1904年诺贝尔物理学奖.doc

1904年諾貝爾物理學獎 第 PAGE 15頁 1904年諾貝爾物理學獎 第 PAGE 12頁 1904年諾貝爾物理學獎 ??氬的發現 1904年諾貝爾物理學獎授予英國皇家研究所的瑞利勳爵(Lord Rayleigh，1842?1919)，以表彰他在研究最重要的一些氣體的密度及在這些研究中發現了氬。 瑞利以嚴謹、廣博、精深著稱，並善於用簡單的設備作實驗而能獲得十分精確的數據。他是十九世紀末年達到古典物理學巔峰的少數學者之一，在眾多學科都有成果，其中尤以光學中的瑞利散射和瑞利準則（判據）、物性學中的氣體密度測量幾方面影響最為深遠。 氣體密度測量本來是實驗室中的一件傳統工作，但是瑞利不放過常人不當回事的實驗差異，終於作出了驚人的重大發現。這就是1892年瑞利從密度的測量發現了第一種惰性氣體?氬。 自從門德列夫週期表提出以後，科學家對尋找新的元素以填補週期表上的空缺，表現了很大的積極性。但是，人們沒有想到，竟然在週期表上遺漏了整整一族性質特殊的惰性氣體。 1882年，瑞利為了證實普勞特假說，曾經測過氫和氧的密度。經過十年長期的測定，他宣布氫和氧的原子量之比實際上不是1 :16，而是1 :15.882。他還測定了氮的密度，他發現從液態空氣中分餾出來的氮，跟從亞硝酸銨中分離出來的氮，密度有微小的但卻是不可忽略的偏差。從液態空氣中分餾出來的氮，密度為1.2572 克/立方釐米，而用化學方法從亞硝酸銨直接得到的氮，密度卻為1.2505克/立方釐米。兩者數值相差千分之幾，在小數點後第三位不相同。他認為，這一差異遠遠超出了實驗誤差範圍，一定有尚未查清的因素在起作用。為此他先後提出過幾種假說來解釋造成這種不一致的原因。其中有一種是認為在大氣中的氮還含有一種同素異形體，就像氧和臭氧那樣，這種同素異形體混雜在大氣氮之中，而從化學方法所得應該就是純淨的氮。兩者密度之差敘述這種未知的成分具有更大的密度。於是，瑞利仿照臭氧的化學符號O3，稱之為N3。可是論文發表後沒有引起人們的普遍注意，只有化學家拉姆賽(W. Ramsay)表示有興趣和他合作進一步研究這一問題。拉姆賽重複了瑞利的實驗，宣布證實了瑞利的結果，肯定有N3的存在。兩位科學家在經過嚴密的研究後，於1894年確定所謂的N3並不是氮的同素異形體，而是一種特殊的，從未觀察到的不活潑的單原子氣體，其原子量為39.95，在大氣中約含0.93%。他們取名為氬，其希臘文的原意是“不活潑”的意思。第一個惰性氣體就這樣被發現了。這種普遍存在的大氣成分，存在於人類身邊，多少科學家在分析空氣時，都錯過了發現的機會。瑞利之所以抓住了這個機會，應該說是他嚴謹的科學態度、認真的周密研究的結果，假如他把千分之幾的偏差簡單地歸於實驗誤差，就會輕易地失之交臂。瑞利和拉姆賽發現氬的過程，是歷經十年之久的平凡瑣碎的化學實驗工作，他們不惜付出巨大勞動，親自動手，一絲不苟，才終於取得有歷史意義的重大成果。 在發現氬之後，拉姆賽在瑞利的協助下又發現了氦、氪和氖。據說，拉姆賽在研究其它惰性氣體時，曾將百餘升的液態空氣慢慢蒸發，逐步檢查，才得以對空氣的組成作出明確的判定。科學界對瑞利和拉姆賽的功績作了充分的肯定，因此瑞利和拉姆賽在1904年分別被授予諾貝爾物理學獎和化學獎。 瑞利原名約翰．威廉．斯特拉特(John William Strutt)，尊稱瑞利男爵三世(Third Baron Rayleigh)，1842年l1月12日出生於英國埃塞克斯郡莫爾登(Malden)的朗弗德林園。他的父親是第二世男爵約翰．詹姆斯．斯特拉特，母親叫克拉臘．伊麗莎白．拉圖哲，是理查德．維卡斯海軍上校的小女兒。 瑞利的幼年和青年時期身體虛弱，學習因病時常中斷，看樣子要活到中年也是困難的。瑞利十歲時在伊頓公學度過了一段時間，大部分是住在學校的療養院中。後來在溫布爾登的私立學校學習了六年，又在哈羅學習了一段時間，最後在喬治．瓦那(G. T. Warner)牧師那裏學習了四年。 1861年瑞利進入劍橋大學的三一學院攻讀數學。開始時他的學業比不上學習最好的同學，但是不久他那突出的才能就使他超過了他的競爭者。1865年他通過了高年級學生的數學學位考試，是一等及格者和斯密斯獎獲獎人。l866年他取得了三一學院的教師資格，一直任職到l871年。這一年他結了婚。 瑞利出身