道:“卢瑟福不仅是一位伟大的科学家,而且也是一位伟大的导师,在他的实验室中培养出如此众多杰出物理学家,恐怕没有一位同时代的科学家能与卢瑟福相比。科学史告诉我们,一位杰出科学家不一定是一位伟人,而一位伟大的导师则必须是伟人。” 而这位伟人的伟大品格就是在苏格兰的农舍中培育出来的。
父亲的心灵手巧,母亲的乐观向上、勤劳、朴实是卢瑟福的榜样
卢瑟福的父亲是一个聪明又肯动脑子的人,他勤奋又有创造性。在开办亚麻厂时,他试验用几种不同的方法浸渍亚麻利用水力去驱动机器,选用本地的优良品种,结果他的产品被认为是新西兰最好的一类。他还设计过一些装置能提高工作效率。
卢瑟福的父亲的潜移默化的熏陶下,也喜欢动手动脑,显示出他非同寻常的创造天赋。他家里有一个用了多年的钟,经常停下来,很耽误事,大家都认为无法修理了。但是卢瑟福却不肯轻易把它丢掉,他把旧钟拆开,把每一个零件重新调整到位,清理钟内多年的油泥,重新装好。结果,不仅修好了,而且还走得很准。 当时照相机还是比较贵重的商品,卢瑟福竟然自己动手制作起来。他买来几个透镜,七拼八凑居然制成了一台照相机。他自己拍摄自己冲洗,成了一个小摄影迷。卢瑟福这种自己动手制作、修理的本领,对他后来的科学研究工作极为有用。在很多场合显得高人一筹。
当卢瑟福远渡重洋到英国从事研究工作取得了一引进成绩后,他应邀到英国学术协会作报告,正当他以实验来证明自己的说法时,仪器突然出了故障。卢瑟福不慌不忙地抬起头来,对观众说:“出了一点小毛病,请大家休息5分钟,散散步或抽支香烟,你们回来时仪器就可以恢复正常了。”果然几分钟后又能看他的实验了。没有多年培养起来的动手能力和经验是很难有这样的自信心的。当时在场的一位一流物理学家对此颇有感慨:“这位年轻人(指卢瑟福)的前程将是无比远大的。”
卢瑟福的母亲出身于知识家庭,她的父亲是一位很有才能的数学家,母亲也是一位教师。
作为教师的母亲对孩子们的教育起着关键的作用。她的一举一动始终影响着孩子们的情绪。所以在 生活的重负面前,她始终都保持乐观的母亲任劳任怨,以自己对待生活中困难的态度教育孩子们,正是这种行动的教育使得卢瑟福始终保持刻苦学习和热爱劳动的本色。即使在成名之后,仍然保持着这种纯朴的本色。难怪有的记者在采访他之后称,卢瑟福除了那双充满智慧的眼睛之外,其余的地方和典型的农民几乎没有什么区别。
幼年的卢瑟福与他的兄弟姐妹没有什么太明显的区别。如果说有什么不同之处,那就是喜欢思考、喜欢读书。
在卢瑟福一生中曾起过重要作用的一本书,便是他10岁的时候从他母亲那儿得到的、由曼彻斯特大学教授巴尔佛?司徒华写的教科书《物理学入门》,这本书开始把他引上研究科学的道路。这本书不单单给读者一些知识,为了训练智力,书中还描述了一系列简单的实验过程。卢瑟福为书中的内容所吸引并从中悟出了一些道理。即从简单的实验中探索出重要的自然规律,这些对卢瑟福一生的研究工作都产生了重大的影响。读完书之后,卢瑟福将自己的年龄和名字歪歪斜斜地写在书页上,那时他差1个月满11岁,推算起来是1882年7月。卢瑟福的母亲一直珍藏着这本教科书,并且常常自豪地捧着这本书向孩子讲述当年的故事。特别值得一提的是《物理学入门》一书的作者恰巧是汤姆逊在曼彻斯特时的老师,而汤姆逊又是卢瑟福在剑桥大学读研究生的导师。 读书和思考一直伴随着卢瑟福一生。他成为一个硕果累累的大科学家之后,仍然很重视读书和思考。有一天深夜,卢瑟福看到实验室亮着灯,就推门进去,看见一个学生在那里,问道:“这么晚了,你还在干什么?”学生回答说:“我在工作。”当他得知学生从早到晚都在工作时,很不满意地反问:“那你什么时间思考问题呢?”
