安东尼·亨利·贝克勒尔 :法国物理学家、诺贝尔物理学奖得主

更新时间:2023-11-08 15:05

安东尼·亨利·贝克勒尔(法语:Antoine Henri Becquerel,法语发音:[ɑ̃twan ɑ̃ʁi bɛkʁɛl];1852年12月15日-1908年8月25日),法国物理学家,1903年诺贝尔物理学奖,第一个发现放射性的人。

贝克勒尔从1872年开始,在巴黎理工学院学习土木工程,1874-1877年,贝克勒尔继续在巴黎高等桥梁学校接受工程培训,并获得工程学位。1876年贝克勒尔在巴黎理工学院担任助教,次年作为工程师进入桥梁和道路管理部门工作,并于1879年继任了他父亲自然博物馆的助理职务,1888年在巴黎大学获博士学位。从1895年起,贝克勒尔致力于磷光现象的研究。1896年贝克勒尔首先发现原子核的天然放射性,受到贝克勒尔发现放射性的启发,居里夫妇发现了放射性元素钋和镭。1903年,贝克勒尔和居里夫妇共同获得诺贝尔物理学奖。1908年8月25日贝克勒尔由于心脏病发在法国勒克罗依西克去世,享年55岁。

贝克勒尔对放射性的发现,为物理学和人类的发展做出了卓越的贡献。他的工作奠定了核物理学的基础,为现代物理学的发展,为人类认识物质的微观世界和天体结构开辟了广阔的道路,在此基础上,也推动了核医学的发展。1975年举行的第十五届国际计量大会决定,以贝克勒尔的名字作为放射性活度的SI(国际)单位,符号为Bq,以纪念他对放射性研究的贡献。

人物生平

早年经历

1852年12月15日,安东尼·亨利·贝克勒尔出生在法国一个有名望的学者家庭。他的父亲亚历山大·埃德蒙·贝克勒尔(Alexandre-Edmond Becquerel ,1820-91)和祖父安东尼·凯撒·贝克勒尔(Antoine-César Becquerel ,1788-1878)都是物理学家,也都是法国科学院院士和巴黎自然史博物馆物理学教授。安东尼·亨利·贝克勒尔是这个家庭中的第三代。他的祖父安东尼发明了一种用电解从矿石中提取金属的方法,而他的父亲亚历山大则是一位研究太阳现象和磷光的物理学家。在贝克勒尔小的时候,他十分喜欢参观他父亲的实验室,并且十分喜欢体验各种实验装置。

教育经历

贝克勒尔开始接受教育是在巴黎的路易大帝中学(Lycée Louis le Grand),从1872年-1874年,他在巴黎理工学院接受了正式的科学教育,在这里他学习土木工程专业;1874-1877年, 贝克勒尔又继续在巴黎高等桥梁学校(École des Ponts ParisTech)接受了工程培训,1877年他获得工程学位。

工作与科研经历

早期研究

贝克勒尔于1874年在工科学校读书时就开始了他的科学研究生涯,1876年他在巴黎理工学院担任助教,从1878年起,他被任命为自然历史博物院的助教,继承了他父亲在艺术工艺学院的应用物理学讲座。1879年,他继任了他父亲自然博物馆的助理职务,从此便身兼三职,不仅在博物馆、还在工科学校和公路桥梁学校任职。

贝克勒尔早期研究光学领域,最初的研究(1875-1882年)涉及磁场产生的平面偏振光的旋光,其后他转向红外光谱(1883年),借助于磷光晶体的红外光激发光进行目视观察。后来他研究在晶体中光的吸收(1886-1888年),特别是与入射光的偏振平面的相关性,以及光通过晶体传播的方向性。由于这些研究工作,贝克勒尔取得了巴黎理学院授予的博士学位(1888年),并在两次预备性的提名(1884年,1886年;第二次他得到51票中的20票)之后被选入科学院(1889年)。在此期间,在国家桥梁公路工程局,他被提升为一级工程师。

身兼多职

1889年,贝克勒尔被选为法国科学院院士,并继拜特洛(Berthelot)担任科学院的终身秘书;1891年,贝克勒尔的父亲去世。次年,他继承了他父亲在国立工艺学院和自然史博物馆的领导职务。同时,他还接替了阿尔弗雷德·波捷在综合技工学校讲授物理的工作。1894年后,贝克勒尔成为桥梁和公路部门的首席工程师,然后开始进行他的早期实验。贝克勒尔最早的工作集中在他的博士论文主题上:光的平面偏振,以及荧光晶体对光的吸收现象。在职业生涯早期,贝克勒尔还研究了地球磁场。1895年,他被任命为法国国立高等工程学校的物理系教授。

