倫琴射線問題

1、 “ “被扔進廢紙簍被扔進廢紙簍的科學發(fā)現(xiàn)的科學發(fā)現(xiàn)” 倫琴發(fā)現(xiàn)倫琴發(fā)現(xiàn)X X射線的射線的實驗、意義及反思實驗、意義及反思李李 鳴（鳴（026863 026863 英語語言文學）英語語言文學）陳林峰（陳林峰（029011 029011 國際法學國際法學 ）宋樹強（宋樹強（026829 026829 教育技術學）教育技術學） 內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要：要：q倫琴生平及倫琴生平及X X射線簡介射線簡介q倫琴發(fā)現(xiàn)倫琴發(fā)現(xiàn)X X射線的實驗過程及意義射線的實驗過程及意義q對倫琴發(fā)現(xiàn)對倫琴發(fā)現(xiàn)X X射線的反思射線的反思 一、倫琴生平及X射線簡介（一）倫琴生平（一）倫琴生平q 1845年3月27日出生于德國的萊

2、因省貝爾吉施的倫內(nèi)普(Lennep)。q 倫琴三歲時隨父母遷居荷蘭。 q 1862年他進入烏得勒支(Utrecht)一所技術實科學校,但被學校開除,這使他在上大學的道路上遇到了嚴重障礙。q 1865年以旁聽生的身份進入烏得勒支大學，同年轉到瑞士蘇黎世工業(yè)大學學習機械工程專業(yè),1868年獲得工程學畢業(yè)證書,1869年獲博士學位。 q 1870年孔脫(AugustKundt)擔任維爾茨堡(Wu.rzburg)大學的物理教授,倫琴作為助手隨同前往。q 1872年隨孔脫轉到斯特拉斯堡(Strassburg)新創(chuàng)立的帝國大學任講師。q 1875年到霍恩海姆(Hohenheim)農(nóng)業(yè)學院任數(shù)學和物理學教授

3、,第二年又回到斯特拉斯堡。q 1879年任吉森(Giessen)大學物理學教授。q 1888年來到維爾茨堡大學, 同年倫琴做了玻璃板等電介質在帶電的電容器極板間移動時產(chǎn)生磁效應的著名實驗。在維爾茨堡工作期間,他繼續(xù)進行在壓力作用下固體和液體不同物理性質的研究。1895年在這里進行了導致發(fā)現(xiàn)X射線的實驗。q 1900年到慕尼黑大學任物理研究所所長。q 1901年獲諾貝爾物理學獎。q 1923年2月10日因患腸癌逝世。 一、倫琴生平及X射線簡介（一）倫琴生平（一）倫琴生平q 才華橫溢的科學家才華橫溢的科學家q 精湛的實驗大師精湛的實驗大師q 遠見卓實的教育家遠見卓實的教育家q 淡薄名利，熱愛生活的

4、典型學者淡薄名利，熱愛生活的典型學者 “他的突出性格是絕對的正直他的突出性格是絕對的正直, ,我們可以這樣說我們可以這樣說, ,從從哪種意義上講哪種意義上講, , 他都是他都是1919世紀理想的化身世紀理想的化身: :堅強、誠堅強、誠實而有魄力，獻身科學實而有魄力，獻身科學, ,從不懷疑科學的價值從不懷疑科學的價值; ;他對人他對人民民, ,對記憶中的事物以及對理想具有一種少有的忠誠對記憶中的事物以及對理想具有一種少有的忠誠和犧牲精神和犧牲精神” 鮑維利鮑維利( (）一、倫琴生平及X射線簡介（二）（二）X X射線簡介射線簡介性質：性質： 射線是一種波長極短的電磁波。是由高速運動的帶射線是一種波

5、長極短的電磁波。是由高速運動的帶電粒子與物質原子中的內(nèi)層電子相作用而產(chǎn)生的電粒子與物質原子中的內(nèi)層電子相作用而產(chǎn)生的, ,它的波它的波長比紫外線更短，與紅外線、紫外線及可見光一樣長比紫外線更短，與紅外線、紫外線及可見光一樣, ,具有具有波動性的一切特點波動性的一切特點, ,即反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象即反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象, ,且能量更大且能量更大, ,波長更短波長更短. .同時具有粒子性。同時具有粒子性。應用：應用： 醫(yī)學：醫(yī)學： X X光透視診斷光透視診斷 工業(yè)：工業(yè)： X X光工業(yè)探傷光工業(yè)探傷 天文：天文： X X射線望遠鏡、射線望遠鏡、X X射線探測衛(wèi)星射線探測衛(wèi)星二、倫琴

6、發(fā)現(xiàn)X射線的實驗過程及意義F1895年：年：F一疊未曝過光的底片放在放電管附近，變成一疊未曝過光的底片放在放電管附近，變成了灰黑色，有些地方已壞了。了灰黑色，有些地方已壞了。F有射線？有射線？實驗（1895年11月8日）：F用黑色硬紙板把放電管嚴密封好。F在暗室中接通高壓電流。F現(xiàn)象：位于實驗臺上的小小的熒光晶體發(fā)出奇異的閃光，距離放電管1米遠的涂有鉑氰酸鋇的紙屏也閃耀著淺綠色的光，而切斷電源后閃光就立即消失。F把熒光屏一步步移遠，屏上仍有較強的熒光出現(xiàn)。F帶著這張涂料紙走進隔壁房間，熒光屏在放電管工作時仍繼續(xù)閃光。F倫琴確信，這一新奇的現(xiàn)象是迄今為止尚未觀察過的。試驗試驗：F獨自工作，以便證