靠奖学金读书的孩子
卢瑟福5岁时上了泉林村小学,他的母亲和外祖母都曾在此任教,后来由于家庭搬迁,他又转学到福克斯希尔村小学。
卢瑟福的父母很重视子女的教育尽管家庭收入仅够糊口还是钱供他读书。为此一家人节衣缩食,在生活上非常刻苦,一直供他念完大学。许多年后,在一个很隆重的宴会上,卢瑟福十分感慨的说:“如果不是我的父亲和母亲,我永远也不会有今天的成绩。”
由于家庭的收有限,相当一部分学费要靠自己来解决。上小学的时候,卢瑟福就利用暑假参加劳动。兄弟几人一个期就赚了13英镑。这些钱差不多够一个学期的学费了。卢瑟福深深地理解父母的困难。他知道,要想上学就要靠自己劳动挣钱,后来他听说学习成绩优秀就可以得到奖学金,就更加努力学习。他学习的时候特别专心致志,即使有人用书本敲他的脑袋也不会分散他的注意力。
离开小学之后,卢瑟福大部分的学费要靠奖学金了,他参加了竞争一项州政府奖学金的考试获得奖学金就可以进入纳尔逊学院读书,可以免交学费并提供食宿,结果卢瑟福以580分(满分600分)的成绩赢得了这项奖学金。在纳尔逊学院学习期间,他获得了很多奖励并在最后一年获得进入新西兰大学深造的奖学金。在获奖的10人中,他名列第4名。
进入新西兰大学坎特伯雷学院之后,卢瑟福更加努力学习,他的数学和物理成绩都是名列前茅。
由于学习成绩优秀,大学毕业时卢瑟福获得了文学学士、理科学士和硕士学位,要想挣钱养家已经是足够了,但是卢瑟福决心在科学研究中取得更大的成绩。在校学习的时候他已经申请了进入剑桥深造的奖学金,因为该项奖学金是隔年一次的,所以他大学毕业后又在学校里继续研究一年。 卢瑟福申请的是大英博览会奖学金,它是由1851年在英国伦敦海德公园水晶宫举办的国际博览会所赚来的钱设立的奖学金。这项奖学金的目的是授予学习成绩特别出色,具有培养前途的学生,使他们能够进入久享盛名的英国高等学府深造。凡属英联邦国家的学生,都有机会得到这笔奖学金。
卢瑟福参加了这项考试,结果卢瑟福和一个叫麦克劳林的人都具备了录取条件,但名额只有一个。基金委员会经过争论决定把奖学金授予麦克劳林。卢瑟福只好回家等待以后的机会了。 1895年4月的一天,卢瑟福正在菜园里挖马铃薯。母亲高兴地向菜园跑去,手里拿着电报纸,并在空中不断摇动,用劲地叫喊:“你取上啦!你取上啦!”卢瑟福不明白母亲在干什么,“谁取上了?取上什么了?”卢瑟福不解地问道。等他看到了电报才明白,基金委员会改变了主意把这项奖学金授予他了。他立即扔下手中的铁锹,高兴得跳起来:“这也许是我要挖的最后一个马铃薯吧!”
