物理校本课程之——
诺贝尔
物理学奖
烟台开发区高级中学
你会感兴趣的诺贝尔物理学奖
诺贝尔奖自1901年创建以来，经历了一个多世纪的风风雨雨， 对世界技术发展、人类进步、科技创新都起到了无法取代的作用。其中的物理学奖，也为推动社会进步、认识世界和改造世界做出了伟大的贡献。本文就诺贝尔物理学奖对社会的影响做了一些总结。希望同学们能够认识并了解物理学家为物理学的发展做出的努力，也希望我们更加喜欢物理，更努力的学好物理。
诺贝尔奖的由来
诺贝尔奖 (Nobel Prize) 创立于1901年，它是根据瑞典化学家诺贝尔的遗嘱及其部分遗产作为基金创立的。主要奖项包括：生理学或医学奖、物理学奖、化学奖、和平奖和经济学奖。诺贝尔奖包括金质奖章、证书和奖金支票。诺贝尔奖以瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明人阿尔弗雷德·伯纳德·诺贝尔（Alfred Bernhard Nobel, 1833年10月21日－1896年12月10日）的名字命名。诺贝尔1833年生于瑞典斯德哥尔摩，毕生致力于炸药研究，并取得了重大成就。他一生共获技术发明专利355项，并在20个国家开设了约100家公司和工厂，积累下巨额财富。 然而对于自己的发明被用于破坏，诺贝尔感到震惊和遗憾。1896年12月10日，诺贝尔在意大利逝世。逝世的前一年，他留下遗嘱提出，将其部分遗产作为基金，以其利息分设物理学、化学、生理学或医学、文学及和平５个奖项，授予世界各国在这些领域对人类做出重大贡献的人士。 1900年，瑞典政府批准设立诺贝尔基金会，并于次年首次颁奖。 1968年，瑞典中央银行在建行300周年之际决定提供资金，增设诺贝尔经济学奖。该奖项从1969年开始颁发。
1896年12月10日，诺贝尔在意大利逝世。逝世的前一年，他留下了遗嘱。在遗嘱中他提出，将部分遗产（920万美元）作为基金，以其利息分设物理、化学、生理或医学、文学及和平5种奖金，授予世界各国在这些领域对人类作出重大贡献的学者。 据此，1900年6月瑞典政府批准设置了诺贝尔基金会，并于次年诺贝尔逝世5周年纪念日，即1901年12月10日首次颁发诺贝尔奖。自此以后，除因战时中断外，每年的这一天分别在瑞典首都斯德哥尔摩和挪威首都奥斯陆举行隆重授奖仪式。 1968年瑞典中央银行于建行300周年之际，提供资金增设诺贝尔经济奖（全称为瑞典中央银行纪念阿尔弗雷德·伯恩德·诺贝尔经济科学奖金，亦称纪念诺贝尔经济学奖），并于1969年开始与其他5项奖同时颁发。诺贝尔经济学奖的评选原则是授予在经济科学研究领域作出有重 大价值贡献的人，并优先奖励那些早期作出重大贡献者。 1990年诺贝尔的一位重侄孙克劳斯·诺贝尔又提出增设诺贝尔地球奖，授予杰出的环境成就获得者。该奖于1991年6月5日世界环境日之际首次颁发。
诺贝尔奖-奖金及奖章
1901年12月10日，即诺贝尔逝世5周年时，诺贝尔奖第一次在原皇家音乐学院颁发了文学、物理、化学和生理学或医学奖。从1902年起，诺贝尔奖每年由瑞典国王亲自颁发。一开始，当时的瑞典国王奥斯卡二世并不同意将此全国大奖颁发给外国人，但后来意识到该奖金对于这个国家的公共价值，他改变了主意。 诺贝尔奖于每年12月10日，诺贝尔逝世那天，举行正式的颁奖典礼。但是奖金获得者名单通常在当年的10月份就由不同的委员会宣布。在第二次世界大战期间，因战争停顿了几年。 诺贝尔奖的奖金数视基金会的收入而定，其范围约从11000英镑（31000美元）到30000英镑（72000美元）。奖金的面值，由于通货膨胀，逐年有所提高，最初约为3万多美元，60年代为7．5万美元，80年代达22万多美元。金质奖章约重半镑，内含黄金23Ｋ，奖章直径约为6．5厘米，正面是诺贝尔的浮雕像。不同奖项、奖章的背面饰物不同。每份获奖证书的设计也各具风采。颁奖仪式隆重而简朴，每年出席的人数限于1500人至1800人之间，其中男士需穿燕尾服或民族服装，女士要穿严肃的晚礼服，仪式中的所用白花和黄花必须从圣莫雷空运来，这意味着对知识的尊重。
诺贝尔奖-评选流程 根据诺贝尔遗嘱，在评选的整个过程中，获奖人不受任何国籍、民族、意识形态和宗教的影响，评选的唯一标准是成就的大小。
遵照诺贝尔遗嘱，物理奖和化学奖由瑞典皇家科学院评定，生理或医学奖由瑞典皇家卡罗林医学院评定，文学奖由瑞典文学院评定，和平奖由挪威议会选出。经济奖委托瑞典皇家科学院评定。每个授奖单位设有一个由5人组成的诺贝尔委员会负责评选工作，该委员会三年一届。根据诺贝尔基金官方网站的介绍，诺贝尔奖的评选程序与时间表如下：
1、提名工作在评选和颁奖的前一年开始。每年的9月，诺贝尔委员会向提名人发送邀请函和提名表格，物理、化学、生物和医学、经济、和平奖大约各发出3000份邀请函，文学奖大约发出600-700份邀请函。诺贝尔奖对提名人的资格有严格的限制，通常只有如下几类人选才有资格成为提名人：皇家瑞典科学院成员；曾获得该项诺贝尔奖的人；瑞典、挪威、丹麦、芬兰、冰岛5国各大学相关学科的教授；当年9月前由皇家瑞典科学院决定认可的大学教授、科学家。此外，一国作家协会或类似机构的主席可能成为文学奖提名人，一国中央政府或国会成员、国际法庭大法官、大学校长、社会科学教授、和平研究机构和国际事务研究机构负责人、挪威诺贝尔学院的卸任顾问可能成为诺贝尔和平奖的提名人。自我提名和不符合资格人选的提名无效。
2、 每年的1月31日为当年度诺贝尔奖提名截止日期，此后收到的提名被计入下一年度。近年来，物理、化学等奖项通常会收到250-350个被提名人选，而和平奖大概有140个被提名者，许多被提名者会同时得到多个提名。
3、3月至8月为咨询与遴选期。由于涉及的领域和学科不同，各个奖项的具体遴选办法和时间表不尽相同。化学、物理、生物与医学、经济学奖项由各委员会在初步遴选后将资料传给该领域指定的专家，让他们对候选人的成就作出评估，此后才确定最终候选人并连同委员会全体成员签名的报告一起，上报皇家科学院或卡罗琳斯卡学院诺贝尔大会（Nobel Assembly）。文学奖由诺贝尔委员会经两次遴选确定5个最终候选人，斯德哥尔摩文学院的全体成员在6月至8月的整个夏天阅读5人的作品，并在9月份聚在一起讨论和比较。和平奖由挪威诺贝尔学院遴选出小名单后，还要送给学院聘请的永久顾问和临时顾问进行评估。
