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居禮夫人的工作很難嗎?

2016-12-01知識

居禮夫婦開展研究之前的情況:

1. 倫琴發現了X射線,成了當時的大熱門,全世界都開始研究射線。倫琴得了1901年的諾獎。

2. 貝克勒耳認為X射線與熒光現象相關。他碰巧用了一種有熒光活性的鈾鹽,和用黑紙包裹的照相底板放在一起。太陽曬過以後,果然照相底板感光了。於是他宣布熒光物質都會產生X射線。

3. 某次貝克勒耳把鈾鹽和照相底板一起放在暗室抽屜裏,沒有拿出去曬太陽,結果照相底板也感光了,說明這次感光可能和熒光無關。

4. 貝克勒耳再用其他沒有熒光活性的鈾鹽和包黑紙的照相底板放在一起,結果照相底板也一樣感光了。於是證明射線和熒光沒關系。

5. 貝克勒耳發現鈾產生的射線能被磁場偏轉,X射線不能,可見這是兩種不同的射線。貝克勒耳把新射線取名叫鈾射線。

ps. 後來拉塞福更精確地做了上述實驗。他把鈾鹽裝在鉛罐裏,只開一個小孔,於是得到了很窄的一束射線。再加上磁場,用照相底板感光,結果照相底板上得到了三個曝光點,說明射線被磁場拆成了三束。他把三種射線分別叫做\alpha ,\beta ,\gamma 射線,之後證明它們分別是氦核、電子和高能光子。拉塞福因此得了1908年的諾獎。(他發現原子核是在拿獎之後。)

此時居禮夫婦才出場。一開始是居禮夫人獨自實驗,居禮先生當時還在做壓電晶體方面的研究,後來才加入。他們的工作:

1. 發現鈾射線能使驗電器帶的電荷消失,可見鈾射線能使空氣游離。ps. 這個精密驗電器是居禮先生在15年前發明的。

2. 基於1,他們發明了一種測量射線強度的裝置。就是一個平板電容器,把鈾鹽放在下面的極板上,這樣兩極板之間的空氣就被游離了。給電容器兩端加上電壓,測量透過電容器的電流,就能得到射線的強度。

3. 基於2,可以定量地測量射線的強度了。但是還不知道射線是來自原子本身呢,還是原子之間的化學鍵?他們測量了許多種鈾化合物的射線強度,發現射線強度只與鈾元素的數量有關,與化合物的化學性質無關。於是得出放射性是鈾原子的性質,與原子之間的交互作用無關。

4. 他們認為鈾不應該是唯一一種能產生射線的元素。再用周期表上其他各種元素試驗,果然發現釷也能發出射線。所以「鈾射線」這個說法本身也不對,能產生射線的是一類物質,就叫放射性物質。

5. 繼續測量各種天然礦物的放射性,發現瀝青鈾礦、銅鈾雲母的放射性比純鈾還強。但是這些礦物的成分都是已知的,除了鈾以外的成分並沒有放射性。因此其中一定存在某些放射性比鈾強幾百上千倍的雜質,但是含量極少,所以之前沒有發現。

在這之前他們每一步的成績都夠NB了。居禮夫人拿了兩個諾獎,可以說這時第一個已經基本到手了。(1903,居禮夫婦和貝克勒耳一起。)

6. 然後才是題主所說的工作,就不重復了。發現釙和鐳讓居禮夫人第二次拿獎(1911年)。