原来情况发生了变化,麦克劳林已经结婚,而基金会所给的奖学金无论如何也不能养活两个人,麦克劳林决定留在新西兰。
这年9月,卢瑟福筹借了路费,告别了双亲,登上了开往英国的客轮,开始了他献身科学的航程。
1898年,卢瑟福被指派担任加拿大麦吉尔大学物理系主任,在那里的工作使他获得了1908年的诺贝尔化学奖。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的多。
1909年卢瑟福在英国曼彻斯特大学同他的学生 Marsden 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,他的学生有丹麦的波尔(N. H. D. Bohr)、德国的哈恩、新西兰的马斯顿、前苏联的卡皮察(P.L. Kapitsa)、澳大利亚的奥立芬特,以及英国的乍得威克和考克饶夫(J. P.Cockcroft)等十一位诺贝尔奖得主。卢瑟福是一位伟大的导师,1933年他的学生狄拉克与薛定谔共同获得诺贝尔物理奖。狄拉克却对卢瑟福说他不想出名,他想拒绝这个荣誉。卢瑟福对他说:“如果你做这样做,你会更出名,人家更要来麻烦你。”卢瑟福被称为近代原子核物理学之父。
新课程高考高中物理学史
必修部分:
一、力学:
1、1638年,意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快;并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验,证明了他的观点是正确的,推翻了古希腊学者亚里士多德的观点(即:质量大的小球下落快是错误的);
2、1654年,德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验——马德堡半球实验;
3、1687年,英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律(即牛顿三大运动定律)。
4、17世纪,伽利略通过构思的理想实验指出:在水平面上运动的物体若没有摩擦,将保持这个速度一直运动下去;得出结论:力是改变物体运动的原因,推翻了亚里士多德的观点:力是维持物体运动的原因。
同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出:如果没有其它原因,运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。
5、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。
6、1638年,伽利略在《两种新科学的对话》一书中,运用观察-假设-数学推理的方法,详细研究了抛体运动。
7、人们根据日常的观察和经验,提出“地心说”,古希腊科学家托勒密是代表;而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”,大胆反驳地心说。
8、17世纪,德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律;
9、牛顿于1687年正式发表万有引力定律;1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量;
10、1846年,英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈应用万有引力定律,计算并观测到海王星,1930年,美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星。
9、我国宋朝发明的火箭是现代火箭的鼻祖,与现代火箭原理相同;
俄国科学家齐奥尔科夫斯基被称为近代火箭之父,他首先提出了多级火箭和惯性导航的概念。
10、1957年10月,苏联发射第一颗人造地球卫星;
1961年4月,世界第一艘载人宇宙飞船“东方1号”带着尤里加加林第一次踏入太空。
选修部分:
二、电磁学:
18、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律,并测出了静电力常量k的值。
19、1752年,富兰克林在费城通过风筝实验验证闪电是放电的一种形式,把天电与地电统一起来,并发明避雷针。
20、1837年,英国物理学家法拉第最早引入了电场概念,并提出用电场线表示电场。
21、1913年,美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量,获得诺贝尔奖。
22、1826年德国物理学家欧姆(1787-1854)通过实验得出欧姆定律。
23、1911年,荷兰科学家昂纳斯发现大多数金属在温度降到某一值时,都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象。
24、19世纪,焦耳和楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律,即焦耳定律。
25、1820年,丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转,称为电流磁效应。
26、法国物理学家安培发现两根通有同向电流的平行导线相吸,反向电流的平行导线则相斥,并总结出安培定则(右手螺旋定则)判断电流与磁场的相互关系和左手定则判断通电导线在磁场中受到磁场力的方向。
