广义相对论

1. 广义相对论 狭义相对论是均以惯性系作为参照背景，亦即惯性系处在特殊的优越地位；再则，20世纪初叶人们只知道两种相互作用：引力和电磁作用，可是狭义相对论未能解决引力问题。 论及作加速运动的非惯性参考系，自然与引力问题联系起来。这就是爱因斯坦构建相对论第二个层次，即广义相对论的初衷和契机。其实，他还是从进一步延拓相对性原理的涵义着手的，使思维的触角超出惯性系的囿限，而把一切参考系等量齐观。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

2. 1、等效原理 • 爱因斯坦从最基本的经验事实出发考虑引力问题。 地面物体受到地球的引力，正比于引力质量; 因地球转动而产生的惯性离心力正比于惯性质量。 • 法国物理学家厄缶通过精巧的扭秤实验，证明不同物体的在精度范围内引力质量mG与惯性质量mI是相等的； Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

3. 既然mG=mI，爱因斯坦认为“应当在理论物理的原理中找到它自身的反映”。因为“只有当这种数值上的相等归结为两个概念的真正本质上的等同之后，科学才能有充分的理由来规定这种数值上的相等”。既然mG=mI，爱因斯坦认为“应当在理论物理的原理中找到它自身的反映”。因为“只有当这种数值上的相等归结为两个概念的真正本质上的等同之后，科学才能有充分的理由来规定这种数值上的相等”。 • 仍以地面上随地球转动的物体为例，爱氏分析了mG和mI二者性质相同的理由：“如果我把作用在一切对地球相对静止的物体的离心力设想为一种‘实在的’引力场，我岂不是可以把地球看作是不在转动的吗？如果这个观念能够行得通，那末我们就能真正地证明引力和惯性力的同一性。因为这一性质从不参与转动的体系来看，是惯性；而从参与转动的体系来看，却可解释为引力。” Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

4. 等效原理： 引力场与参考系的相当的加速度在物理上完全等效。 例： “爱因斯坦升降机”，是指爱氏设想的远离任何物质体系的空间区域里作匀加速直线运动的升降机；亦可置其引力场中自由下落。对于后者，升降机中的物体不受到引力场的作用，而处于失重的状态。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

5. 结论：允许用一个均匀加速的参考系（非惯性系）来代替惯性系中的均匀引力场；在此非惯性系里，引力场被消除了。结论：允许用一个均匀加速的参考系（非惯性系）来代替惯性系中的均匀引力场；在此非惯性系里，引力场被消除了。 一般的引力场并不均匀，所以消除引力场只在局部范围里才是可能的。鉴于上述，等效原理也可表述为：不可能通过局部动力学效应来区分引力和惯性力。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

6. 2、弯曲时空概念的确立 根据等效原理将惯性定律推广到地球的非均匀引力场时，可以这样来表述：一切重物的自然运动都是向地球中心加速降落。 在引力场中物体运动轨道的弯曲并不是由于力的作用引起的，而是空间特殊性质的结果，这一点与牛顿理论有区别。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

7. 例如，在重物附近，光并不按欧儿里德的“直线”传播，包括光束在内的一切物体(没有外力时)都是按曲线轨道运动。因此，可以认为空间本身是弯曲的。例如，在重物附近，光并不按欧儿里德的“直线”传播，包括光束在内的一切物体(没有外力时)都是按曲线轨道运动。因此，可以认为空间本身是弯曲的。 欧儿里德“直线” 光束 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

8. 摆在我们面前的是两种选择： 1、要么认为物体附近的空间是欧儿里德的， 但任何物体都不按直线运动； 2、要么认为空间本身具有一定的曲率。爱 因斯坦选择了后者。 爱因斯坦假设等效原理不仅仅适用于力学，而且也适用于所有物理学规律。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

