1927年诺贝尔物理学奖.doc

1927年諾貝爾物理學獎 ((康普頓效應和威爾遜雲室 1927年諾貝爾物理學獎的一半授予美國芝加哥大學的A.H.康普頓(Arthur Holly Compton，以表彰他發現了以他的名字命名的效應；另一半授予英國劍橋大學的C.T.R.威爾遜(Charles Thomson Rees Wilson，以表彰他用蒸氣凝聚使帶電粒子的軌跡（track）成為可見的方法。 A.H.康普頓1892年9月10日出生於美國俄亥俄州伍斯特一個哲學教授的家庭裏，兄弟三人，父親是伍斯特學院院長。。K.T.康普頓(Karl Taylor Compton也是著名的物理學家，當過麻省理工學院院長，可以說是A.H.康普頓早期的引路人。A.H.。K.T.康普頓對X射線開始了研究。K.T.康普頓正在著名熱電子學專家理查生(O. W. Richardson )指導下做碩士論文，弟弟經常協助哥哥調整X射線光譜儀，從而學到了許多知識和技術。1913A.H.康普頓從伍斯特學院畢業後，入普林斯頓大學當研究生，選題就是X射線。1917年發表博士論文，題為“X射線反射的強度以及原子中電子的分布”。X射線的本性，並由此對物質結構進行探討。 1919年，A.H.康普頓和K.T.康普頓對當時最靈敏的電測儀器-----象限靜電計作了重大改進（如圖27－1）。。。。 圖27－1 康普頓靜電計的原理圖 圖27－2 康普頓的X射線散射實驗裝置 在1923年5月的《物理評論》上，A.H.康普頓以“X射線受輕元素散射的量子理論”為題，用光量子假說對他發現的效應作出解釋，推出了如下方程： (27－1) 其中((與(0分別為X射線在散射後和散射前的波長，(為散射角，h為普朗克常數，m為電子靜止質量，c為真空中光速。 因此，散射使X射線波長增加了 ((＝((－(0＝(h/mc)(1—cos() (27－2) 康普頓把基本常數h，m，c ((＝((－(0＝0.0242(1—cos()，單位是埃（?）。(有關，與入射射線的波長無關。 這一簡單的推理對於現代物理學來說早已成為普通常識，可是，康普頓卻是得來不易的。1923才由康普頓作出正確結論，而康普頓自己也走了五年的曲折道路，並且在作出發現之後還經歷了一場風波。1997年）。 從(27－1)式可知，波長的改變決定於角度(，與入射射線的波長(0無關，也就是說，對於某一角度，波長改變的絕對值是一定的。。(射線的波長比X射線小一兩個數量級，可以推測，康普頓效應對於(射線要比X射線顯著。1904年，即康普頓發現康普頓效應的十九年前，英國物理學家伊夫(A. S. Eve)就在研究(射線的吸收和散射性質時，首先發現了康普頓效應的跡象。(射線還剛剛發現，除了穿透力極強以外，對於(射線的特性可以說是一無所知，更不瞭解它和X射線只不過是波長不同的電磁波。(射線往往比入射射線要“軟”些。(射線的散射問題經過多人研究，始終未能查明問題的實質。X射線和(射線的本質，不知道它們是不同波長的電磁輻射，只能唯象地總結實驗現象。 1919年，康普頓獲得去歐洲學習的機會，他進入英國劍橋大學卡文迪西實驗室。(E. Rutherford)從曼徹斯特轉到劍橋，接替J.J.湯姆森當卡文迪西實驗室教授。J.J.湯姆森與拉塞福建立了真誠友誼，從他們那裏得到了很多幫助和指導。(射線實驗研究。(射線的波長。(射線的散射特性時，康普頓得到了比別人更明確的結論，即(射線在散射後會變得波長更長，他試圖用自己的理論解釋散射(射線波長變長的實驗事實，卻不大成功。。 1919年康普頓已回美國聖路易斯的華盛頓大學，他立即用X射線檢驗他在劍橋大學用(射線做的散射實驗結果。X射線也能激發他所謂的螢光輻射，並且他還發現這種X輻射具有偏振性。 康普頓的解釋雖然有錯，但在實驗結果上卻比別人前進了許多。X射線研究的實際經驗，特別是他擁有一台特製的X射線分光儀，電離計的電離電流用他兩兄弟創製的可調式靜電計測量，X射線管是他自己特殊設計和製作的（圖27－3），X射線的強度比普通X射線管高出百倍。27－4）。 從1918年到1922年康普頓發表過一系列論文討論二次輻射的軟化問題，除了上述的螢光輻射理論外，還提出過大電子模型。(射線的波長大小可比擬，就可以在古典電動力學的基礎上解釋高頻輻射的散射。X射線對散射物質中電子的作用看成是一個量子過程。 進行計算，結果與實際不符。。X射線散射過程中會出現量子現象的重大發現。 圖27－3 康普頓自製的X射線管 圖27－4 康普頓的X射線散射曲線 應該指出，康普頓的發現是獨立作出的。1916年就