27、荷兰物理学家洛仑兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力(洛仑兹力)的观点。
28、英国物理学家汤姆生发现电子,并指出:阴极射线是高速运动的电子流。
29、汤姆生的学生阿斯顿设计的质谱仪可用来测量带电粒子的质量和分析同位素。
30、1932年,美国物理学家劳伦兹发明了回旋加速器能在实验室中产生大量的高能粒子。
(最大动能仅取决于磁场和D形盒直径,带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期相同)
31、1831年英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应定律。
32、1834年,俄国物理学家楞次发表确定感应电流方向的定律——楞次定律。
32、1835年,美国科学家亨利发现自感现象(因电流变化而在电路本身引起感应电动势的现象),日光灯的工作原理即为其应用之一。
三、波动学(选做):
33、17世纪,荷兰物理学家惠更斯确定了单摆周期公式。周期是2s的单摆叫秒摆。
34、1690年,荷兰物理学家惠更斯提出了机械波的波动现象规律——惠更斯原理。
35、奥地利物理学家多普勒(1803-1853)首先发现由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。
36、1864年,英国物理学家麦克斯韦发表《电磁场的动力学理论》的论文,提出了电磁场理论,预言了电磁波的存在,指出光是一种电磁波,为光的电磁理论奠定了基础。
37、1887年,德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在,并测定了电磁波的传播速度等于光速。
38、1894年,意大利马可尼和俄国波波夫分别发明了无线电报,揭开无线电通信的新篇章。
39、1800年,英国物理学家赫歇耳发现红外线;
1801年,德国物理学家里特发现紫外线;
1895年,德国物理学家伦琴发现X射线(伦琴射线),并为他夫人的手拍下世界上第一张X射线的人体照片。
四、相对论:
13、物理学晴朗天空上的两朵乌云:①迈克逊-莫雷实验——相对论(高速运动世界),
②热辐射实验——量子论(微观世界);
14、19世纪和20世纪之交,物理学的三大发现:X射线的发现,电子的发现,放射性的发现。
15、1905年,爱因斯坦提出了狭义相对论,有两条基本原理:
①相对性原理——不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的;
②光速不变原理——不同的惯性参考系中,光在真空中的速度一定是c不变。
16、1900年,德国物理学家普朗克解释物体热辐射规律提出能量子假说:物质发射或吸收能量时,能量不是连续的,而是一份一份的,每一份就是一个最小的能量单位,即能量子;
17、激光——被誉为20世纪的“世纪之光”;
五、光学(选做):
40、1621年,荷兰数学家斯涅耳找到了入射角与折射角之间的规律——折射定律。
41、1801年,英国物理学家托马斯•杨成功地观察到了光的干涉现象。
42、1818年,法国科学家菲涅尔和泊松计算并实验观察到光的圆板衍射——泊松亮斑。
43、1864年,英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在,指出光是一种电磁波;
1887年,赫兹证实了电磁波的存在,光是一种电磁波
44、1905年,爱因斯坦提出了狭义相对论,有两条基本原理:
①相对性原理——不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的;
②光速不变原理——不同的惯性参考系中,光在真空中的速度一定是c不变。
45、爱因斯坦还提出了相对论中的一个重要结论——质能方程式:。
六、波粒二向性:
46、1900年,德国物理学家普朗克为解释物体热辐射规律提出:电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份的,把物理学带进了量子世界;受其启发1905年爱因斯坦提出光子说,成功地解释了光电效应规律,因此获得诺贝尔物理奖。
47、1922年,美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时——康普顿效应,证实了光的粒子性。
48、1913年,丹麦物理学家玻尔提出了自己的原子结构假说,成功地解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱,为量子力学的发展奠定了基础。
49、1924年,法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性;
1927年美、英两国物理学家得到了电子束在金属晶体上的衍射图案。电子显微镜与光学显微镜相比,衍射现象影响小很多,大大地提高了分辨能力,质子显微镜的分辨本能更高。
七、原子物理学:
50、1858年,德国科学家普里克发现了一种奇妙的射线——阴极射线(高速运动的电子流)。
51、1906年,英国物理学家汤姆生发现电子,获得诺贝尔物理学奖。
52、1913年,美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量,获得诺贝尔奖。
53、1897年,汤姆生利用阴极射线管发现了电子,说明原子可分,有复杂内部结构,并提出原子的枣糕模型。