9. 随着广义相对论的构建，以及之后求得爱因斯坦场方程的某些精确解和近似解，弯曲时空概念得以在科学舞台上确立，并为越来越多的人所接受。随着广义相对论的构建，以及之后求得爱因斯坦场方程的某些精确解和近似解，弯曲时空概念得以在科学舞台上确立，并为越来越多的人所接受。 下图表示物质分布使时空弯曲。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

10. 非欧氏几何空间： 例如：二维的正曲率的球面和负曲率的锥面。 平面的曲率为零，平面三角形的三内角之和为180˚； 正曲率曲面上的三角形其三内角之和大于180˚ ； 负曲率曲面上的三角形其三内角之和小于180˚。 爱因斯坦采用四维黎曼型空间作为引力场弯曲时空的几何形式。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

11. 太阳 月亮 地球 3 广义相对论的实验验证 星 1、光束弯曲 当光束通过引力场时，根据等效原理，它的轨道应当弯曲。 例如：星光经过太阳边缘时，我们应当观察到光束的“位移”，这种位移只有在日蚀时才可能发现。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

12. 1919年日全蚀期间，国际考察团对此进行了考察，考察人员在日蚀时刻拍摄了星空的照片，然后将这些照片与没有太阳时这同一部分星空的照片相比较，发现星的位置移动了。这就证实了爱因斯坦关于光束从太阳近旁通过时要发生偏移的预言(角度偏移约1.75″)。1919年日全蚀期间，国际考察团对此进行了考察，考察人员在日蚀时刻拍摄了星空的照片，然后将这些照片与没有太阳时这同一部分星空的照片相比较，发现星的位置移动了。这就证实了爱因斯坦关于光束从太阳近旁通过时要发生偏移的预言(角度偏移约1.75″)。 光线在引力场中弯曲的一个必然推论是引力透镜成象问题。早在1920年爱丁顿就提出引力场会聚成象可作为广义相对论的一种检验； Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

13. 1936年爱因斯坦提出引力透镜是散焦的，一般成双象；后来有多人对此问题作了进一步的讨论。但由于一直没有观测结果的支持，引力透镜的思想长期受到冷落。 1979年瓦尔什等人宣布发现一对孪生类星体 QSOS0957 + 561A、B，它们之间的角距离只有5.7″，发射光谱和吸收光谱在很宽的波段内都一样，红移量也都约为 1.4 Ao 。 后经各方认证，多数天体物理学家认为这是引力透镜成双象的一个事例。自此以后又陆续发现其它一些多重象的例子。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

14. 2、引力红移 时钟的走速与它所在位置的引力场场强大小有关。从广义相对论观点来说，这一点可用来解释双胞胎的经论。可以认为，当宇宙飞船减速和转弯的时候，在飞船中的那一个双胞胎将经受引力场的作用，而留在地球上的兄弟却没有这种作用，这就造成了两兄弟间的差别。 原子或光子(将在后面章节正式引入光子概念)的振动可以看作是最简单的时钟。光子振动频率的变动使光束的颜色向光谱的红色端偏移，因此把它称为引力红移。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

15. 水星 近日点 太阳 水星 近日点 太阳 3、水星近日点的进动 行星实际上并不按椭圆运动，因为邻近天体的影响对这行星的运动产生摄动。 举例：水星特别明显地表现在所谓近日点的进动上。按照开普勒的理论，行星每年都应通过同一个近日点。但由观察得知，这个轨道点的位置相对于不动的恒星每一百年约变化1o33’20”。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

16. 如果把所有看得见的已知行星的影响都考虑在内，则我们得到的水星近日点进动的数值为每一百年约1°32′37″。如果把所有看得见的已知行星的影响都考虑在内，则我们得到的水星近日点进动的数值为每一百年约1°32′37″。 牛顿万有定律预言的结果与天文观察的结果每一百年相差43″，产生原因未能获得解释。 起初曾把这个现象归结于另一行星的影响，并预先把它命名为火神星，但一直没有发现这个行星。 广义相对论可以导出牛顿万有定律所涉及的其他行星的一切结论，而且也能给出水星近日点进行每百年所缺少的43″。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