研究放射性

在获得博士学位后,贝克勒尔在研究领域变得不活跃了,直到1895年年底,德国物理学家威廉·伦琴德语:Wilhelm Conrad Röntgen)宣布发现了一种"新射线"(即X射线),他将一些照片的样片寄给了几位同行,其中包括法国数学家的亨利·庞加莱(Jules Henri Poincaré)。在1896年1月20日科学院的周会上,庞加莱带去伦琴寄给他的论文,并展示给与会的科学家。这件事激励了亨利·贝克勒尔的兴趣。当时的贝克勒尔正在理工学校担任教授,且已发表过好几篇有关磷光荧光的论文,他当场询问了这种穿透射线是怎样产生的?庞加莱回答说,这一射线似乎是从阴极对面发荧光的那部分管壁上发出的。贝克勒尔推想,可见光的产生和不可见X射线的产生或许是出于同一机理。

但是,回去后他通过实验发现,荧光和磷光物质并不发射X射线,二者毫无联系。后来他又读了亨利·庞加莱介绍又射线的一篇科普文章,文章中说荧光和又射线在某些荧光较强的物质中会同时产生,这就启发了贝克勒尔,他决心再做实验,以彻底弄清荧光和X射线是否有确切联系。2月下旬,他选择了一块铀盐(硫酸铀钾)作为实验材料。贝克勒尔知道铀盐在阳光照射下能发生荧光,于是他用黑纸包了一张照相底片,上面放上铀盐,然后放在阳光下暴晒了几个小时。尽管照相底片没有在普通光线下暴露过,但在显影时,贝克勒尔却发现底片上有铀盐轮廓的影子。

发现放射性

在随后的实验中,还显示了介于晶体和纸包装之间的硬币或金属切口的图像。贝克勒尔在1896年2月24日的科学院会议上报告了这一发现,然而在随后的2月26日和27日,巴黎正逢连日阴雨,他只好把包好的实验材料原封不动地放在一个黑暗的柜子里。当他在3月1日拿出底片时,却发现密封的两张底片竟然都已经感光了。威廉·克鲁克斯(William Crookes)和贝克勒尔18岁的儿子让(Jean Becquerel )目睹了这一发现。贝克勒尔证实了自己的观点,即这种发光物质在发出可见辐射的同时,也发出了与X射线非常相似的东西。在接下来的一周里,贝克勒尔了解到,他的铀盐继续喷出穿透性辐射,即使它们没有被阳光中的紫外线照射发出磷光。为了解释这种新颖性,他提出了一种长寿命的不可见磷光形式;当他很快将这种活动追溯到铀金属时,他将其解释为金属磷光的一个独特例子。贝克勒尔的发现当时被称为“贝克勒尔射线”。

随后贝克勒尔进行了进一步的放射性研究,包括确定元素也具有放射性,并由玛丽·居里(Curie Marie)和她的丈夫皮埃尔·居里(Curie Pierre)发现了放射性元素钋和镭。贝克勒尔在1896年发表了七篇有关放射性主题的论文。贝克勒尔的其他实验使他更深入地研究放射性,并了解辐射引入磁场时的不同方面。当不同的放射性物质放置在磁场中时,它们会偏转到不同的方向,或者根本不偏转,表明放射性有三类:负放射性、正放射性和电中性放射性。

晚年经历

贝克勒尔一直在继续他的研究工作,但是他只是着迷于铀,更确切的说是局限于铀,由于他认为发出辐射是铀的一种特殊性质,没有认识到这种性质的普遍性,在对铀作了全面的实验研究后,贝克勒尔对这种新的射线的兴趣逐渐减小了。1896年,贝克勒尔就铀射线发表了7篇文章,1897年只有2篇,1898年连1篇也没有,他认为这个课题已经没有什么可研究的了,发现者成为了落伍者。

贝克勒尔没有充分认识到他发现的深远意义,这也影响了他的研究工作的深入发展,他并不知道放射性的来源。贝克勒尔开拓了新的研究领域,但是没有能够将已经开创的事业引向深入,没有能追随这一领域的科学发展。由于在长期着迷的研究中受到放射性的伤害,贝克勒尔的健康受到了损害。

1900年,贝克勒尔在他的晚年测量了β粒子的性质,他意识到它们与高速电子离开核子的测量值相同。1901年,贝克勒尔因内衣口袋里装着居里夫妇提取的放射性元素样品而被严重地灼伤,许多高级医学专家为他会诊也无能为力,只好劝他去疗养。1903年,贝克勒尔由于发现放射性的贡献而与居里夫妇共同分享了诺贝尔物理学奖