4.、每年10月上旬由各个奖项的颁发机构通过投票来确定获奖人选，一旦确定即为最终决定，不接受申诉。如今，获奖结果会在对外宣布前几分钟电话通知获奖者，这种斯德哥尔摩来的电话通常是突如其来，许多人都毫无准备，有人正在看牙医，有人正在喝啤酒，有人在逛超市错过了电话，1991年的化学奖获得者夏德恩斯特则正在飞越太平洋的飞机上，机长接到电话转告了他。
5、每年12月10日诺贝尔忌辰为颁奖日。物理、化学、生物和医学、文学、经济学5个奖项在斯德哥尔摩市政大厅颁发，和平奖在挪威奥斯陆市政厅举行。除和平奖可以颁给个人或机构外，其他奖项只颁发给个人，且同一奖项最多只能同时颁发给三人。获奖者将领取一块奖牌， 一个获奖证书，和一份确认奖金金额的文件。
诺贝尔奖的逸事
两次诺贝尔奖得主
法国国籍波兰裔科学家玛丽亚·居里（Marie Curie），第一位获得诺贝尔奖的女性，第一位两次在不同领域获得诺贝尔奖的人
物理，1903年：发现放射性与钋元素 化学，1911年：提炼出镭
美国科学家莱纳斯·鲍林（Linus Pauling），第一位以唯一获得者身份两次在不同领域获得诺贝尔奖的人。
化学，1954年：化学键的研究 和平，1962年：反对核武在地面测试
美国科学家约翰·巴丁（John Bardeen）
物理，1952年：发明晶体管 物理，1976年：建立超导BCS理论
英国科学家弗雷德里克·桑格（Frederick Sanger）
化学，1958年：测定胰岛素分子的结构 化学，1980年：核酸DNA序列的确定方法
唯一获得诺贝尔奖的兄弟
唯一获得诺贝尔奖的兄弟是荷兰的简·丁伯根（Jan Tinbergen），经济计量学模式之父，于1969年获得诺贝尔经济学奖）和他的弟弟尼可拉斯·丁伯根（Niko Tinbergen，发现动物个体及群体的行为模式，于1973年获得诺贝尔医学奖）
最年轻最年长的诺贝尔奖得主 威廉·劳伦斯·布拉格为最年轻的诺贝尔奖得主。1915年（与其父威廉·亨利·布拉格一起）获诺贝尔物理学奖时只有25岁。 雷蒙德·戴维斯获2002年诺贝尔物理学奖时已有88岁。为至今最年长的诺贝尔奖得主。
获得诺贝尔奖的华人 获得诺贝尔奖的华人目前总共有7人，还没有华人获得诺贝尔生理学或医学奖和诺贝尔经济学奖。 1927年10月召开的第五次索尔维会议。参加会议的二十九人中有十七人获得或后来获得诺贝尔奖。
诺贝尔奖-中国人与诺贝尔奖
李政道：1926年生于上海，美籍华人，1957年获诺贝尔物理学奖，时年31岁；
莫言：2012年获诺贝尔文学奖。
诺贝尔物理学奖对现代生活和技术的影响：
X射线：
X射线是波长介于紫外线和γ射线 间的电磁辐射。X射线是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为（20～0.06）×10-8厘米之间。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。伦琴射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光以及空气电离等效应，波长越短的X射线能量越大，叫做硬X射线，波长长的X射线能量较低，称为软X射线。波长小于0.1埃的称超硬X射线，在0.1～1埃范围内的称硬X射线，1～10埃范围内的称软X射线。
发现：
1895年11月8日晚，伦琴陷入了深深的沉思。他以前做过一次放电实验，为了确保实验的精确性，他事先用锡纸和硬纸板把各种实验器材都包裹得严严实实，并且用一个没有安装铝窗的阴极管让阴极射线透出。可是现在，他却惊奇地发现，对着阴极射线发射的一块涂有氰亚铂酸钡的屏幕（这个屏幕用于另外一个实验）发出了光，而放电管旁边这叠原本严密封闭的底片，现在也变成了灰黑色—这说明它们已经曝光了！
这个一般人很快就会忽略的现象，却引起了伦琴的注意，使他产生了浓厚的兴趣。他想：底片的变化，恰恰说明放电管放出了一种穿透力极强的新射线，它甚至能够穿透装底片的袋子。不过目前还不知道它是什么射线，于是取名“X射线”。
于是，伦琴开始了对这种神秘的X射线的研究。
他先把一个涂有磷光物质的屏幕放在放电管附近，结果发现屏幕马上发出了亮光。接着，他尝试着拿一些平时不透光的较轻物质—比如书本、橡皮板和木板—放到放电管和屏幕之间去挡那束看不见的神秘射线，可是谁也不能把它挡住，在屏幕上几乎看不到任何阴影，它甚至能够轻而易举地穿透15毫米厚的铝板！直到他把一块厚厚的金属板放在放电管与屏幕之间，屏幕上才出现了金属板的阴影—看来这种射线还是没有能力穿透太厚的物质。实验还发现,只有铅板和铂板才能使屏不发光,当阴极管被接通时,放在旁边的照相底片也将被感光，即使用厚厚的黑纸将底片包起来也无济于事。
接下来更为神奇的现象发生了， 一天晚上伦琴很晚也没回家，他的妻子来实验室看他，于是他的妻子便成了在那不明辐射作用下在照相底片上留下痕迹的第一人。当时伦琴要求他的妻子用手捂住照相底片。当显影后，夫妻俩在底片上看见了手指骨头和结婚戒指的影象。
1896年1月5日，在柏林物理学会会议上展出了很多X射线的照片，同一天，维也纳《新闻报》也报道了发现X光的消息。这一伟大的发现立即引起人们的极大关注，并很快传遍全世界。在几个月的时间里，数百名科学家为此进行调查研究，一年之中就有上千篇关于X射线的论文问世。
伦琴虽然发现了X射线，但当时的人们—包括他本人在内，都不知道这种射线究竟是什么东西。直到20世纪初，人们才知道X射线实质上是一种比光波更短的电磁波，它不仅在医学中用途广泛，成为人类战胜许多疾病的有力武器，而且还为今后物理学的重大变革提供了重要的证据。正因为这些原因，在1901年诺贝尔奖的颁奖仪式上，伦琴为世界上第一个荣获诺贝尔奖物理奖的人。人们为了纪念伦琴，将X(未知数）射线命名为伦琴射线。
发展：
X射线是19世纪末20世纪初物理学的三大发现（X射线1895年、放射线1896年、电子1897年）之一，这一发现标志着现代物理学的产生。
自伦琴发现X射线后，许多物理学家都在积极地研究和探索，1905年和1909年，巴克拉曾先后发现X射线的偏振现象，但对X射线究竟是一种电磁波还是微粒辐射，仍不清楚。1912年德国物理学家劳厄发现了X射线通过晶体时产生衍射现象，证明了X射线的波动性和晶体内部结构的周期性，发表了《X射线的干涉现象》一文。
