安東尼·亨利·貝克勒爾(法國物理學(xué)家,因發(fā)現天然放射性)
安東尼·亨利·貝克勒爾(法文:Antoine Henri Becquerel,1852-1908年),法國物理學(xué)家。
1852年生于法國。因發(fā)現天然放射性,與皮埃爾·居里和瑪麗·居里夫婦因在放射學(xué)方面的深入研究和杰出貢獻,共同獲得了1903年度諾貝爾物理學(xué)獎。
個(gè)人簡(jiǎn)介
1852年12月15日安東尼·亨利·貝克勒爾(Antoine Henri Becquerel)生于法國巴黎,出身于一個(gè)有名望的學(xué)者和科學(xué)家的家庭。他的父親亞歷山大·愛(ài)德蒙·貝克勒爾是位應用物理學(xué)教授對于太陽(yáng)輻射和磷光有過(guò)研究。他的祖父叫安東尼·塞瑟,皇家學(xué)會(huì )會(huì )員,是用電解方法從礦物提取金屬的發(fā)明者。
1872年貝克勒爾就讀巴黎理工大學(xué),后在公路橋梁學(xué)校畢業(yè),獲工程師職位。
1878年在巴黎自然博物館任物理學(xué)教授。貝克勒爾與一位土木工程師的女兒米勒·捷寧結婚。
1878年他們生了一個(gè)兒子吉昂,也是一位物理學(xué)家,是貝克勒爾家族的第四代物理學(xué)家。
1895年任理工大學(xué)教授。
1896年3月,貝克勒爾發(fā)現,與雙氧鈾硫酸鉀鹽放在一起但包在黑紙中的感光底板被感光了。他推測這可能是因為鈾鹽發(fā)出了某種未知的輻射。同年5月,他又發(fā)現純鈾金屬板也能產(chǎn)生這種輻射,從而確認了天然放射性的發(fā)現。后來(lái),居里夫婦將其稱(chēng)為“放射性”。我們稱(chēng)其為天然放射性。盡管貝克勒爾當時(shí)錯誤地認為它是某種特殊形式的熒光,但天然放射性的發(fā)現仍不愧是劃時(shí)代的事件,它打開(kāi)了微觀(guān)世界的大門(mén),為原子核物理學(xué)和粒子物理學(xué)的誕生和發(fā)展奠定了實(shí)驗基礎。
1908年逝世。
生平經(jīng)歷
1852年12月15日生于巴黎。
1872年貝克勒爾進(jìn)入綜合工藝學(xué)院,后來(lái)在1874年進(jìn)入登塞特夏薩斯地方政府任職。
1877年成為工程師,1894年晉升為總工程師。
1888年,他取得了科學(xué)博士學(xué)位。從1878年起他被任命為自然歷史博物院的助教,繼承了他父親在藝術(shù)工藝學(xué)院的應用物理學(xué)講座。
1892年貝克勒爾被任命為巴黎博物院自然歷史部的應用物理學(xué)教授。
1895年成為綜合工藝學(xué)院的教授。貝克勒爾的早期工作集中于光的平面偏振、磷光現象和晶體對光的吸收(這是他的博士論文的題目)。他還研究過(guò)地磁問(wèn)題。1896年由于他發(fā)現了天然放射性現象,而使他早年的研究工作退居次要地位。貝克勒爾在與H.彭加勒(Poincare)討論了一次新近由倫琴發(fā)現的輻射(X射線(xiàn))及在真空管子中同時(shí)產(chǎn)生磷光的現象之后,他決定去研究在X射線(xiàn)與天然發(fā)生的磷光之間”是否存在任何聯(lián)系。他從父親那里繼承有一些鈾鹽。鈾鹽的磷光可以用來(lái)曝光。