7、實這個偶然的觀察是確定的事實。獨自工作，以便證實這個偶然的觀察是確定的事實。F用木板、紙和書來試驗，這些東西對那未知的射線來用木板、紙和書來試驗，這些東西對那未知的射線來說都是透明的。說都是透明的。F希望在提出希望在提出“完美無暇的結果完美無暇的結果”之后才去享受這突如之后才去享受這突如其來的幸福其來的幸福F在七個星期之內(nèi)，獨自在自己的實驗室里研究新的射在七個星期之內(nèi)，獨自在自己的實驗室里研究新的射線及其特性，線及其特性，F(xiàn)為了排除視力的錯覺，利用感光板把他在光屏上觀察為了排除視力的錯覺，利用感光板把他在光屏上觀察到的現(xiàn)象記錄下來，他甚至吩咐給他把飲食帶到研究到的現(xiàn)象記錄下來，他甚至吩咐給他把

8、飲食帶到研究所去，并在那里安放了一張床鋪，以便無須中斷利用所去，并在那里安放了一張床鋪，以便無須中斷利用儀器、特別是利用水銀空氣泵進行的研究工作。儀器、特別是利用水銀空氣泵進行的研究工作。 1895年12月22日 ，倫琴夫人的手骨照片：倫琴對X射線的性質的概括：FX射線的穿透能力與障礙物的密度和厚度成反比F放電管的真空度越高，所發(fā)出的射線穿透能力越強F1895年12月28日，向維爾茨堡物理學醫(yī)學學會遞交了通訊，題目為一種新的射線，初步報告。F按代數(shù)上的未知數(shù)符號將此射線命名為“X射線”。 F1896年年初，倫琴把他的新發(fā)現(xiàn)公之于眾，立即引起了巨大的轟動 F倫琴的論文3個月內(nèi)連續(xù)印刷了5次，很快

9、被翻譯為多種文字。1896年亞年內(nèi)，世界各地發(fā)表了關于X射線的論文1千余篇。 F倫琴將射線的專利權毫無保留地公諸于世，讓它為全人類服務。倫琴發(fā)現(xiàn)倫琴發(fā)現(xiàn)X射線的意義射線的意義 F為醫(yī)學診斷提供了新的工具 F揭開了物理學微觀研究的序幕,標志著物理學的研究進入了新的時代。 19世紀末另外的三大發(fā)現(xiàn)都是在X射線發(fā)現(xiàn)直接影響下發(fā)生的。 射線的發(fā)現(xiàn)對量子理論和相對論的誕生也產(chǎn)生了間接的推動作用。F“ 1895年倫琴射線的發(fā)現(xiàn)，標志著物理學年倫琴射線的發(fā)現(xiàn)，標志著物理學史上一個偉大時代的開始，標志著新、史上一個偉大時代的開始，標志著新、舊物理學自然的分水嶺。舊物理學自然的分水嶺?！?盧瑟福盧瑟福三、對倫琴

10、發(fā)現(xiàn)三、對倫琴發(fā)現(xiàn)X射線的反思：射線的反思：F（一）倫琴具有個性鮮明的科研風格： 善于思考、勇于創(chuàng)新：與時俱近的創(chuàng)新機制與時俱近的創(chuàng)新機制 u“雙眼自將秋水洗，一生不受古人欺” u“科學史告訴我們，在每一項發(fā)現(xiàn)中，功勞和幸運獨特地結合在一起，在這種情況下，許多外行人也許認為幸運是主要的因素。但是，了解您的創(chuàng)造個性特點的人將會懂得，正是您，一位擺脫了一切成見，把完善的實驗藝術與最高的科學誠意和注意力結合起來的研究者，應該得到作出這一偉大發(fā)現(xiàn)的幸?！?。 F鍥而不舍、精益求精鍥而不舍、精益求精 “告訴你使我達到目標的奧秘吧。我唯一的告訴你使我達到目標的奧秘吧。我唯一的力量就是我的堅持精神。力量就是我

11、的堅持精神?！?巴斯德巴斯德 倫琴的堅持精神倫琴的堅持精神 “我不是預言家，也不喜歡預言；我繼續(xù)我我不是預言家，也不喜歡預言；我繼續(xù)我的實驗研究，我從不發(fā)表沒有把握的結果。的實驗研究，我從不發(fā)表沒有把握的結果。” 倫琴倫琴奧斯特瓦爾德：奧斯特瓦爾德：F天才的自然科學家分為兩大類：天才的自然科學家分為兩大類：“經(jīng)典經(jīng)典派派”和和“浪漫派浪漫派”。 F“浪漫派第一件關心的事是解決現(xiàn)有的浪漫派第一件關心的事是解決現(xiàn)有的問題，以便為新問題騰出位置，經(jīng)典派問題，以便為新問題騰出位置，經(jīng)典派第一件關心的事是徹底地研究現(xiàn)有的問第一件關心的事是徹底地研究現(xiàn)有的問題，以便無論是自己還是同代人中的其題，以便無論是