人物逝世

1908年8月25日,在获得诺贝尔奖五年后,贝克勒尔在法国勒克罗瓦西克的岳父母家去世,享年55岁。贝克勒尔死于心脏病发作。

科研成果

发现天然放射性

1896年贝克勒尔发现天然放射性现象,在实验中他发现这是自身发出的一种射线,并且不同于X射线的产生机理。他还发现,这种射线能穿过黑纸、玻璃、金属箔,使照相底片感光,使靠近铀盐的空气被“电离”,并能被验电器检测到,其强度不受任何物理或化学原因的影响而变化。他把这种射线称为“铀射线”。由于发现了自然辐射,贝克勒尔开创了原子能研究的应用领域,使人类迈向了现代文明。

测量β粒子性质

1899年贝克勒尔测量了β粒子的性质,发现了射线的磁偏转,遂于1900年他正式指出,这种带负电的射线由高速电子组成,这些粒子的性质与J.J汤姆逊发现的阴极射线电子相同。贝克勒尔所观察到的放射性使人类第一次看到了核变化。这一发现不但导致此后40多年,人们对放射性衰变规律与射线性质的研究,也更促成了原子核物理学的建立与发展。

其他成果

贝克勒尔早年专注于光学相关研究,1875年起集中于光的平面偏振。因此他对金属蒸汽的红外光谱和晶体对光的吸收方面的研究获得了成功。1888年,他进行了博士论文答辩,论文题目是《关于晶体对光的吸收的研究》。

除放射性的发现外,贝克勒尔还进行许多新课题的研究,如:不同固体和液体在磁场中使光偏振平面旋转能力、物质旋转能力与其折射率之间的基本关系的研究;地磁场对大气的影响的研究;光被晶体的吸收以及气体中的法拉第效应等方面的研究,均取得了很多重要的成果。

主要论著

关于放射性现象,贝克勒尔在1896年发表了7篇论文,1897年发表了2篇论文。

贝克勒尔以详细的备忘录形式,写过一篇关于他进行放射性研究的报道:《关于物质新特性的研究——物质的自发放射性或放射现象》。此外,他的科学著作,从各种刊物上查到的约有150篇论文和短讯。它们没有单独的目录,但1900年以前发表的那一部分则可见于伦敦皇家自然知识促进学会的《科学论文目录》(Ⅸ,166-167;XⅢ,395-396)。他的关于放射性的论文,被编列在包括备忘录在内共有214个条目的文献目录中。贝克勒尔的关于放射性的论文,全部刊载于《科学院报告(巴黎)》。具体如下表所示:

荣誉与奖项

奖项

荣誉

人物评价

瑞典皇家科学院院长托那希赖特1903年12月10日在诺贝尔奖授奖仪式上致词时说:“贝克勒尔教授,放射性的光辉发现向我们表明,人类在用不弯曲的才智‘射线’穿过茫茫无垠的空间去探测大自然时取得了胜利。您的胜利是对以往的一种论调——‘我们现在不知,将来也永远不知’——的一个最有力的驳斥。”

贝克勒尔对放射性的发现,为物理学和人类的发展做出了卓越的贡献。他的工作奠定了核物理学的基础,为现代物理学的发展,为人类认识物质的微观世界和天体结构开辟了广阔的道路,在此基础上,也推动了核医学的发展;1975举行的第十五届国际计量大会决定,以贝克勒尔的名字作为放射性活度的SI单位,符号为 Bq,以纪念他对放射性研究的贡献。——首都师范大学物理系尹晓冬

个人生活

1874年贝克勒尔和他的第一任妻子——巴黎大学科学部教授的女儿雅敏结婚。1878年贝克勒尔的儿子——简 (Jean Becquerel)出生,1879年3月,他的妻子在生下他们的儿子不到几周后便去世了。1890年,他和他的第二个妻子路易斯结婚,她是矿山监察长官的女儿。

人物关系

后世纪念

贝克勒尔发现天然放射性意义深远,使人们对物质的微观结构有了更新的认识,并由此打开了原子核物理学的大门。为了表彰这一划时代的杰出成就,放射性射线也称为“贝克勒尔射线”,放射性活度的国际单位也被命名为贝克勒尔,简称贝可,符号Bq。

月球上有一座名为贝克勒尔的撞击坑,火星上也有一座名为贝克勒尔的撞击坑。铀基矿物贝克勒勒石是以亨利的名字命名的。小行星6914(6914 Becquerel)以他的名字命名。

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