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发表于 2008-1-8 18:37:40
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皮特尔·塞曼
1902年诺贝尔物理学奖授予荷兰莱顿大学的洛伦兹(Hendrik Antoon Lorentz, 1853 ---1928)和荷兰阿姆斯特丹大学塞曼(Pieter Zeeman , 1865---1943),以表彰他们在研究磁性对辐射现象的影响所作的特殊贡献。磁性对辐射现象的影响也叫塞曼效应,是塞曼在1896年发现的。它是继法拉第效应和克尔效应之后又一项反映光的电磁特性的效应。塞曼效应更进一步涉及了光的辐射机理,因此人们把它看成是继X射线之后物理学最重要的发现之一。
塞曼诞生在荷兰。他在卡默林·昂内斯(Kamerlingh Onnes)指导下学习,以后成为洛伦兹的一名助手。塞曼仍然把法拉第的著作视为活的科学,作为启发和激励自己的源泉。他注意到法拉第在他的对各种“自然力”间的联系的不懈探索中,已经尝试过用磁来影响光。这些努力导致了磁场引起的玻璃内光的偏振面的旋转这个现象的重要发现。有一幅著名的法拉第的肖像,永远传颂着这一发现,图中的法拉第手里拿着一块火石玻璃。1862年,法拉第在他最后一批实验中,有一个实验,也尝试过用磁场来影响钠蒸气的光发射,但没有成功。在1870年,麦克斯韦已否定了这个现象的可能性。
塞曼认识到他有比法拉第好得多的仪器。微弱的效应可能没有被法拉第觉察,因为他用的是低分辨率的棱镜分光镜,而塞曼能用衍射光栅。在宣布发现“塞曼效应”时,他说:
如果有一个象法拉第那样的人想到上面提及的关系的可能性的话,或许利用现在光谱学的杰出设计重试上面的实验是值得的,因为就我所知,到目前为止还没有人做过这样的事。
他试着做这个实验,立刻观察到由磁场引起的谱线的略微增宽。他注意到变宽的谱线边缘的光是偏振的,当将技术改进得更精巧后,他看到按照观察方向与磁场方向间的相对方位而变化的三重线或二重线。他将这告诉了洛伦兹,洛伦兹立即对这些观察作出了解释。
基本的思想是:光是由在原子内运动的带电粒子(电子)发射出来的。按照经典的电磁学规律,它们的运动受电磁场的影响。根据发射光的频率变化,塞曼和洛伦兹能够确定引起光发射粒子的荷质比e/m和电荷的符号。塞曼起先搞错了符号,他很快就改正了。关于符号,即使象塞曼这样一个细心的荷兰人也会
被搞糊涂。
塞曼的最令人注目的发现是荷质比e/m的负号和数值,这个值大约为在那时科学家们所具有的关于原子质量的原始概念的基础上对整个原子所期望的那个值的一千倍,塞曼效应后来被证明为是探索原子结构的有用工具,对泡利原理的发现、电子自旋的发现,对发光机制的详细的了解以及更多的事情都是具有决定意义的。它与量子力学完全符合,成为量子力学重要的实验证明。 |
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