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X射线光谱

2018.7.07

1914年,英国物理学家莫塞莱(Henry Moseley,1887-1915)用布拉格X射线光谱仪研究不同元素的X射线,取得了重大成果。莫塞莱发现,以不同元素作为产生X射线的靶时,所产生的特征X射线的波长不同。他把各种元素按所产生的特征X射线的波长排列后,发现其次序与元素周期表中的次序一致,他称这个次序为原子序数,认为元素性质是其原子序数的周期函数。原子序数把各种元素基本上按原子量递增的顺序排列成一个系列,可是却比按原子量递增排列得到更合理的顺序。关于原子序数的发现被称为莫塞莱定律。

瑞典物理学家卡尔.西格班(Karl Manne Georg Siegbahn,1886-1978)继承和发展了莫塞莱的研究,他改进了真空泵的设计,他设计的X射线管,可使曝光时间大大缩短,从而使他的测量精度大为提高。因此他能够对X射线谱系作出精确的分析。他测量波长的精确度比莫塞莱提高了1000倍。西格班的研究支持了玻尔等人把原子中电子按壳层排列的观点。他和他的同事还从各种元素的标识X辐射整理出系统的规律,对原子的电子壳层的能量和辐射条件建立了完整的知识,同时也为与之有关的现象作出量子理论解释建立了坚实的经验基础。西格班在他的《伦琴射线谱学》一书中对这方面的成果作了全面总结,成为一部经典的科学著作。西格班获得了1924年的诺贝尔物理学奖,成为继巴克拉之后,又一次因X射线学的贡献而获诺贝尔物理学奖的物理学家。西格班的X射线谱仪测量精度非常之高,以至30年后还在许多方面得到应用。

有意思的是:卡尔.西格班的儿子凯.西格班在57年后的1981年,由于在电子能谱学方面的开创性工作获得了诺贝尔物理学奖的一半。


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