劳厄的文章发表不久，就引起英国布拉格父子的关注，当时老布拉格（WH．Bragg）已是利兹大学的物理学教授，而小布拉格（WL．Bragg）则刚从剑桥大学毕业，在卡文迪许实验室。由于都是X射线微粒论者，两人都试图用X射线的微粒理论来解释劳厄的照片，但他们的尝试未能取得成功。年轻的小布拉格经过反复研究，成功地解释了劳厄的实验事实。他以更简洁的方式，清楚地解释了X射线晶体衍射的形成，并提出了著名的布拉格公式：nX=Zdsino这一结果不仅证明了小布拉格的解释的正确性，更重要的是证明了能够用X射线来获取关于晶体结构的信息。
1912年11月，年仅22岁的小布位格以《晶体对短波长电磁波衍射》为题向剑桥哲学学会报告了上述研究结果。老布拉格则于1913年元月设计出第一台X射线分光计，并利用这台仪器，发现了特征X射线。小布拉格在用特征X射线分析了一些碱金属卤化物的晶体结构之后，与其父亲合作，成功地测定出了金刚石的晶体结构，并用劳厄法进行了验证。金刚石结构的测定完美地说明了化学家长期以来认为的碳原子的四个键按正四面体形状排列的结论。这对尚处于新生阶段的X射线晶体学来说是一个非常重要的事件，它充分显示了X射线衍射用于分析晶体结构的有效性，使其开始为物理学家和化学家普遍接受。
历史：
早期X射线重要的研究者有Ivan Pului教授、威廉·克鲁克斯爵士、约翰·威廉·希托夫、Eugene Goldstein、海因里希·鲁道夫·赫兹、菲利普·莱纳德、亥姆霍兹、尼古拉·特斯拉、爱迪生、Charles Glover Barkla、马克思·冯·劳厄和威廉·康拉德·伦琴。
物理学家希托夫观察到真空管中的阴极发出的射线。当这些射线遇到玻璃管壁会产生荧光。1876年这种射线被Eugene Goldstein命名为“阴极射线”。随后，英国物理学家克鲁克斯研究稀有气体里的能量释放，并且制造了克鲁克斯管。这是一种玻璃真空管，内有可以产生高电压的电极。他还发现，当将未曝光的相片底片靠近这种管时，一些部分被感光了，但是他没有继续研究这一现象。1887年4月，尼古拉·特斯拉开始使用自己设计的高电压真空管与克鲁克斯管研究X光。他发明了单电极X光管，在其中电子穿过物质，发生了现在叫做韧致辐射的效应，生成高能X光射线。1892年特斯拉完成了这些实验，但是他并没有使用X光这个名字，而只是笼统成为放射能。他继续进行实验，并提醒科学界注意阴极射线对生物体的危害性，并他没有公开自己的实验成果。1892年赫兹进行实验，提出阴极射线可以穿透非常薄的金属箔。赫兹的学生伦纳德进一步研究这一效应，对很多金属进行了实验。亥姆霍兹则对光的电磁本性进行了数学推导。
1895年11月8日德国科学家伦琴开始进行阴极射线的研究。1895年12月28日他完成了初步的实验报告“一种新的射线”。他把这项成果发布在 维尔茨堡's Physical-Medical Society 杂志上。为了表明这是一种新的射线，伦琴采用表示未知数的X来命名。很多科学家主张命名为伦琴射线，伦琴自己坚决反对，但是这一名称仍然有人使用。1901年伦琴获得诺贝尔物理学奖。
1895年爱迪生研究了材料在X光照射下发出荧光的能力，发现钨酸钙最为明显。1896年3月爱迪生发明了荧光观察管，后来被用于医用X光的检验。然而1903年爱迪生终止了自己对X光的研究。因为他公司的一名玻璃工人喜欢将X光管放在手上检验，得上了癌症，尽管进行了截肢手术仍然没能挽回生命。1906年物理学家贝克勒耳发现X射线能够被气体散射，并且每一种元素有其特征X谱线。他因此获得了1917年诺贝尔物理学奖。
在20世纪80年代，X射线激光器被设置为罗纳德·里根总统的战略主动防御计划的一部分。然而对该装置（一种类似激光炮，或者死亡射线的装置，由热核反应提供能量）最初的、同时也是仅有的试验并没有给出结论性的结果。同时，由于政治和技术的原因，整体的计划（包括X射线激光器）被搁置了（然而该计划后来又被重新启动——使用了不同的技术，并作为布什总统国家导弹防御计划的一部分）。
在20世纪90年代，哈佛大学建立了Chandra X射线天文台，用来观测宇宙中强烈的天文现象中产生的X射线。与从可见光观测到的相对稳定的宇宙不同，从X射线观测到的宇宙是不稳定的。它向人们展示了恒星如何被黑洞绞碎，星系间的碰撞，超新星和中子星。
运用：
医用诊断X线机
医学上常用作辅助检查方法之一。临床上常用的x线检查方法有透视和摄片两种。透视较经济、方便，并可随意变动受检部位作多方面的观察，但不能留下客观的记录，也不易分辨细节。摄片能使受检部位结构清晰地显示于x线片上，并可作为客观记录长期保存，以便在需要时随时加以研究或在复查时作比较。必要时还可作x线特殊检查，如断层摄影、记波摄影以及造影检查等。选择何种x线检查方法，必须根据受检查的具体情况，从解决疾病（尤其是骨科疾病）的要求和临床需要而定。x线检查仅是临床辅助诊断方法之一。
工业中用来探伤。长期受X射线辐射对人体有伤害 。X射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光，故X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测。晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射作用，X射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。
伦琴发现X射线后仅仅几个月时间内，它就被应用于医学影像。1896年2月，苏格兰医生约翰·麦金泰在格拉斯哥皇家医院设立了世界上第一个放射科。
放射医学是医学的一个专门领域，它使用放射线照相术和其他技术产生诊断图像。的确，这可能是X射线技术应用最广泛的地方。X射线的用途主要是探测骨骼的病变，但对于探测软组织的病变也相当有用。常见的例子有胸腔X射线，用来诊断肺部疾病，如肺炎、肺癌或肺气肿；而腹腔X射线则用来检测肠道梗塞，自由气体（free air，由于内脏穿孔）及自由液体（free fluid）。某些情况下，使用X射线诊断还存在争议，例如结石（对X射线几乎没有阻挡效应）或肾结石（一般可见，但并不总是可见）。 借助计算机，人们可以把不同角度的X射线影像合成成三维图像，在医学上常用的电脑断层扫描（CT扫描）就是基于这一原理。