17. 广义相对论的三个著名预言： 1、光束弯曲 2、引力红移 3、水星近日点的进动 它们已在不同精度上得到了证实，因而可以说是“广义相对论的三大实验验证”。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

18. 相对论宇宙学 　　相对论宇宙学可以大致分为对宇宙的运动学描述和动力学模型两个部分。 • 宇宙的运动学描述 以宇宙学原理为基础，利用弗里德曼——罗伯孙——沃耳克度规来分析、概括宇宙学尺度上的运动学观察事实； • 动力学模型 则要根据宇宙演化各个不同阶段的物质状态，求解爱因斯坦场方程，并进一步说明各种有关宇宙演化的规律性。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

19. 1、宇宙学原理 宇宙中任何一个部分在本质上是等价的，任何方向都是平权的，这个有关宇宙空间和物质分布均匀且各向同性的假设就是宇宙学原理的基本内容。这个原理也称为哥白尼原理。 1917年爱因斯坦在他的静态宇宙模型中，首次提出宇宙空间均匀各向同性的假定。以后，由于弗里德曼、罗伯孙、沃耳克在20～30年代的工作进一步系统地了解了这个原理对宇宙度规的限制，即满足宇宙学原理的宇宙度规只能是弗里德曼－罗伯孙－沃耳克度规。 弗里德曼 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

20. 2、宇宙的运动学描述 • 宇宙学原理和弗里德曼－罗伯孙－沃耳克度规为宇宙学提供了描述框架。利用这个度规，可以计算出红移同标度因子的关系、红移同距离的关系等等重要的运动学关系。 • E.P.哈勃于1929年据当时发现的为数不多的正常星系，提出了星系视向退行速度v同距离D大致成线性关系的经验规律 v = HoD，称这个规律为哈勃定律。Ho为哈勃常数。证实了德西特模型同弗里德曼模型关于宇宙膨胀的预言。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

21. 3、微波背景辐射 来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射。20世纪60年代初，美国科学家彭齐亚斯和威尔逊为了改进卫星通讯，建立了高灵敏度的号角式接收天线系统。1964年，他们用它测量银晕气体射电强度时，发现总有消除不掉的背景噪声。他们认为，这些来自宇宙的波长为7.35厘米的微波噪 声相当于3.5 K。1965年， 他们又订正为3 K，并将 这一发现公诸于世，为 此获1978年诺贝尔物理学 奖金。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

22. 微波背景辐射的发现被认为是20世纪天文学的一项重大成就。它对现代宇宙学所产生的深远影响，可以与河外星系的红移的发现相比拟。当前，流行的看法认为背景辐射起源于热宇宙的早期。这是对大爆炸宇宙学的强有力的支持。微波背景辐射的发现被认为是20世纪天文学的一项重大成就。它对现代宇宙学所产生的深远影响，可以与河外星系的红移的发现相比拟。当前，流行的看法认为背景辐射起源于热宇宙的早期。这是对大爆炸宇宙学的强有力的支持。 早在40年代，伽莫夫、阿尔菲和海尔曼根据当时已知的氦丰度和哈勃常数等资料，发展了热大爆炸学说，并预言宇宙间充满具有黑体谱的残余辐射，其温度约为几K或几十K。3 K微波背景辐射的实测结果与理论预期大体相符。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

23. 4 标准宇宙模型与现代宇宙观 爱因斯坦宇宙1916年，爱因斯坦发表了广义相对论，提出了引力只不过是由于物体的质量而使时空变弯曲的后果。在此基础上建立的爱因斯坦宇宙模型，为现代宇宙学奠定了基础。 为了形象地说明爱因斯坦的思想，我们可以先设想一个二维的宇宙，这时的爱因斯坦宇宙的整体是一个三维球的二维球面。在这个有限的球面上，既没有边界，也没有中心，与宇宙学原理一致。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