當他把鈾鹽放近被不透光的紙包封著(zhù)的照相底片時(shí),發(fā)現照相底片被曝光。這種現象對于所有試驗過(guò)的鈾鹽來(lái)說(shuō)都同樣存在,因此他得出結論說(shuō),這是鈾原子的一種特性。后來(lái),貝克勒爾證明,這種射線(xiàn)是鈾放射的。這種射線(xiàn)在很長(cháng)一段時(shí)間以它的發(fā)現者的姓氏命名。這種射線(xiàn)可使氣體電離,但它不同于X射線(xiàn),能被電場(chǎng)或磁場(chǎng)偏轉。貝克勒爾因發(fā)現天然放射性而獲得1903年的諾貝爾物理學(xué)獎的一半,另一半獎金授予皮埃爾·居里夫婦,獎勵他們對貝克勒爾射線(xiàn)所作的研究。
1889年貝克勒爾被選為法國科學(xué)院院士并繼拜特洛擔任科學(xué)院的終身秘書(shū)S他是林賽科學(xué)院院士和柏林皇家科學(xué)院院士。
1900年被任命為榮譽(yù)軍團的軍官。
1903年因發(fā)現物質(zhì)的放射性而獲諾貝爾物理學(xué)獎。
1908年8月25日A· H·貝克勒爾逝世于勒克羅依西克。
放射性的發(fā)現
第一位發(fā)現放射性的是法國物理學(xué)家亨利·貝克勒爾(Henri Becquerel),他是研究熒光和磷光的專(zhuān)家。
1896年初,倫琴發(fā)現X射線(xiàn)的消息傳到巴黎,一個(gè)偶然的機會(huì )使他遭遇上放射性問(wèn)題。當時(shí)法國有一位著(zhù)名數學(xué)物理學(xué)家叫彭加勒,收到倫琴的通信后,在法國科學(xué)院1896年1月20日的例會(huì )上向與會(huì )者報告了這件事,展示了倫琴的通信和X光照片。貝克勒爾正好在場(chǎng),他問(wèn)彭加勒,這種射線(xiàn)是怎樣產(chǎn)生的?彭加勒回答說(shuō),似乎是從真空管陰極對面發(fā)熒光的地方產(chǎn)生的,可能跟熒光屬于同一機理。彭加勒還建議貝克勒爾試試熒光會(huì )不會(huì )伴隨有X射線(xiàn)。于是第二天貝克勒爾就在自己的實(shí)驗室里開(kāi)始試驗熒光物質(zhì)會(huì )不會(huì )輻射出一種看不見(jiàn)卻能穿透厚紙使底片感光的射線(xiàn)。他試來(lái)試去,終于找到了一種物質(zhì)具有預期效果。這種物質(zhì)就是鈾鹽。貝克勒爾拿兩張厚黑紙,把感光底片包起來(lái),包得那樣嚴實(shí),即使放在太陽(yáng)底下曬一天,也不會(huì )使底片感光。然后,他把鈾鹽放在黑紙包好的底片上,又讓太陽(yáng)曬幾小時(shí),就大不一樣,底片顯示了黑影。為了證實(shí)是射線(xiàn)在起作用,他特意在黑紙包和鈾鹽間夾一層玻璃,再放到太陽(yáng)下曬。如果是由于某種化學(xué)作用或熱效應,隔一層玻璃就應該排除,可是仍然出現了黑影。于是貝克勒爾肯定了彭加勒的假定,在法國科學(xué)院的例會(huì )上報告了實(shí)驗結果。又過(guò)了幾天,貝克勒爾正準備進(jìn)一步探討這種新現象,巴黎卻連日天陰,無(wú)法曬太陽(yáng),他只好把所有器材包括包好的底片和鈾鹽都擱在同一抽屜里。也許是出于職業(yè)上的某種靈感,貝克勒爾突然產(chǎn)生了一個(gè)念頭,想看看即使不經(jīng)太陽(yáng)照曬,底片會(huì )不會(huì )也有變黑的現象。于是他把底片洗了出來(lái)。哪里想到,底片上的黑影真的十分明顯。他仔細檢查了現場(chǎng),肯定這些黑影是鈾鹽作用的結果。貝克勒爾面對這一突如其來(lái)的現象,很快就領(lǐng)悟到,必須放棄原來(lái)的假設,這種射線(xiàn)跟熒光沒(méi)有直接關(guān)系,它和熒光不一樣,不需要外來(lái)光激發(fā)。