镭：
镭是 一种放射性元素，具有很强的放射性，并能不断放出大量的热：镭疗（利用镭引的γ射线或a射线进行治疗）。镭，是一种化学元素。它能放射出人们看不见的射线，不用借助外力，就能自然的发光并发热，含有很大的能量。
发现镭的居里夫人简介
居里夫妇（皮埃尔·居里和玛丽·居里）发现的一种化学元素，化学 符号Ra，原子序数88，原子量226.0254，属周期系ⅡA族，为碱土金属的成员和天然放射性元素。1898年12月，玛丽.居里和皮埃尔.居里从沥青铀矿提取铀后的矿渣中分离出氯化镭，1907年测出镭元素的新的原子量，1910年又用电解氯化镭的方法制得了金属镭（白色金属）它的英文名称来源于拉丁文radius，含义是“射线”。镭在地壳中的含量为1×10-9%，已发现质量数为206～230的同位素中，除镭223、镭224、镭226、镭228是天然放射性同位素外，其余都是用人工方法合成的。镭存在于所有的铀矿中，每2.8吨铀矿中含1克镭。
镭及其衰变产物发射γ射线，能破坏人体内的恶性组织，因此镭针可治癌症。
发现人：玛丽·居里（Marie Curie）和皮埃尔·居里（Pierre Curie）
发现年代：1898年12月26日上午8时皮埃尔·居里(Pierre Curie)，或译彼埃尔·居里、比埃尔·居里。1859年5月15日生于法国巴黎一个医生家庭。他的儿童和少年时期，性格上好个人沉思，不易改变思路，沉默寡言，反应缓慢，不适应普通学校的灌注式知识训练，不能跟班学习，人们 都说他心灵迟钝，所以从小没有进过小学和中学。父亲常带他到乡间采集动、植、矿物标本，培养了他对自然的浓厚兴趣，学到了如何观察事物和如何解释它们的初步方法。居里14岁时，父母为他请了一位数理教师，他的数理进步极快，16岁便考得理学士学位，进入巴黎大学后两年，又取得物理学硕士学位。1880年，他21岁时，和他哥哥雅克·居里一起研究晶体的特性，发现了晶体的压电效应。1891年，他研究物质的磁性与温度的关系，建立了居里定律：顺磁质的磁化系数与绝对温度成反比。他在进行科学研究中，还自己创造和改进了许多新仪器，例如压电水晶秤、居里天平、居里静电计等。1895年7月25日皮埃尔·居里与玛丽·居里结婚。
玛丽·斯克罗多夫斯基·居里(Marie Skłodowska-Curie)1867年11月7日生于沙皇俄国统治下的华沙，父亲是中学教员。16岁她以金质奖章毕业于华沙中学，因家庭无力供她继续读书，而不得不去担任家庭教师达六年之久。后来靠自己的一点积蓄和姐姐的帮助，于1891年去巴黎求学。在巴黎大学，她在极为艰苦的条件下勤奋地学习，经过四年，获得了物理和数学两个硕士学位。
居里夫妇结婚后次年，即1896年，贝克勒尔发现了铀盐的放射性现象，引起这对青年夫妇的极大兴趣，居里夫人决心研究这一不寻常现象的实质。她先检验了当时已知的所有化学元素，发现了钍和钍的化合物也具有放射性。她进一步检验了各种复杂的矿物的放射性，意外地发现沥青铀矿的放射性比纯粹的氧化铀强四倍多。她断定，铀矿石除了铀之外，显然还含有一种放射性更强的元素。居里以他作为物理学家的经验，立即意识到这一研究成果的重要性，放下自己正在从事的晶体研究，和居里夫人一起投入到寻找新元素的工作中。不久之后，他们就确定，在铀矿石里不是含有一种，而是含有两种未被发现的元素。1898年7月，他们先把其中一种元素命名为钋，以纪念居里夫人的祖国波兰。没过多久， 1898年12月，他们又把另一种元素命名为镭。为了得到纯净的钋和镭，他们进行了艰苦的劳动。在一个破棚子里，日以继夜地工作了三年零九个月。自己用铁棍搅拌锅里沸腾的沥青铀矿渣，眼睛和喉咙忍受着锅里冒出的烟气的刺激，经过一次又一次的提炼，才从几吨沥青铀矿渣中得到十分之一克的镭。由于发现放射性，居里夫妇和贝克勒尔共同获得了1903年诺贝尔物理学奖。元素描述
密度6.0克/立方厘米（20℃）。熔点700℃，沸点约1140℃。银白色有光泽的软金属。在空气中不稳定，易与空气中氮和氧化合。与水作用放出氢气，生成氢氧化镭Ra(OH)2。溶于稀酸。化学性质与钡十分相似；所有镭盐与相应的钡盐是同晶型的。镭能生成仅微溶于水的硫酸盐、碳酸盐、铬酸盐、碘酸盐；镭的氯化物、溴化物、氢氧化物溶于水。已知镭有13种同位素，226Ra半衰期最长，为1622年。
元素来源
存在于多种矿石和矿泉中，但含量极稀少，较多的来源于沥青铀矿中。在处理沥青铀矿提取铀时，镭经常与钡一起在不溶于酸的残渣中以硫酸盐形式回收，当时居里夫妇用了3年9个月提炼出0.1克镭。
元素用途
镭能放射出α和γ两种射线，并生成放射性气体氡。镭放出的射线能破坏、杀死细胞和细菌。因此，常用来治疗癌症等。此外，镭盐与铍粉的混合制剂，可作中子放射源，用来探测石油资源、岩石组成等。是原子弹的材料之一。
元素辅助资料
居里夫妇在发现钋后不久，又有另一个惊人的结果。他们从铀矿中分离出富集钋的铋的化合物后，又分离出具有强烈放射性的钡的化合物。他们相信这种矿物中还含有和钡同时分离出来的第二种未知的放射性元素。他们的合作者贝蒙成功地研究了这个未知的放射性元素。在1898年12月，巴黎科学院发表了他们和贝蒙合作的报告：“……上述理由使我们相信，这种放射性的新物质里含有一种新元素，我们提议叫它镭。……”
镭的拉丁名称radium是从拉丁文“射线”（radius）一词而来，它的元素符号定为Ra。镭在沥青铀矿中含量很小，不过一千万分之一或一千万分之三，要分离出它，就要大量的沥青铀矿。1898年至1902年间，在简陋的实验室里艰苦顽强地分析了巨大量（约一吨）的矿渣，终于在1902年提炼出0.1克金属镭，并初步测定了它的原子量。镭的发现
在柏克勒尔对于铀的放射性质进行了开创先河的观察和研究以后，跟着便发现铀的射线也像X射线，能使空气和其他气体产生导电性，而钍的化合物也经人发现有着类似的性质。