24. 爱因斯坦宇宙是一个静态的宇宙，该模型的一个严重缺点是它的不稳定性。按此模型，宇宙一旦经受了一个即使是非常微小的收缩，则由于引力的增加，必将一直收缩下去；反之，一旦有一个微小的膨胀，则必将一直膨胀下去。爱因斯坦宇宙是一个静态的宇宙，该模型的一个严重缺点是它的不稳定性。按此模型，宇宙一旦经受了一个即使是非常微小的收缩，则由于引力的增加，必将一直收缩下去；反之，一旦有一个微小的膨胀，则必将一直膨胀下去。 • 既然爱因斯坦的静态宇宙是不稳定的，也就没有必要再假设宇宙是静止的了。不妨假设宇宙就处在动态，至于是膨胀还是收缩，则要由观测来决定。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

25. 弗里德曼宇宙 • 1922年，弗里德曼提出了宇宙在膨胀的假设。 • 1927年，勒梅特利进一步指出，当时己发现的星系谱线红移现象，可能就是宇宙膨胀的表现。这些预言，被1929年发现的哈勃定律所证实。这就是著名的弗里德曼宇宙模型，它是现代宇宙学的基础。 • 弗里德曼宇宙在膨胀，并且膨胀减速。如果倒算回去，R 必在过去某个时刻收缩到零。这个时刻(t = 0)可认为是宇宙诞生的时刻。根据哈勃常量的观测值以及球状星团年龄的测定，可知宇宙的年龄应该在114 亿年至250 亿年的范围内。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

26. 5、宇宙演化的过程 • 在大致一百五十多亿年前，宇宙从一个具有无限大的密度和具有无限大的时空曲率的点开始了。 • 宇宙迅速膨胀，密度和温度迅速降低，到 10 – 4 4秒时，重力相互作用和其它相互作用分离开来； • 到10 – 3 6秒时，强相互作用和电弱相互作用分离； • 大体上可以说10-10秒以前物质存在形式以夸克物质形态为主，即以密集的夸克胶子等离子体的形式存在。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

27. 直到 10 – 1 0秒时，宇宙的平均温度大约为 10 15度，弱相互作用才与电磁相互作用分离，世界变成了有四种基本相互作用的世界。 • 　体积再膨胀，温度再降低后，到 10 - 6秒时，夸克、反夸克又结合成各种介子和重子，形成强子物质。这时温度大约在 10 13 K左右。 • 　大爆炸后的一秒钟时宇宙的平均温度大约为 10 10 K。 • 温度继续降低，到大约 3 分钟时开始，质子和中子结合成较重的原子核，首先是形成氦核。这时宇宙的平均温度大约为 10 9 K。

28. 直到三十多万年后，开始出现原子、分子，这时宇宙的温度降到大约 6000 度。 • 　从大的范围来说，开始形成星体，出现星云系。 • 　 这样一个综合了夸克尺度物理和宇观尺度物理的宇宙演化模型的建立，是人类物质认识史上一个最具有革命性的、划时代的伟大事件。 • 　 这个宇宙学的标准模型和近年来天体物理学取得的辉煌的成就，在物理学的面前提出了十分严峻的具有本质的挑战。

29. 量子论的发展 物理学作为一门科学，它的形成和发展经历了近四、五百年的历史，到19世纪末，经典物理学理论体系的大厦巍然耸立，使人们普遍产生了一种错觉，认为物理学的发展已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点，宇宙万物必然按照由精美的数学方程所表达的物理学定律永远运动下去。 著名德国物理学家基尔霍夫曾表示：“物理学将无所作为了，至多只能在已知规律的公式的小数点后面加几个数字罢了。” Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

