人物介紹
安東尼·亨利·貝克勒爾(Antoine Henri Becquerel)于1852年12月15日生于法國巴黎,出身于一個有名望的學(xué)者和科學(xué)家的家庭。他的父親亞歷山大·愛德蒙·貝克勒爾是位應(yīng)用物理學(xué)教授對于太陽輻射和磷光有過研究。他的祖父叫安東尼·塞瑟,皇家學(xué)會會員,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(jié)婚。1878年他們生了一個兒子吉昂,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(xiàn),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(xiàn)純鈾金屬板也能產(chǎn)生這種輻射,從而確認(rèn)了天然放射性的發(fā)現(xiàn)。后來,居里夫婦將其稱為“放射性”。我們稱其為天然放射性。盡管貝克勒爾當(dāng)時錯誤地認(rèn)為它是某種特殊形式的熒光,但天然放射性的發(fā)現(xiàn)仍不愧是劃時代的事件,它打開了微觀世界的大門,為原子核物理學(xué)和粒子物理學(xué)的誕生和發(fā)展奠定了實驗基礎(chǔ)。1908年逝世。
人物生平
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(yīng)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(yīng)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(xiàn)象和晶體對光的吸收(這是他的博士論文的題目)。他還研究過地磁問題。
安東尼·亨利·貝克勒爾
1896年由于他發(fā)現(xiàn)了天然放射性現(xiàn)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(xiàn)的輻射(X射線)及在真空管子中同時產(chǎn)生磷光的現(xiàn)象之后,他決定去研究在X射線與天然發(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鈉鹽。鈉鹽的磷光可以用來曝光。當(dāng)他把鈾鹽放近被不透光的紙包封著的照相底片時,發(fā)現(xiàn)照相底片被曝光。這種現(xiàn)象對于所有試驗過的鈾鹽來說都同樣存在,因此他得出結(jié)論說,這是鈾原子的一種特性。后來,貝克勒爾證明,這種射線是鈾放射的。這種射線在很長一段時間以它的發(fā)現(xiàn)者的姓氏命名。這種射線可使氣體電離,但它不同于X射線,能被電場或磁場偏轉(zhuǎn)。貝克勒爾因發(fā)現(xiàn)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(dān)任科學(xué)院的終身秘書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(tuán)的軍官。
因發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的放射性而獲1903年諾貝爾物理學(xué)獎。
1908年8月25日A· H·貝克勒爾逝世于勒克羅依西克。
輝煌人生
第一位發(fā)現(xiàn)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家。1896年初,倫琴發(fā)現(xiàn) X射線的消息傳到巴黎,一個偶然的機(jī)會使他遭遇上放射性問題。當(dāng)時法國有一位著名數(shù)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日的例會上向與會者報告了這件事,展示了倫琴的通信和X光照片。貝克勒爾正好在場,他問彭加勒,這種射線是怎樣產(chǎn)生的? 彭加勒回答說,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(jī)理。
彭加勒還建議貝克勒爾試試熒光會不會伴隨有X射線。于是第二天貝克勒爾就在自己的實驗室里開始試驗熒光物質(zhì)會不會輻射出一種看不見卻能穿透厚紙使底片感光的射線。他試來試去,終于找到了一種物質(zhì)具有預(yù)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,包得那樣嚴(yán)實,即使放在太陽底下曬一天,也不會使底片感光。然后,他把鈾鹽放在黑紙包好的底片上,又讓太陽曬幾小時,就大不一樣,底片顯示了黑影。為了證實是射線在起作用,他特意在黑紙包和鈾鹽間夾一層玻璃,再放到太陽下曬。如果是由于某種化學(xué)作用或熱效應(yīng),隔一層玻璃就應(yīng)該排除,可是仍然出現(xiàn)了黑影。于是貝克勒爾肯定了彭加勒的假定,在法國科學(xué)院的例會上報告了實驗結(jié)果。又過了幾天,貝克勒爾正準(zhǔn)備進(jìn)一步探討這種新現(xiàn)象,巴黎卻連日天陰,無法曬太陽,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)生了一個念頭,想看看即使不經(jīng)太陽照曬,底片會不會也有變黑的現(xiàn)象。于是他把底片洗了出來。哪里想到,底片上的黑影真的十分明顯。他仔細(xì)檢查了現(xiàn)場,肯定這些黑影是鈾鹽作用的結(jié)果。貝克勒爾面對這一突如其來的現(xiàn)象,很快就領(lǐng)悟到,必須放棄原來的假設(shè),這種射線跟熒光沒有直接關(guān)系,它和熒光不一樣,不需要外來光激發(fā)。他繼續(xù)試驗,終于確證這是鈾元素自身發(fā)出的一種射線。他把這種射線稱為鈾輻射。鈾輻射不同于X射線,兩者雖然都有很強(qiáng)的穿透力,但產(chǎn)生的機(jī)理不同。同年5月18日,他在法國科學(xué)院報告說: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(xiàn)放射性的最初經(jīng)過。這一發(fā)現(xiàn)雖然沒有倫琴發(fā)現(xiàn)X射那樣轟動一時,但其意義還是很深遠(yuǎn)的。因為這一事件為核物理學(xué)的誕生準(zhǔn)備了第一塊基石。貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)實在是太偶然了。