1896年起，居里夫人和她的丈夫一起进行了系统的发现，在各种元素与其化合物以及天然物中寻找这种效应。著名的居里夫人，从小就对科学实验发生了浓厚的兴趣。1891年，她到巴黎求学。学业完成后，她原本打算回到正在遭受着沙皇铁蹄践踏的祖国，去为祖国竭尽自己的绵薄之力，同时，也为父母尽一个女儿的孝心。但是，同法国物理学家皮埃尔·居里先生的相识、相恋和成为终身伴侣，彻底改变了她原来的计划，她只好侨居法国，并于1897年生了一个可爱的女儿。
柏克勒尔现象，引起了居里夫妇的浓厚兴趣，射线放出来的力量究竟是从哪里来的呢？这种放射的性质又是什么呢？居里夫人把自己的全部身心都投入到铀盐的研究中去了，她广为搜罗并研究了各种铀盐矿石，她被铀盐矿石神奇的射线所吸引，她把特别的爱奉献给了这种特别的矿石。接受过严格而又系统的高等化学教育的居里夫人，在研究铀盐矿石时想到，没有任何理由可以证明铀是唯一能发射射线的化学元素。她猜想，一定还会有别的元素也具有同样的力量，只不过人们还不知道罢了。她依据门捷列夫的元素周期律排列的元素，逐一进行测定，结果很快发现另外一种钍元素的化合物，也自动发出射线，与铀射线相似，强度也较接近。居里夫人认识到，这种现象决不只是铀的特性，必须给它一个新名称，居里夫人就把它命名为“放射性”，铀、钍等有这种特殊“放射”功能的物质，叫做“放射性元素”。后来，在她的丈夫皮埃尔先生的帮助下，她又测定了能够收集到的所有矿物，她想知道还有哪些矿物具有放射性。在测量中，她获得了又一个戏剧性的发现，在一种来自波希米亚的沥青铀矿中，她发现，其放射性强度比原先设想的要大不知多少倍。那么，这种不正常的而且过度的放射性又是从哪里来的呢？用这些沥青铀矿中的铀和钍的含量，决不能解释她观察到的放射性的强度。因此，只能有一种解释，这些沥青矿物中含有一种比铀和钍的放射性作用强得多的新元素，而且不是当时人类所已经知道的元素，它一定是一种未知的元素。
居里夫人的发现吸引了皮埃尔先生的注意，居里夫妇携起手来，并驾齐驱，向科学的未知领域发起强有力的进攻。在条件极其简陋的实验室里，经过居里夫妇锲而不舍的长期努力，1898年7月，他们宣布发现了这种新元素，它比纯铀放射性要高出400倍。为了纪念她饱经磨难的祖国，新元素被命名为钋（即波兰的意思）。
1898年12月，居里夫妇又根据大量的实验事实宣布，他们又发现了第二种放射性元素，这种新元素的放射性比钋还强，他们把这种新元素命名为“镭”。但是，由于没有钋和镭的样品，也没有钋和镭的原子量，当时的科学界，几乎没有人愿意相信他们的这个惊世骇俗的新发现。居里夫妇决心，无论付出什么样的代价，都要提炼出钋和镭的样品，这一方面是为了证实它们的存在，另一方面，也已为了使自己更有把握。当然，这是一件非常困难的事情。因为藏有钋和镭的沥青铀矿，是一种价格昂贵的矿物，这种矿物主要在波希米亚的圣约阿希姆斯塔尔矿，通过对这种矿物的冶炼，人们可以提取出制造彩色玻璃用的铀盐。
居里夫妇是一对经济相当拮据的知识分子，他们无力支付购买沥青铀矿所需的高昂的费用。但他们没有被眼前的这只“拦路虎”所吓倒，他们几乎想尽了各种各样的办法。经过无数次的周折，奥地利政府这才正式决定，先捐赠一吨重的残矿渣给居里夫妇，并且许诺，如果他们将来还需要大量的矿渣，可以在最优惠的条件下供应给他们。居里夫妇这才长长地松了一口气，他们从朋友那里东挪西借，筹到了一笔钱，因为他们仍须购买这种原料，并且还需要付出运到巴黎的运费。他们再次陷入漫长的等待之中。
一天凌晨，太阳刚刚升起来，一辆像运煤货车似的载重马车，便停在了居里夫妇的家门口。居里夫人高兴极了，她所日夜期待的沥青铀矿终于运到了，她所梦绕魂牵的镭就藏在这里呵！她急急忙忙地用刀割断绳子，一把扯开那些粗布口袋，把一双纤纤细手深深地插进那棕色矿物中，她一定要从中提炼出镭来。居里夫人立即投入了繁重的提取工作中去，她每次把 20多公斤的废矿渣放入冶炼锅里加热熔化，连续几个小时不间断地用一根粗大的铁棍搅动沸腾的渣液，而后从中提取仅含百万分之一的微量物质。
从1898年到1902年，经过无数次的提取，处理了近一吨矿石残渣，终于得到了0.1克的镭盐，并测定出了它的原子量是225。镭终于横空出世了！镭的发现在科学界爆发了一次真正的革命，1903年，居里夫妇因此而双双获得了诺贝尔物理学奖。居里夫人这一巨大成功绝不是轻而易举就能获得的，它凝聚了居里夫妇多少汗水、多少泪水，完全是居里夫妇共同心血的结晶。
镭，原子序数88，原子量226.0254，是一种天然放射性元素，元素名来源于拉丁文，原意是“射线”。1898年居里夫妇从沥青铀矿矿渣中发现了镭，1902年分离出90毫克氯化镭，初步测定了镭的原子量。镭在自然界分布很广，但含量极微，地壳中的含量为十亿分之一，总量约1800万吨。现已发现质量数为206～230的镭的全部同位素，其中只有镭223、224、226、228是天然放射性同位素，其余都是通过人工核反应合成的。镭226半衰期最长，天然丰度最大，是镭的最重要的同位素。 镭是银白色有光泽的金属，熔点700°C，沸点1140°C，密度约5克/厘米³，体心立方晶格。镭的化学性质活泼，与钡相似。金属镭暴露在空气中能迅速反应，生成氧化物和氮化物；能与水反应生成氢氧化镭；新制备的镭盐呈白色，放置后因受辐照而变色。
镭是现代核工业兴起前最重要的放射性物质广泛应用于医疗、工业和科研领域；把镭盐和硫化锌荧光粉混匀,可制成永久性发光粉。到1975年为止，全世界共生产了约4千克镭，其中85%用于医疗，10%用来制造发光粉。镭是剧毒物质。
居里疗法——镭还可以破坏有病的细胞来治疗恶性肿瘤，人们把这种疗法叫做“居里疗法”。可是，终生研究镭的居里夫人，却被镭夺去了生命。这位举世闻名的女科学家，两次诺贝尔奖的获得者，以科学上的伟大成就和崇高的思想品质，赢得了世界人民的尊敬和赞扬。
光速的测量：
光速的测定在光学的发展史上具有非常特殊而重要的意义。它不仅推动了光学实验，也打破了光速无限的传统观念；在物理学理论研究的发展里程中，它不仅为粒子说和波动说的争论提供了判定的依据，而且最终推动了爱因斯坦相对论理论的发展。
在光速的问题上物理学界曾经产生过争执，开普勒和笛卡尔都认为光的传播不需要时间，是在瞬时进行的。但伽利略认为光速虽然传播得很快，但却是可以测定的。1607年，伽利略进行了最早的测量光速的实验。
