人物簡介
菲利普·萊納德(Philipp Eduard Anton von Lénárd,1862年6月7日-1947年5月20日),德國物理學(xué)家,萊納德在研究陰極射線時曾獲得卓越成果,為此獲得諾貝爾獎;他用實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的重要規(guī)律;他也提出過一種原子結(jié)構(gòu)設(shè)想。1905年他接受了諾貝爾物理學(xué)獎金。萊納德像他同時代的湯姆孫和盧瑟福一樣是著名的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,但是他反對愛因斯坦的狹義相對論。萊納德是一個狹隘民族主義者,曾是希特勒的物理學(xué)顧問。盡管如此,萊納德仍是一位優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家 。
基本資料
人物資料 菲利普·萊納德
出生:1862年6月7日
出生地:匈牙利 普雷斯堡
逝世:1947年5月20日
逝世地:德國梅塞爾豪森
研究領(lǐng)域:物理學(xué)家
著名成就: 陰極射線
國籍:匈牙利(1907年前) 德國(1907年后)
居住地:德國
研究機(jī)構(gòu):弗羅茨瓦夫大學(xué) 亞琛科技大學(xué) 海德堡大學(xué) 基爾大學(xué)
母校:海德堡大學(xué)
導(dǎo)師:羅伯特·本生
獲獎 諾貝爾物理學(xué)獎(1905年)
生平
菲利普·萊納德于1862年6月7日出生在匈牙利的普雷斯堡(現(xiàn)斯洛伐克布拉迪斯拉發(fā)),父母來自奧地利的蒂羅爾。他先后在布達(dá)佩斯大學(xué)、維也納大學(xué)、柏林大學(xué)和海德堡大學(xué)學(xué)習(xí)物理學(xué),曾是本生、亥姆霍茲、萊奧·柯尼希斯貝格爾和格奧爾格·赫爾曼·昆克的學(xué)生,1886年在海德堡大學(xué)獲得博士頭銜。1892年起任波恩大學(xué)的講師和赫茲教授的助手,1894年被任命為布雷斯勞大學(xué)的教授,1895年成為亞琛工業(yè)大學(xué)的物理學(xué)教授,1896年海德堡大學(xué)理論物理學(xué)教授,1898年為基爾大學(xué)教授。
萊納德在希特勒上臺后加入了納粹黨籍,在多次在公開場合批判猶太人科學(xué)家,宣揚(yáng)希特勒的理論。1945年二戰(zhàn)結(jié)束后,美國考慮到萊納德年事已高,免除了對他的非納粹化措施,萊納德于1947年在德國梅塞爾豪森去世,他的遺產(chǎn)現(xiàn)存于慕尼黑的德意志博物館。
菲利普·萊納德-物理研究 勒納德從1880年開始研究陰極射線,1892年,當(dāng)時任赫茲助手的勒納德研制出了帶有“勒納德窗口”的陰極射線管,該裝置可以導(dǎo)引陰極射線離開電離空間,從而能夠進(jìn)一步獨(dú)立地研究放電過程。勒納德測量了各種樣品對陰極射線的吸收,結(jié)果表明,物體對陰極射線的吸收與其密度成反比,陰極射線在物體中的穿透能力隨著電壓的升高而增強(qiáng)。雖然佩林、維恩和湯姆遜等人和他一樣都證實(shí)了陰極射線由帶負(fù)電的粒子組成,但是勒納德在1898年發(fā)表了《關(guān)于陰極射線的靜電特性》,使他取得了這一發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先權(quán)。
勒納德還發(fā)現(xiàn)高能陰極射線能夠穿過原子,他從這一現(xiàn)象出發(fā)正確地推斷出原子內(nèi)部的空間相對來說是空虛的。后來,盧瑟福通過a粒子散射實(shí)驗(yàn)也得到了同樣的證據(jù),并提出了后人普遍接受的原子有核模型。在研究光的發(fā)射時,勒納德認(rèn)為這與電子的釋放和回歸有關(guān),他的這一觀點(diǎn)只是到了玻爾原子模型確定后才為人們接受。
1902年勒納德發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的重要性質(zhì):光電子數(shù)目隨光的強(qiáng)度增加而增加,可是光電子的動能只與光的頻率有關(guān),與光的強(qiáng)度無關(guān)。
陰極射線
