貝克勒耳發現鈾射線

1895年倫琴射線的發現引起世界的轟動,實驗室里所有的放電管都開動起來,醫院也紛紛裝配X射線管給病人檢查。

法國科學家彭加勒注意到X射線產生的地方恰好是克魯克斯管壁上被陰極射線打中的地方,這部分玻璃管還發出熒光。于是他想是不是發熒光的東西也可以發出X射線呢?

熒光物質在被光線照射后,會發出熒光,但時間很短,倫琴發現X射線時觀察到的鉑氰酸鋇就是熒光物質,常見物還有硫化鋅和硫化鈣。有人聽說彭加勒的猜想后,用黑紙包著照相底片,然后放在太陽下曬,沖洗底片后果然看到底片上有深色斑點,能透過黑紙使底片感光,這不就是x射線嗎?

1896年2份月那段時間每周在法國科學院上就有人作報告,宣布他用熒光物質得到x射線。用不著復雜的電源和易碎的放電管,用強光照一照熒光物質,就能得到x射線,半天時間就能寫出一篇論文,而且是在科學院上作報告,有這么便宜的事嗎?

貝克勒耳


在法國從熒光物質中尋找X射線的浪潮中,貝克勒耳的科學家也卷入其中。他選用一種熒光最強的物質硫酸鉀鈾復鹽作實驗。1896年2月24日他在法國科學院上做報告,他說:“用兩張致密的黑紙,把溴化銀照相底片包起來,在紙上放硫酸鈾和硫酸鉀復鹽,然后在太陽底下曬,背景會出現熒光物質輪廓,如果在黑紙和熒光物質之間放上花或錢幣,照相底片會有這些物品的形象。”

貝克勒耳做了報告回來后,他繼續做實驗,他發現這種射線不僅能透過黑紙,而且能夠穿過薄的金屬,例如0.1毫米厚的鋁或銅箔。

2月26日,他用金屬片剪成一個花樣,放在黑紙包的底片上,上面布滿硫酸鉀鈾復鹽,當他準備把這些東西拿出去曬太陽的時候,不巧是個陰天。連續幾天都是陰天,太陽始終沒出來。3月1日就要開科學院大會了,貝克勒耳只好把沒曬過太陽的底片拿去顯影。他知道陰天光線弱,沒有強光照射不會有熒光也不會有x射線,他猜想底片不會有物品的形象。

出乎意料,沖洗出來的底片有非常清楚的金屬花樣。莫非這些天熒光物質一直在發射x射線?

貝克勒耳知道,熒光是有壽命的,他的鈾化合物熒光壽命非常短,只有0.01秒,即在沒有強光下照射下,熒光還能繼續發光0.01秒。第二天,貝克勒耳在科學院上報告了他一周的發現,根據實驗可以看出熒光物質發出的不可見的射線比熒光的壽命要長的多。

過了一星期,貝克勒耳在暗室中做實驗,含鈾的熒光劑根本不發熒光,但洗出來的照片依然很清楚,不可見的射線強度一直沒有發生變化。

看來彭加勒的觀點可能有問題,熒光現象和X射線應該沒有關系。貝克勒耳又重復了別人用硫化鋅和硫化鈣等熒光劑的實驗,可無論太陽怎么曬也沒有得到預期的射線產生的圖片。其他院士也重復做實驗沒有得到同樣的現象。

重復做了一個月的實驗,除了保存在暗室里鈾的化合物不停地發出不可見的射線外,其它幾種熒光劑并沒有發出不可見的射線。

貝克勒耳現在可以確定不可見的射線和熒光沒有關系。那么放出不可見的射線一定是硫酸鉀鈾復鹽中的某種物質,是硫酸?還是鉀?還是鈾呢?

貝克勒耳又埋頭做實驗。

他用純硫酸鉀作實驗,照相底片沒有感光。證明了硫酸和鉀不會發出不可見的射線。那只能是鈾了。

換用別的含鈾的化合物進行實驗,照相底片感光,貝克勒耳用各種鈾化合物進行實驗,結果都一樣。

1896年5月18日,貝克勒耳再次登上法國科學院的講臺,他說:“我用純鈾粉也做了實驗,是鈾在不停地發出不可見的射線,而不是熒光劑,這不可見的射線是不是就是X射線呢?我告訴大家:不是。”

他用金屬驗電器做實驗。

金屬驗電器的金屬箔張開,證明驗電器帶有同種電荷,如果空氣干燥,金箔可以張開很久,如果空氣潮濕或有帶電粒子通過,金箔則會閉合。

貝克勒耳發現,鈾發出的射線會讓金箔很快合攏,而X射線不會。

這說明鈾放出來的射線不是X射線,而是一種新的不知名射線,到有點像克魯克斯管中發出來的陰極射線。

順便提一下,這鈾發出的新射線到底是什么呢?那要歸功于英國卡文迪許實驗室的主任湯姆遜的學生盧瑟福,湯姆遜利用磁場和電場來研究陰極射線而發現了電子,而他的學生盧瑟福利用強磁場研究鈾射線才揭露了鈾射線的本質。

鈾射線在強磁場中分成三段

鈾射線有三股,一股是在磁場中不發生彎曲的波長比X射線更短的電磁波γ射線,一種是高速帶陰電的電子流β射線 ,還有一種穿透力弱帶正電荷的氦離子流α射線。


那么原先同樣在法國科學院報告硫化鋅或硫化鈣熒光劑能產生X射線使底片感光的實驗是怎么回事呢?那時因為實驗的底片或顯影液本身有問題,或漏光或硫化物光下分解產生的化合物漂泊了底片……總之是不仔細而急于下結論造成錯誤。

1903年貝克勒耳和居里夫婦因放射性的研究一起獲得諾貝爾獎。

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