伽利略的方法是，让两个人分别站在相距一英里的两座山上，每个人拿一个灯，第一个人先举起灯，当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯，从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播两英里的时间。但由于光速传播的速度实在是太快了，这种方法根本行不通。但伽利略的实验揭开了人类历史上对光速进行研究的序幕。
1676年，丹麦天文学家罗麦第一次提出了有效的光速测量方法。他在观测木星的卫星的隐食周期时发现：在一年的不同时期，它们的周期有所不同；在地球处于太阳和木星之间时的周期与太阳处于地球和木星之间时的周期相差十四、五天。他认为这种现象是由于光具有速度造成的，而且他还推断出光跨越地球轨道所需要的时间是22分钟。1676年9月，罗麦预言预计11月9日上午5点25分45秒发生的木卫食将推迟10分钟。巴黎天文台的科学家们怀着将信将疑的态度，观测并最终证实了罗麦的预言。
罗麦的理论没有马上被法国科学院接受，但得到了著名科学家惠更斯的赞同。惠更斯根据他提出的数据和地球的半径第一次计算出了光的传播速度：214000千米/秒。虽然这个数值与目前测得的最精确的数据相差甚远，但他启发了惠更斯对波动说的研究；更重要的是这个结果的错误不在于方法的错误，只是源于罗麦对光跨越地球的时间的错误推测，现代用罗麦的方法经过各种校正后得出的结果是298000千米/秒，很接近于现代实验室所测定的精确数值。
1725年，英国天文学家布莱德雷发现了恒星的“光行差”现象，以意外的方式证实了罗麦的理论。刚开始时，他无法解释这一现象，直到1728年，他在坐船时受到风向与船航向的相对关系的启发，认识到光的传播速度与地球公转共同引起了“光行差”的现象。他用地球公转的速度与光速的比例估算出了太阳光到达地球需要8分13秒。这个数值较罗麦法测定的要精确一些。菜德雷测定值证明了罗麦有关光速有限性的说法。
光速的测定，成了十七世纪以来所展开的关于光的本性的争论的重要依据。但是，由于受当时实验环境的局限，科学家们只能以天文方法测定光在真空中的传播速度，还不能解决光受传播介质影响的问题，所以关于这一问题的争论始终悬而未决。
十八世纪，科学界是沉闷的，光学的发展几乎处于停滞的状态。继布莱德雷之后，经过一个多世纪的酝酿，到了十九世纪中期，才出现了新的科学家和新的方法来测量光速。
1849年，法国人菲索第一次在地面上设计实验装置来测定光速。他的方法原理与伽利略的相类似。他将一个点光源放在透镜的焦点处，在透镜与光源之间放一个齿轮，在透镜的另一测较远处依次放置另一个透镜和一个平面镜，平面镜位于第二个透镜的焦点处。点光源发出的光经过齿轮和透镜后变成平行光，平行光经过第二个透镜后又在平面镜上聚于一点，在平面镜上反射后按原路返回。由于齿轮有齿隙和齿，当光通过齿隙时观察者就可以看到返回的光，当光恰好遇到齿时就会被遮住。从开始到返回的光第一次消失的时间就是光往返一次所用的时间，根据齿轮的转速，这个时间不难求出。通过这种方法，菲索测得的光速是315000千米/秒。由于齿轮有一定的宽度，用这种方法很难精确的测出光速。
1850年，法国物理学家傅科改进了菲索的方法，他只用一个透镜、一面旋转的平面镜和一个凹面镜。平行光通过旋转的平面镜汇聚到凹面镜的圆心上，同样用平面镜的转速可以求出时间。傅科用这种方法测出的光速是298000 千米/秒。另外傅科还测出了光在水中的传播速度，通过与光在空气中传播速度的比较，他测出了光由空气中射入水中的折射率。这个实验在微粒说已被波动说推翻之后，又一次对微粒说做出了判决，给光的微粒理论带了最后的冲击。
1928年，卡娄拉斯和米太斯塔德首先提出利用克尔盒法来测定光速。1951年，贝奇斯传德用这种方法测出的光速是299793千米/秒。
光波是电磁波谱中的一小部分，当代人们对电磁波谱中的每一种电磁波都进行了精密的测量。1950年，艾森提出了用空腔共振法来测量光速。这种方法的原理是，微波通过空腔时当它的频率为某一值时发生共振。根据空腔的长度可以求出共振腔的波长，在把共振腔的波长换算成光在真空中的波长，由波长和频率可计算出光速。当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的。1958年，弗鲁姆求出光速的精确值：299792.5±0.1千米/秒。1972年，埃文森测得了目前真空中光速的最佳数值：299792457.4±0.1米/秒。
光速的测定在光学的研究历程中有着重要的意义。虽然从人们设法测量光速到人们测量出较为精确的光速共经历了三百多年的时间，但在这期间每一点进步都促进了几何光学和物理光学的发展，尤其是在微粒说与波动说的争论中，光速的测定曾给这一场著名的科学争辩提供了非常重要的依据。
晶体管的发明：
1947年12月，美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿组成的研究小组，研制出一种点接触型的锗晶体管。晶体管的问世，是20世纪的一项重大发明，是微电子革命的先声。晶体管出现后，人们就能用一个小巧的、消耗功率低的电子器件，来代替体积大、功率消耗大的电子管了。晶体管的发明又为后来集成电路的降生吹响了号角。
电力晶体管：
20世纪最初的10年，通信系统已开始应用半导体材料。20世纪上半叶，在无线电爱好者中广泛流行的矿石收音机，就采用矿石这种半导体材料进行检波。半导体的电学特性也在电话系统中得到了应用。晶体管的发明，最早可以追溯到1929年，当时工程师利莲费尔德就已经取得一种晶体管的专利。但是，限于当时的技术水平，制造这种器件的材料达不到足够的纯度，而使这种晶体管无法制造出来。由于电子管处理高频信号的效果不理想，人们就设法改进矿石收音机中所用的矿石触须式检波器。在这种检波器里，有一根与矿石（半导体）表面相接触的金属丝（像头发一样细且能形成检波接点），它既能让信号电流沿一个方向流动，又能阻止信号电流朝相反方向流动。在第二次世界大战爆发前夕，贝尔实验室在寻找比早期使用的方铅矿晶体性能更好的检波材料时，发现掺有某种极微量杂质的锗晶体的性能不仅优于矿石晶体，而且在某些方面比电子管整流器还要好。 在第二次世界大战期间，不少实验室在有关硅和锗材料的制造和理论研究方面，也取得了不少成绩，这就为晶体管的发明奠定了基础。