12、自己還是同代人中的其他任何人，都不可能再去改善所得的結他任何人，都不可能再去改善所得的結果。果。” F倫琴：經(jīng)典派倫琴：經(jīng)典派F一生總共發(fā)表了一生總共發(fā)表了58篇文章篇文章F僅憑其第僅憑其第49篇論文：篇論文：一種新的射線，一種新的射線，初步報告初步報告 F“這三篇論文對事物敘述得如此詳盡無遺這三篇論文對事物敘述得如此詳盡無遺，以致在整整十年之中不可能補充任何，以致在整整十年之中不可能補充任何新的東西。據(jù)我所知，在所有論述發(fā)現(xiàn)新的東西。據(jù)我所知，在所有論述發(fā)現(xiàn)的文章中，疏漏如此之少者寥寥無幾，的文章中，疏漏如此之少者寥寥無幾，倫琴的論文寫得何等精心！倫琴的論文寫得何等精心！”F勞厄勞厄倫琴射線

13、發(fā)現(xiàn)過程中的倫琴射線發(fā)現(xiàn)過程中的機遇問題機遇問題 F被扔進廢紙簍的諾貝爾獎？被扔進廢紙簍的諾貝爾獎？機遇的作用機遇的作用F科學發(fā)現(xiàn)的歷史，充滿了到達意料之外的目的地，以及乘錯了船卻抵達正確的港口這類事例。 凱斯特勒 三種不同的發(fā)現(xiàn)類型 F各種思想的偶然結合而產(chǎn)生的直覺： 將表面上并無聯(lián)系的思想或各種信息，突然的結合在一起，在頭腦中形成了一種新的、富有意義的關系；F阿基米德式直覺 科學家看到某種司空見慣的事情，突然發(fā)現(xiàn)這件事與他正在苦思的問題在某些地方存在著類同，從而使他已經(jīng)載有大量有關信息的頭腦豁然開朗；F偶然發(fā)現(xiàn) 科學家碰到一個不尋常的事件或者是兩個并非不常見的事件的奇特的巧合，或者得到一個

14、意外的實驗結果。認出機遇的機會認出機遇的機會 F在倫琴之前，X射線進入物理學家的實驗室已有多年了 X射線伴隨著陰極射線產(chǎn)生 出現(xiàn)在物理學家的實驗室大約已經(jīng)有半個世紀 丟進廢紙簍 ？ 吸取教訓，把底片放到遠離陰極射線管的安全地方 ？F1876年，英國科學家克魯克斯（William Crooks，18321919）： 以底片的質量問題，去生產(chǎn)廠家退了貨F1890年，美國費城的科學家古斯比德（AWGoodspeed）， 錯誤地將自己發(fā)現(xiàn)的射線當作陰極射線F1896年2月22日，（倫琴的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)公布），古斯比德： 把自己發(fā)現(xiàn)的射線當作陰極射線沒有抓住機遇的原因：沒有抓住機遇的原因：F忽視新現(xiàn)象 他們當

15、時正在進行著“重要的”研究工作，他們在進行計劃中的研究，對意外現(xiàn)象沒有足夠的思想準備F錯誤地解釋新現(xiàn)象 把它解釋為已有的現(xiàn)象，他們不認識新現(xiàn)象，也就是說他們沒有真正作出發(fā)現(xiàn) F“在觀察的領域中，機遇只偏愛那種有準備的頭腦。”巴斯德 F真正起作用的是對機遇觀察的解釋。機遇只起提供機會的作用，必須由科學家去認出機會，抓住不放。 一些困難：F機會稀少 以重要線索為形式的機會并不經(jīng)常出現(xiàn)。唯有在這個方面，完全是機遇在起作用。但即使在這一方面，科學家也并不是純粹起被動作用的。F注意線索 需要注意到線索，往往必須具有敏銳地觀察能力，特別是在注意預期事物的同時，保持對意外事物警覺性和敏感性的那種能力。F解釋線索 解釋線索，并抓住其可能具有的重要意義是一切方面中最困難的方面，只有“準備的頭腦”才能做到。 F“偶然發(fā)現(xiàn)這種類型的發(fā)現(xiàn)是由偶然加上洞察力做出的，把這些發(fā)現(xiàn)純粹歸因于機遇，或者說運氣，那就沒有擊中要害?！?沃波爾F機會往往與那些花費較多時間致力于實驗室工作和野外工作的科學家有緣 F同研究中的現(xiàn)象保持長期的接觸 F機會青睞那些對所研究的課題具有豐富知識的人 倫琴的科學素養(yǎng)倫琴的科學素養(yǎng)F他始終對實驗研究有濃厚的興趣F親自動手的良好習慣F學習工程技術