30. 在刚刚跨入20世纪的第一天，英国著名的物理学家开尔文在《元旦献词》中曾经说过：在刚刚跨入20世纪的第一天，英国著名的物理学家开尔文在《元旦献词》中曾经说过： “在已经建成的大厦中，后辈物理学家只能做一些零碎的修补工作。”与众不同的是他又敏锐地发现，在物理学晴朗的天空里，还有两朵小小的令人不安的乌云，这两朵乌云指的是当时物理学无法解释的两个实验，一个是热辐射实验，另一个是迈克尔逊–莫雷实验。 X射线、放射性和电子的三个发现，揭开了近代物理的序幕。当物理学进入20世纪，就诞生了量子论和相对论，开创了近代物理学。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

31. 1、十九世纪末物理学的三大发现 自古到今，人们就在不断地思索，世界万物由什么构成的？它有最小结构吗 • 哲学家亚里士多德等人则认为物质是连续的，世界万物由土、空气、水、火这四种元素组成的，而天则是第五种元素“以太”所组成的 • 古希腊哲学家德谟克利特等人认为，物质是不连续的，分到最后将由一些不可再分的东西所组成，他把这种物质的基元命名为“a–toms（“原子”）”，古希腊文的意思是“不可再分的东西”。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

32. 英国科学家道尔顿是科学原子论的创始人，1807年他依据一系列实验，提出“气体、液体和固体都是由该物质的不可分割的原子组成的”，“同种元素的原子，其大小、质量及各种性质都相同”，此后，大量实验事实证明了原子论的正确性。英国科学家道尔顿是科学原子论的创始人，1807年他依据一系列实验，提出“气体、液体和固体都是由该物质的不可分割的原子组成的”，“同种元素的原子，其大小、质量及各种性质都相同”，此后，大量实验事实证明了原子论的正确性。 • 1895年德国物理学家伦琴发现X射线， • 1896年，法国物理学家贝克勒尔发现放射性， • 1897年英国物理学家汤姆逊，发现了电子， 这三大发现揭开了原子存在内部结构，三大发现揭开了研究微观世界的序幕。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

33. 1——X 射线的发现 X 射线的发现也是起源于对阴极射线的研究 德国维尔茨堡大学校长、物理学家伦琴于1895年11月8日，在做放电管实验时，为了避免可见光的影响，他用黑 纸将放电管包起来，而且在 暗室中进行实验，他意外地 发现在离管一米以外的涂有 荧光物质的屏上闪耀着微弱 的青绿色的荧光。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

34. 12月22日，伦琴 的夫人来到实验室， 伦琴让夫人把左手放 在用黑纸包着的照相 底片上，然后用X射 线照射，为她拍摄了 一张带着戒子的左手 手指骨骼照片，这是 历史上第一张X光照片。 伦琴夫人手的X片 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

35. 1895年12月28日伦琴写出了一篇论文《论一种新的射线》，文章详细总结了新射线的性质：1895年12月28日伦琴写出了一篇论文《论一种新的射线》，文章详细总结了新射线的性质： • 新射线来自于被阴极射线击中的固体，固体元素越重，产生出来的新射线越强； • 新射线是直线传播的，不被棱镜反射和折射，也不被磁场偏转； • 新射线对所有物体几乎都是透明的； 新射线可使荧光物质发光，使照相底片感光，当把手放在放电管和荧光屏之间时，由于肌肉对新射线的吸收比骨质弱得多，屏上便可看到手指的骨骼。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

36. X 射线这个名称也是伦琴最先采用的，他在给孔特的信中说：“我终于发现了一种光，我不知道是什么光，无以名之，就把它叫做 X 光吧”，后人为了纪念他，又把它称为“伦琴射线”。 伦琴的发现震惊了整个科学界，许多物理学家转向研究 X 射线，反应之迅速和强烈是物理学史上罕见的，仅1896年一年内，关于X射线研究的论文达1000多篇。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