为了克服电子管的局限性，第二次世界大战结束后，贝尔实验室加紧了对固体电子器件的基础研究。肖克莱等人决定集中研究硅、锗等半导体材料，探讨用半导体材料制作放大器件的可能性。 1945年秋天，贝尔实验室成立了以肖克莱为首的半导体研究小组，成员有布拉顿、巴丁等人。布拉顿早在1929年就开始在这个实验室工作，长期从事半导体的研究，积累了丰富的经验。他们经过一系列的实验和观察，逐步认识到半导体中电流放大效应产生的原因。布拉顿发现，在锗片的底面接上电极，在另一面插上细针并通上电流，然后让另一根细针尽量靠近它，并通上微弱的电流，这样就会使原来的电流产生很大的变化。微弱电流少量的变化，会对另外的电流产生很大的影响，这就是“放大”作用。 布拉顿等人，还想出有效的办法，来实现这种放大效应。他们在发射极和基极之间输入一个弱信号，在集电极和基极之间的输出端，就放大为一个强信号了。在现代电子产品中，上述晶体三极管的放大效应得到广泛的应用。 巴丁和布拉顿最初制成的固体器件的放大倍数为50左右。不久之后，他们利用两个靠得很近(相距0.05毫米)的触须接点，来代替金箔接点，制造了“点接触型晶体管”。1947年12月，这个世界上最早的实用半导体器件终于问世了，在首次试验时，它能把音频信号放大100倍，它的外形比火柴棍短，但要粗一些。 在为这种器件命名时，布拉顿想到它的电阻变换特性，即它是靠一种从“低电阻输入”到“高电阻输出”的转移电流来工作的，于是取名为trans-resister(转换电阻)，后来缩写为transister，中文译名就是晶体管。 由于点接触型晶体管制造工艺复杂，致使许多产品出现故障，它还存在噪声大、在功率大时难于控制、适用范围窄等缺点。为了克服这些缺点，肖克莱提出了用一种“整流结”来代替金属半导体接点的大胆设想。半导体研究小组又提出了这种半导体器件的工作原理。 1950年，第一只“PN结型晶体管”问世了，它的性能与肖克莱原来设想的完全一致。今天的晶体管，大部分仍是这种PN结型晶体管。(所谓PN结就是P型和N型的结合处。P型多空穴。N型多电子。) 1956年，肖克利、巴丁、布拉顿三人，因发明晶体管同时荣获诺贝尔物理学奖。
气泡室
气泡室（bubble chamber）是探测高能带电粒子径迹的一种有效的仪器，它曾在50年代以后一度成了高能物理实验的最风行的探测设备，为高能物理学创造了许多重大发现的机会。它是1952年美国人D.A.格拉泽发明的。它曾给高能物理实验带来许多重大的发现，如新粒子、共振态、弱中性流等等。
气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作液体，液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的时间间隔内（例如50ms）处于过热状态，液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形成离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，从而以这些离子为核心形成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。工作液可用液氢或液氘，需在非常低的温度下工作，也可用液态碳氢有机物，如丙烷、乙醚等，可在常温下工作。大型气泡室容积可达20立方米。
气泡室的原理和膨胀云室有些类似，可以看成是膨胀云室的逆过程，但却更为简便快捷。它兼有云室和乳胶的优点。它和云室都可以按人们的意志在特定的时间间隔里靠特定的方法，以带电粒子为核心使气体凝结为液体，或者使液体蒸发形成气泡，从而留下粒子的径迹。它和乳胶相同的地方在于工作物质本身即可当作靶子。气泡室的优点更多，它的空间和时间分辨率高，工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。但也有不足之处，那就是扫描和测量时间还嫌太长，体积有限，而且甚为昂贵，不适应现代粒子能量越来越高、作用截面越来越小的要求。
高能粒子径迹探测器。1952年格拉塞（Donald Arthur Glaser, 1926-）所发明。获得了1960年度诺贝尔物理学奖。 在一能耐高压的密封容器内装置纯净的加压透明工作液，在一定温度下突然减压膨胀时，容器内的压力低于该液体的平衡蒸气压，液体处于过热的亚稳态，这时带电粒子射入，在其路径上产生离子，过热液体以离子为核心形成沸腾小气泡，从而显示出径迹，再通过照相拍摄下照片。
用气泡室发现了Σ0，Ξ0，Σ+，Ω-等粒子以及几百种共振粒子。它还可用于探测各种类型粒子的衰变。
整个泡室装置包括室本体及真空系统﹑压缩－膨胀系统﹑安全系统﹑热交换恒温系统﹑照明及照相系统﹑控制系统。由于物理测量的要求﹐还需要有一个庞大的磁铁系统(一般的常规磁铁或超导磁体)。
格拉泽早期的泡室是用有机液体作为工作物的小型泡室。后来由于物理实验的需要﹐在工作液体和规模等方面都有了很大的发展。因为基本粒子与质子(氢核)的相互作用最简单﹐容易得到明确的物理结果﹐所以研制出了液氢泡室。这在泡室技术和在物理上的应用都是极为关键的进步。氘核含有一个质子和一个中子﹐为了研究粒子与中子的相互作用﹐还研制出了液氘泡室(后来用液氘充到氢泡室中也得液氘泡室)。由于氦原子核的自旋和同位旋都是零﹐这时研究与自旋及同位旋有关的过程相当重要﹐所以又研制成了液氦泡室。氢﹑氘和氦泡室的一个共同特点是﹐都需要很低的工作温度(氢泡室的工作温度为25～29K﹐氘泡室的工作温度比氢泡室的约高5K﹐氦泡室的工作温度最低﹐为3～4K)﹐所以它们又称为低温泡室。这种泡室要求有低温系统﹐所以技术难度较大。
有些物理实验要求有效地记录光子和尽可能增加靶物质的厚度(例如做中微子实验就需要尽量多的靶物质)﹐所以研制了一种重液泡室。这种泡室的工作液体通常是氟利昂及其混合物。这种泡室的工作温度与室温相近﹐不需要低温系统。氢泡室和重液泡室在物理实验上各有优缺点。氢泡室有提供纯质子靶的优点﹐但是记录γ光子及其它次级作用的效率较低﹐而重液泡室则正好相反。因此﹐后来研制了把两者结合起来的具有称为径迹灵敏靶的泡室。它是把充有液氢或液氘的透明的塑料容器作为靶子放到一个充有液氖和液氢混合物的泡室里同时进行膨胀﹐使得靶子内外部能对径迹灵敏。