54、1909-1911年,英国物理学家卢瑟福和助手们进行了α粒子散射实验,并提出了原子的核式结构模型。由实验结果估计原子核直径数量级为10 -15m。
55、1885年,瑞士的中学数学教师巴耳末总结了氢原子光谱的波长规律——巴耳末系。
56、1913年,丹麦物理学家波尔最先得出氢原子能级表达式;
57、1896年,法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象,说明原子核有复杂的内部结构。
天然放射现象:有两种衰变(α、β),三种射线(α、β、γ),其中γ射线是衰变后新核处于激发态,向低能级跃迁时辐射出的。衰变快慢与原子所处的物理和化学状态无关。
58、1896年,在贝克勒尔的建议下,玛丽-居里夫妇发现了两种放射性更强的新元素——钋(Po)镭(Ra)。
59、1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核,第一次实现了原子核的人工转变,发现了质子,
并预言原子核内还有另一种粒子——中子。
60、1932年,卢瑟福学生查德威克于在α粒子轰击铍核时发现中子,获得诺贝尔物理奖。
61、1934年,约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝箔时,发现了正电子和人工放射性同位素。
62、1939年12月,德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轰击铀核时,铀核发生裂变。63、1942年,在费米、西拉德等人领导下,美国建成第一个裂变反应堆(由浓缩铀棒、控制棒、减速剂、水泥防护层等组成)。
64、1952年美国爆炸了世界上第一颗氢弹(聚变反应、热核反应)。人工控制核聚变的一个可能途径是:利用强激光产生的高压照射小颗粒核燃料。
1964年提出夸克模型;
65、粒子分三大类:媒介子-传递各种相互作用的粒子,如:光子;
轻子-不参与强相互作用的粒子,如:电子、中微子;
强子-参与强相互作用的粒子,如:重子(质子、中子、超子)和介子
学过物理知识的人必然会知道质子,实际上质子的发现也是卢瑟福为物理学做出的伟大贡献。1919年,卢瑟福通过用α粒子轰击氮核,便从氮核中打出的一种粒子,这一粒子实际上就是后来被卢瑟福命名的质子。说起卢瑟福,便不得不提及人工核反应的实现,这也是卢瑟福做出的伟大贡献。在元素的放射性衰变被证实之后,人民就曾尝试用各种方法来达成,元素的人工衰变。但是,最后只有卢瑟福找到了正确的方法,那就是通过粒子或γ射线轰击原子核来引起核反应,并且这种方法很快便被大家推广使用,并取得了重大成效,以上介绍就是卢瑟福的主要贡献。
伍紫甲磺: 一、现代物理学之父 爱因斯坦: 爱因斯坦1879年出生于德国乌尔姆市的一个犹太人... 在放射性和原子结构等方面做出了重大的贡献.卢瑟福首先提出放射性半衰期的概念...
围场满族蒙古族自治县19654233529: 罗瑟福的贡献有哪些 - ?
伍紫甲磺: 是卢瑟福吧. 1、他关于放射性的研究确立了放射性是发自原子内部的变化.这一发现打破了元素不会变化的传统观念,使人们对物质结构的研究进入到原子内部这一新的层次,为开辟一个新的科学领域——原子物理学,做了开创性的工作....
围场满族蒙古族自治县19654233529: 卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献.请选择其中的两位,指出 - ?
伍紫甲磺: 卢瑟福提出了原子的核式结构模型(或其他成就);玻尔把量子理论引入原子模型,并成功解释了氢光谱(或其他成就);查德威克发现了中子(或其他成就)
围场满族蒙古族自治县19654233529: 卢瑟福是怎样的科学家(记在你的袖子上的文章)?
伍紫甲磺: 卢瑟福是二十世纪最伟大的实验物理学家之一,在放射性和原子结构等方面,都做出了重大的贡献.被称为近代原子核物理学之父.
围场满族蒙古族自治县19654233529: 卢瑟福是哪国人﹖ - ?
伍紫甲磺: 欧内斯特·卢瑟福被公认为是二十世纪最伟大的实验物理学家,在放射性和原子结构等方面,都做出了重大的贡献.国籍:英国
围场满族蒙古族自治县19654233529: 卢瑟福生平事迹有哪些简介? ?
伍紫甲磺: 自从元素的放射性衰变被确证以后,人们一直试图用各种手段,如用电弧放电,来实现元素的人工衰变,而只有卢瑟福找到了实现这种衰变的正确途径
围场满族蒙古族自治县19654233529: 卢瑟福生平有哪些贡献呢? ?
伍紫甲磺: 1911年卢瑟福根据这一实验提出了原子核式结构模型
围场满族蒙古族自治县19654233529: .高中物理有哪些科学家及其成就? - ?
伍紫甲磺: 希望读你有用 高中涉及到的物理学家及其发现都有哪些? 1、胡克:英国物理学家;发现了胡克定律(F弹=kx) 2、伽利略:意大利的著名物理学家;伽利略时代的仪器、设备十分简陋,技术也比较落后,但伽利略巧妙地运用科学的推理,给出...
围场满族蒙古族自治县19654233529: 世界物理学家排名是怎样的??
伍紫甲磺: 世界物理学家排名是:牛顿、爱因斯坦、麦克斯韦、普朗克、法拉第、费曼、薛定谔、狄拉克、卢瑟福、海森堡、玻尔、伽利略.1、英国着名的物理学家艾萨克·牛顿排...
围场满族蒙古族自治县19654233529: 1919年,物理学家卢瑟福发现了什么? ?
伍紫甲磺: 1919年,物理学家卢瑟福在α粒子(氦原子核)轰击氮原子的实验中发现质子[8]