37. 在X射线发现3个月后，维也纳医院中首次利用X射线对人体进行拍片;在X射线发现3个月后，维也纳医院中首次利用X射线对人体进行拍片; • 半年后，英国出版了第一本研究X射线的专业杂志——《Ｘ射线临床摄影资料》; • 此后，J. J. 汤姆逊和卢瑟福证实X射线能使气体电离； • 1912年德国物理学家劳厄用晶体作光栅，得到 X 射线衍射图，证明 X 射线是一种波长很短（约在10–10–2 Å之间）的电磁波，同时证明了晶体具有空间点阵，劳厄因此获得了1914 年度诺贝尔物理奖。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

38. X射线的发现使人们认识的“电磁波谱”朝着短波方向拓广了一大段； • 1906年，英国物理学家巴克拉发现每种金属都有自己的“特征X射线”，用它可以确定元素在周期表上的排位，巴拉克因此而获得了1917年的诺贝尔物理学奖； • 1915年诺贝尔物理学奖授予英国物理学家布拉格父子，表彰他们在劳厄工作的基础上，提出了布拉格公式，可以用它精确测定晶体的原子结构； Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

39. 第一张诺贝尔物理奖 ( 1901年伦琴 ) Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

40. 2——电子的发现 • 1858年德国物理学家普鲁克利用盖斯勒放电管研究气体放电时发现了对着阴极的管壁上出现了美丽的绿色光辉； • 1876年德国物理学家哥尔德斯坦证实这种绿色光辉是由阴极上所产生的某种射线射到玻璃上产生的，他把这种射线命名为“阴极射线”。 法国物理学家大多认为阴极射线是一种电磁波，英国物理学家则认为是一种带电粒子流，这一争论持续了一、二十年，促使许多物理学家进行很有意义的实验，推动了物理学的发展，这场争论最后由J.J.汤姆逊解决了。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

41. J. J. 汤姆逊，1856年12月18日生于英国，1884年任卡文迪许实验室教授，这个实验室在他的领导下，成了全世界引人注目的物理实验中心，世界各地的科学家常来这里开展研究工作，其中有八位后来获得诺贝尔奖，如卢瑟福、威尔逊、巴克拉）、G. P. 汤 姆逊等，如后表所 示，这八位获奖者 是他直接培养过的， 卡文迪许实验室获 得诺贝尔奖的共有 25人次。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

42. 获奖时间和奖项 获奖者 获奖原因 E. 卢瑟福 1908化学奖 研究元素蜕变和放射性化学 W. H. 布拉格 1915物理学奖 用X射线法分析晶体结构 W. L. 布拉格 C. G. 巴尔克拉 1917物理学奖 发现元素的特征X射线辐射 F. W. 阿斯顿 1922化学奖 研究原子的结构和辐射 C. T. R. 威尔逊 1927物理学奖 用蒸汽凝聚使带电粒子可见的方法 O. W. 里查森 1928物理学奖 发现电子放射决定于温度的里查森定律 G. P. 汤姆逊 1937物理学奖 用电子照射实验发现晶体内的干涉现象 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

43. 1897年，J. J. 汤姆逊发现，不管怎样改变放电管中的气体的种类，也不管怎样改变电极的材料，阴极射线粒子的荷质比始终保持不变，这就意味着阴极射线是一种荷质比完全确定的粒子流所组成的，由此断定，这种粒子应是电极材料原子的基本组成部分。 1897年8月，J. J. 汤姆逊把他的发现写成论文“阴极射线”，10月发表在《哲学杂志》上。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

44. 1909–1917年间美国科学家罗伯特密立根在利用有名的油滴实验测定电子电荷量 e 值，他以严谨的科学态度和追求精确的测量而受到人们的赞誉。 1909年密立根油滴实验证明一切荷电物质都只能带有e 的整数倍的电量，而一个阴极射线粒子所带的电量（–e）是负电荷的最小单位，e / m 是不变的，e 也不变，表示阴极射线粒子的质量m也是确定的，这种粒子便称为电子，因此阴极射线就是高速电子流。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