如果不是彭加勒在法國科學(xué)院例會上介紹X射線的發(fā)現(xiàn);如果貝克勒爾沒有跟彭加勒談話;如果貝克勒爾沒有把鈾鹽當(dāng)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有曝光的底片也拿來沖洗,也許貝克勒爾就不會發(fā)現(xiàn)放射性了。如果那樣的話,放射性就不知什么時候、由誰來發(fā)現(xiàn)了,而放射學(xué)和核物理學(xué)的歷史必將改寫。很多人說,巧合使貝克勒爾交了好運(yùn)。貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性當(dāng)然也有一定的偶然性,但貝克勒爾自己卻常對人說:在他的實驗室里發(fā)現(xiàn)放射性是“完全合乎邏輯的!边@個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、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。宇宙射線主要來源于地球的外層空間。為了探明宇宙射線的來源,有人曾做過實驗,把一個裝有核輻射探測裝置的大氣球從海平面升至高空,觀察電離輻射粒子注量率與海平面高度的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)海撥高度低于700m時,粒子注量率隨高度上升而急劇下降。當(dāng)氣球高度超過700m時,粒子注量率隨高度的升高而迅速增加。
此外,人們還發(fā)現(xiàn),當(dāng)太陽發(fā)生耀斑活動時,地球測得的宇宙射線強(qiáng)度明顯增強(qiáng),這一現(xiàn)象證明宇宙射線產(chǎn)生于地球以外的空間。宇宙射線有初級和次級之分。初級宇宙射線是指從外層空間射到地球大氣層的高能輻射。初級宇宙射線按其來源不同,又可分為"初級銀河系宇宙射線"和"初級太陽宇宙射線"。不過,前者是初級宇宙射線的來源。初級銀河宇宙射線主要由高能質(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。初級宇宙射線具有極大的動能,因此,它們的貫穿能力極強(qiáng)。初級太陽宇宙射線主要是指太陽發(fā)生耀斑時釋放出來的帶電粒子,大部分是質(zhì)子和α粒子。
不過,這些粒子的能量較低,通常對地球表面的輻射劑量不會產(chǎn)生明顯的影響。次級宇宙射線是高能初級宇宙射線與大氣的作用產(chǎn)物。初級宇宙射線進(jìn)入大氣時,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,這類核反應(yīng)一般稱之為"散裂反應(yīng)"或"碎裂反應(yīng)"。一般情況下,將宇宙射線按其能量大小習(xí)慣上分為"硬射線"和"軟射線"兩部分。"硬"部分宇宙射線主要是指貫穿能力很強(qiáng)的高能粒子,主要指介子和高能質(zhì)子;而"軟"部分宇宙射線是指較易被物質(zhì)吸收的低能粒子,主要指電子和光子。當(dāng)高能初級宇宙射線與大氣的原子核發(fā)生核反應(yīng)時,反應(yīng)產(chǎn)物除了次級宇宙射線粒子以外,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)境輻射的實際貢獻(xiàn)不大,特別是外照射。不過,有些核素在環(huán)境輻射劑量中的貢獻(xiàn)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(qū)別在于,后者由宇宙射線通過與大氣原子核作用的產(chǎn)物,而前者則是從地球形成開始,迄今為止還存在于地殼中的那些放射性核素。因此被稱為"原生"放射性核素。
顯而易見,與地球同時形成的放射性核素可能很多,其中,僅有少數(shù)具有足夠長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、動植物、建筑材料、食品甚至人體內(nèi)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,動植物食品中的天然放射性核素大多數(shù)是。
土壤主要由巖石的浸蝕和風(fēng)化作用而產(chǎn)生的,可見,其中的放射性是從巖石轉(zhuǎn)移而來的。由于巖石的種類很多,受到自然條件的作用程度也不盡一致,可以預(yù)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)來源、水文條件、氣候以及農(nóng)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(zhuǎn)變成塵;驓馊苣z,進(jìn)而轉(zhuǎn)入到大氣圈并進(jìn)一步遷移到植物或動物體內(nèi)。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,接著再被食草動物采食,然后轉(zhuǎn)移到食肉動物,最終成為食品中和人體中放射性核素的重要來源之一。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。宇宙射線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所適應(yīng),并未造成什么危害。