陰極射線1888年萊納德在海德堡大學(xué)昆克手下工作,他完成了他關(guān)于陰極射線的第一項(xiàng)研究成果,他研究了當(dāng)時赫茲關(guān)于陰極射線有與紫外線相似特性的觀點(diǎn),并設(shè)計(jì)了一個實(shí)驗(yàn),以探究陰極射線是否像紫外線一樣,能夠通過放電管壁上的石英窗,他獲得的結(jié)果是陰極射線沒有這樣的特性。但是后來,1892年他在波恩大學(xué)做赫茲的助手時,赫茲讓他觀察了他的新發(fā)現(xiàn),赫茲將一片蓋上鋁箔的含鈾玻璃片放入放電管,當(dāng)用陰極射線轟擊鋁箔時,鋁箔下面發(fā)出了亮光。赫茲因此建議可以用鋁薄板將放電管內(nèi)的空間一分為二,在空間的一部分內(nèi),陰極射線由常規(guī)的方法產(chǎn)生,而在空間的另一部分,可以在真空的條件下觀察陰極射線。赫茲由于過于忙碌,便授權(quán)萊納德做這個實(shí)驗(yàn),他后來因此獲得了“萊納德窗”的重要發(fā)現(xiàn)。在嘗試了不同厚度的鋁箔后,萊納德終于在1894年發(fā)表了他的重要發(fā)現(xiàn),用于封閉放電管的石英板可以用鋁箔代替,鋁箔的厚度恰好能夠保持放電管內(nèi)的真空狀態(tài),但又必須足夠薄以讓陰極射線能夠通過這樣,這樣不但能研究陰極射線,也能研究陰極射線在放電管外引起的熒光現(xiàn)象。萊納德從實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論,陰極射線在空氣中只能傳播分米級的距離,而在真空中卻可以傳播數(shù)米而不會衰減。在赫茲1892年宣稱陰極射線不可能是粒子,而只能是一種以太波的觀點(diǎn)后,萊納德曾表示贊同,但是后來在讓·巴蒂斯特·皮蘭(1895年)、約瑟夫·湯姆生(1897年)和威廉·維恩(1897年)的研究成果證明了陰極射線的粒子特性后,萊納德放棄了這一觀點(diǎn)。湯姆生最后作出了陰極射線是由帶負(fù)電的電子組成的結(jié)論。
光電效應(yīng)
高真空紫外線照射經(jīng)典物理學(xué)直到1905年愛因斯坦發(fā)表相對論和光量子理論,才解釋了這一現(xiàn)象,后來又被羅伯特·安德魯·密立根所證實(shí),因?yàn)槿藗儼褠垡蛩固沟拿止谠诠饬孔永碚撋希R納德對愛因斯坦一直耿耿于懷。
在研究過程中,萊納德還發(fā)明了一種光電管,以加速電子和測量它們的能量,這種光電管是三極管最初的雛形,不同之處在于,在萊納德的光電管中,電子是由陰極光發(fā)射的,而三極管中的陰極是白熾絲,可以向真空發(fā)射更高強(qiáng)度的電流。 萊納德在1902年提出,當(dāng)電子通過一種氣體時,必須具有一個確定的最小能量,才能產(chǎn)生氣體的電離。
動力子原子模型
動力子原子模型1903年萊納德提出了一種原子結(jié)構(gòu)模型的設(shè)想,他稱之為“動力子”(英語:dynamides),它們體積很小分散在廣闊的空間中,它們有質(zhì)量,由許多電偶對(兩個帶電量相同、帶電符號相反的電子相連)組成,它們的數(shù)量等于原子的質(zhì)量。他認(rèn)為原子中的固體部分只占整個原子體積的十億分之一,動力子原子模型能解釋萊納德窗的作用,卻無法解釋更多的事實(shí),由此是一種不成功的原子模型。但萊納德的研究為亨德里克·洛倫茲的電子理論還是貢獻(xiàn)良多。
后期研究
菲利普·萊納德后期,萊納德又研究了光譜線的本質(zhì),發(fā)展了里德伯、海因里希·凱澤(HeinrichKayser)和卡爾·倫格(Carl Runge)的研究成果,他們提出金屬的光譜線可以分為兩類或更多類連續(xù)光譜(譜系),并且這些譜系的波長之間存在明顯的數(shù)學(xué)關(guān)系。萊納德認(rèn)為,每個譜系都會存在原子的確定變化,這些變化決定了各個譜系,并且可以按原子失去的電子的數(shù)目來區(qū)分。 萊納德是一個天才的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,他有許多重要的發(fā)現(xiàn),但他宣布這些發(fā)現(xiàn)的重要性時卻超過了它們的真正價值,不斷和別的科學(xué)家發(fā)生沖突。雖然他獲得了眾多榮譽(yù),比如奧斯陸大學(xué)(1911年)、德累斯頓大學(xué)(1922年)和布拉迪斯拉發(fā)大學(xué)(1942年)的榮譽(yù)博士學(xué)位、富蘭克林獎?wù)拢?905年)、德意志帝國的鷹盾勛章(1933年),并被選為海德堡的榮譽(yù)市民(1933年),他卻仍感到自己沒有受到足夠高的評價,因此會在許多國家攻擊其他物理學(xué)家。
德意志物理學(xué)
萊納德從反猶太人的種族主義立場出發(fā),從1920年起在多次在公開場合批判猶太人科學(xué)家愛因斯坦,并鼓吹所謂的“德意志物理學(xué)”。希特勒上臺后,萊納德加入了納粹黨籍,成為希特勒無比忠實(shí)的科學(xué)顧問,宣揚(yáng)希特勒的種族主義和排猶主義理論。而作為回報,納粹黨將萊納德作為雅利安或德國物理學(xué)的領(lǐng)袖,納粹在物理學(xué)界的代理人。
萊納德的著作包括:《關(guān)于以太和材料》(1911年第二版)、《陰極射線的定量分析》(1918年)、《關(guān)于相對論》(1918年)和《偉大的自然科學(xué)研究者》(1930年第二版)等