他繼續試驗,終于確證這是鈾元素自身發(fā)出的一種射線(xiàn)。他把這種射線(xiàn)稱(chēng)為鈾輻射。鈾輻射不同于X射線(xiàn),兩者雖然都有很強的穿透力,但產(chǎn)生的機理不同。同年5月18日,他在法國科學(xué)院報告說(shuō):鈾輻射乃是原子自身的一種作用,只要有鈾這種元素存在,就不斷有這種輻射產(chǎn)生。這就是發(fā)現放射性的最初經(jīng)過(guò)。這一發(fā)現雖然沒(méi)有倫琴發(fā)現X射那樣轟動(dòng)一時(shí),但其意義還是很深遠的。因為這一事件為核物理學(xué)的誕生準備了第一塊基石。貝克勒爾的發(fā)現實(shí)在是太偶然了。如果不是彭加勒在法國科學(xué)院例會(huì )上介紹X射線(xiàn)的發(fā)現;如果貝克勒爾沒(méi)有跟彭加勒談話(huà);如果貝克勒爾沒(méi)有把鈾鹽當作試驗對象;如果2月26-27日這幾天巴黎不是陰雨天;如果貝克勒爾沒(méi)有把未曝光的底片置于鈾鹽下擱在抽屜里;如果他不是下意識地或者好奇地把沒(méi)有曝光的底片也拿來(lái)沖洗,也許貝克勒爾就不會(huì )發(fā)現放射性了。如果那樣的話(huà),放射性就不知什么時(shí)候、由誰(shuí)來(lái)發(fā)現了,而放射學(xué)和核物理學(xué)的歷史必將改寫(xiě)。很多人說(shuō),巧合使貝克勒爾交了好運。貝克勒爾發(fā)現放射性當然也有一定的偶然性,但貝克勒爾自己卻常對人說(shuō):在他的實(shí)驗室里發(fā)現放射性是“完全合乎邏輯的?!边@個(gè)邏輯指的就是必然性。
天然放射性
環(huán)境中天然輻射本底主要由宇宙射線(xiàn)、宇生放射性核素和原生放射性核素發(fā)射的輻射三部分組成。宇宙射線(xiàn)主要來(lái)源于地球的外層空間。為了探明宇宙射線(xiàn)的來(lái)源,有人曾做過(guò)實(shí)驗,把一個(gè)裝有核輻射探測裝置的大氣球從海平面升至高空,觀(guān)察電離輻射粒子注量率與海平面高度的關(guān)系。結果發(fā)現,當海拔高度低于700m時(shí),粒子注量率隨高度上升而急劇下降。當氣球高度超過(guò)700m時(shí),粒子注量率隨高度的升高而迅速增加。此外,人們還發(fā)現,當太陽(yáng)發(fā)生耀斑活動(dòng)時(shí),地球測得的宇宙射線(xiàn)強度明顯增強,這一現象證明宇宙射線(xiàn)產(chǎn)生于地球以外的空間。宇宙射線(xiàn)有初級和次級之分。初級宇宙射線(xiàn)是指從外層空間射到地球大氣層的高能輻射。初級宇宙射線(xiàn)按其來(lái)源不同,又可分為“初級銀河系宇宙射線(xiàn)”和“初級太陽(yáng)宇宙射線(xiàn)”。不過(guò),前者是初級宇宙射線(xiàn)的來(lái)源。初級銀河宇宙射線(xiàn)主要由高能質(zhì)子組成(~87%),并伴有10%左右的氦核,其余為少量的重粒子、電子、光子和中微子。初級宇宙射線(xiàn)具有極大的動(dòng)能,因此,它們的貫穿能力極強。初級太陽(yáng)宇宙射線(xiàn)主要是指太陽(yáng)發(fā)生耀斑時(shí)釋放出來(lái)的帶電粒子,大部分是質(zhì)子和α粒子。不過(guò),這些粒子的能量較低,通常對地球表面的輻射劑量不會(huì )產(chǎn)生明顯的影響。次級宇宙射線(xiàn)是高能初級宇宙射線(xiàn)與大氣的作用產(chǎn)物。