45. 电子的发现再一次否定了原子不可分的观念，电子是第一个被发现的微观粒子，电子的发现对原子组成的了解起了极为重要的作用。电子的发现再一次否定了原子不可分的观念，电子是第一个被发现的微观粒子，电子的发现对原子组成的了解起了极为重要的作用。 J. J. 汤姆逊由于发现电子而于1906年荣获诺贝尔物理学奖，J. J. 汤姆逊被誉为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。 电子的发现在科学技术上诱发了电子时代的来临，1904年，A.弗莱明发明了二极电子管，1906年，L.德弗莱斯特(L.de Forest)发明了三极管。真空管的发明，使电力通讯、控制合自动化生产很快发展。晶体管集成电路的发明，使人类进入微电子科技时代。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

46. 3、放射性的发现 在X射线发现不久，贝克勒尔对一种称为硫酸双氧铀钾的荧光物质进行了研究，他把这种铀化合物放在用黑纸包起来的照相底片上，然后放在太阳光下曝晒几小时，把底片取出来进行冲洗，他发现了“荧光物质在底片上的黑色轮廓”，他又在荧光物质和纸之间放一块玻璃，继续 进行试验，也得到了同样的结 果。这就是最早发现的放射性 现象，铀是贝克勒尔发现的第 一个放射性元素。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

47. 放射性发现公布后不久，玛丽居里很快投入了这一新的研究领域，她发现沥青铀矿中的放射性比已测得的铀的放射性强得多。她大胆假定沥青铀矿中存在一种比铀放射性强得多的未知元素。为了寻找这个未知元素，她的丈夫皮埃尔居里通过繁重的劳动，从大量的沥青矿渣中去提取那个未知元素，最后发现了两种新的放射性元素，一种取名为“钋”（Polorium），以纪念自己的祖国——波兰，另一种取名为“镭”。放射性发现公布后不久，玛丽居里很快投入了这一新的研究领域，她发现沥青铀矿中的放射性比已测得的铀的放射性强得多。她大胆假定沥青铀矿中存在一种比铀放射性强得多的未知元素。为了寻找这个未知元素，她的丈夫皮埃尔居里通过繁重的劳动，从大量的沥青矿渣中去提取那个未知元素，最后发现了两种新的放射性元素，一种取名为“钋”（Polorium），以纪念自己的祖国——波兰，另一种取名为“镭”。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

48. 居里夫妇继续奋斗了近四年，在简陋的工棚里，在原始的条件下，历尽千辛万苦，终于在1902年3月，从数以吨计的沥青铀矿残渣中提炼出0.12克氯化镭，并测得了镭的原子量为225（现公认为226），其放射性比铀强200万倍。1903年，居里夫妇和贝克勒尔共享了诺贝尔物理奖。 1910年完成了她的名著《论放射性》，由于她的杰出贡献，1911年又荣获了诺贝尔化学奖。居里夫人成了第一个两次获诺贝尔奖殊荣的人物， Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

49. 射线、 射线和  射线发现： 放射性发现后不久，英国剑桥大学卡文迪许实验室的研究生卢瑟福也投入了对放射性的研究，在科学家的共同努力下，没几年就发现了天然放射性核素能够自发地放出各种射线，从而衰变为另一种核素，衰变方式很多，放出的射线也有多种，主要的有 • 射线是带两个正电荷的氦核（ ）； • 射线是带负电荷的高速电子流；  射线是从原子核内放出来的电磁波，它实际上是一束能量极高的光子流，它的波长比X射线还要短，穿透本领比X射线更强。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University

50. 放射性应用： 利用放射性钴源（60Co）的  射线辐照，可以进行食品（如肉类、水果等）保鲜、辐照消毒（如对医疗器械、流通货币等）以及辐照育种等。尤其在医药上利用它来杀伤人体内的肿瘤细胞，这是目前治疗肿瘤的一种常用方法。在发达国家中放射性药物使用已相当普及。在发展中国家中，我国的核医药水平名列前茅。国内已有1000多家医院开展了放射性药物的诊治工作。 Dept. of Applied Physics, Hangzhou Dianzi University