初級宇宙射線(xiàn)進(jìn)入大氣時(shí),具有極大能量的粒子與大氣中的原子核發(fā)生劇烈的碰撞作用,致使原子核四分五裂,這類(lèi)核反應一般稱(chēng)之為“散裂反應”或“碎裂反應”。一般情況下,將宇宙射線(xiàn)按其能量大小習慣上分為“硬射線(xiàn)”和“軟射線(xiàn)”兩部分?!坝病辈糠钟钪嫔渚€(xiàn)主要是指貫穿能力很強的高能粒子,主要指介子和高能質(zhì)子;而“軟”部分宇宙射線(xiàn)是指較易被物質(zhì)吸收的低能粒子,主要指電子和光子。當高能初級宇宙射線(xiàn)與大氣的原子核發(fā)生核反應時(shí),反應產(chǎn)物除了次級宇宙射線(xiàn)粒子以外,還有許多放射性核素,這些核素叫做“宇生放射性核素”。
宇生放射性核素
宇生放射性核素的品種雖然不少,但在空氣中的含量都是很低的,因此,它們對環(huán)境輻射的實(shí)際貢獻不大,特別是外照射。不過(guò),有些核素在環(huán)境輻射劑量中的貢獻是不可忽視的,而且在科學(xué)研究上也有較重要的意義。
原生放射性核素與宇生放射性核素同屬天然放射性核素,兩者的區別在于,后者由宇宙射線(xiàn)通過(guò)與大氣原子核作用的產(chǎn)物,而前者則是從地球形成開(kāi)始,迄今為止還存在于地殼中的那些放射性核素。因此被稱(chēng)為“原生”放射性核素。顯而易見(jiàn),與地球同時(shí)形成的放射性核素可能很多,其中,僅有少數具有足夠長(cháng)半衰期的放射性核素才有可能殘存至今。
天然放射性核素品種很多,性質(zhì)與狀態(tài)也各不相同,它們在環(huán)境中的分布十分廣泛。在巖石、土壤、空氣、水、動(dòng)植物、建筑材料、食品甚至人體內都有天然放射性核素的蹤跡。地殼是天然放射性核素的重要貯存庫,尤其是原生放射性核素。地殼中的放射性物質(zhì)主要為鈾、釷系和。其中,空氣中的天然放射性核素主要有地表釋入大氣中的及其子體核素,動(dòng)植物食品中的天然放射性核素大多數是。土壤主要由巖石的侵蝕和風(fēng)化作用而產(chǎn)生的,可見(jiàn),其中的放射性是從巖石轉移而來(lái)的。
由于巖石的種類(lèi)很多,受到自然條件的作用程度也不盡一致,可以預期土壤中天然放射性核素的濃度變化范圍是很大的。土壤的地理位置、地質(zhì)來(lái)源、水文條件、氣候以及農業(yè)歷史等都是影響土壤中天然放射性核素含量的重要因素。存在于巖石和土壤中的放射性物質(zhì),由于地下水的浸濾作用而受損失,地下水中的天然放射性核素主要來(lái)源于此途徑。此外,粘附于地表顆粒土壤上的放射性核素,在風(fēng)力的作用下,可轉變成塵?;驓馊苣z,進(jìn)而轉入到大氣圈并進(jìn)一步遷移到植物或動(dòng)物體內。土壤中的某些可溶性放射性核素被植物根吸收后,繼而輸送到可食部分,接著(zhù)再被食草動(dòng)物采食,然后轉移到食肉動(dòng)物,最終成為食品中和人體中放射性核素的重要來(lái)源之一。環(huán)境水中天然放射性核素的濃度與多種因素有關(guān)。此外,天然放射性物質(zhì)還包括宇宙射線(xiàn)。宇宙射線(xiàn)是一種從宇宙空間射到地球上的高能粒子流,它由質(zhì)子、粒子等組成。天然放射性已為人類(lèi)所適應,并未造成什么危害。
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