粲粒子发现以后﹐为了测量其极短的寿命(约10秒)﹐需要提高径迹室的空间分辨率。所以﹐又研制了全息照相泡室。全息照相可以直接给出三维的记录﹐它比普通照相有大得多的景深范围﹐而且空间分辨率高一个数量级。同时﹐它还可以使探测器系统小型化。
为了提高对加速器粒子束流的利用率及提高事例的积累速度﹐还研制了一种每秒可以循环十次以上的快循环泡室。由于产生胚胎气泡的热针在不到 1微秒的时间内就扩散掉了﹐所以到目前为止﹐还不可能做到由计数器触发控制膨胀的泡室。但是﹐由于快电子学及在线计算器的快速发展﹐现在已经可能用闪烁计数器﹑切伦科夫计数器﹑多丝正比室﹑漂移室﹑穿越辐射探测器﹑光子探测器﹑量能器等电子学探测器组成的选择触发的逻辑系统对快循环泡室采用触发选择照相和协助记录。这样就大大提高了有用照片的比率和可进一步分析的记录内容。这种以快循环泡室作为靶子及顶点探测器﹐在上﹑下游配有电子学探测器系统﹐称为混合谱仪。
泡室本身的优点是直观﹑作用顶点(有时连衰变顶点)可见﹑有很好的多重效率﹑有效空间大和测量精度高等等。但是泡室也有缺点﹐例如收集和分析数据较慢﹐特别是扫描﹑测量照片(虽然在利用自动化剂量装置的情况下)太费时间﹐体积不容易做得很大﹐因而不容易适应能量越来越高﹑要研究的作用截面越来越小﹑事例数要尽量多的实验的要求。目前正在发展着全息泡室与电子学谱仪的结合。
超导、潮流现象
1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林•昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98°C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡茂林•昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。 这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁感线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。 后来人们还做过这样一个实验：在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体，然后把温度降低，使锡盘出现超导性，这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，慢慢地飘起，悬浮不动。 迈斯纳效应有着重要的意义，它可以用来判别物质是否具有超性。 为了使超导材料有实用性，人们开始了探索高温超导的历程，从1911年至1986年，超导温度由水银的4.2K提高到23.22K（0K=-273.15°C；K开尔文温标，起点为绝对零度）。1986年1月发现钡镧铜氧化物超导温度是30K，12月30日，又将这一纪录刷新为40.2K，1987年1月升至43K，不久又升至46K和53K，2月15日发现了98K超导体。高温超导体取得了巨大突破，使超导技术走向大规模应用。 超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。超导现象中的迈斯纳效应使人们可以到用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损。利用超导悬浮可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上。超导列车已于70年代成功地进行了载人可行性试验，1987年开始，日本国开始试运行，但经常出现失效现象，出现这种现象可能是由于高速行驶产生的颠簸造成的。超导船已于1992年1月27日下水试航，目前尚未进入实用化阶段。利用超导材料制造交通工具在技术上还存在一定的障碍，但它势必会引发交通工具革命的一次浪潮。 超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗，但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段，从而限制了超导输电的采用。随着技术的发展，新超导材料的不断涌现，超导输电的希望能在不久的将来得以实现。 现有的高温超导体还处于必须用液态氮来冷却的状态，但它仍旧被认为是20世纪最伟大的发现之一。
超导磁浮现象
利用超导体的抗磁性可以实现磁悬浮。把一块磁铁放在超导盘上，由于超导盘把磁感应线排斥出去， 超导盘跟磁铁之间有排斥力，结果磁铁悬浮在超导盘的上方。
无线电波的发展史
无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术。 无线电技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。 通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。
无线电波或射频波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波，其频率 300GHz 以下 (下限频率较不统一，在各种射频规范书，常见的有三 3KHz~300GHz, 9KHz~300GHz, 10KHz~300GHz)。无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。在天文学上，无线电波被称为射电波，简称射电。
无线电技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。 通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。
麦克斯韦最早在他递交给英国皇家学会的论文《电磁场的动力理论》中阐明了电磁波传播的理论基础。他的这些工作完成于1861年至1865年之间。海因里希·鲁道夫·赫兹在1886年至1888年间首先通过试验验证了麦克斯韦尔的理论。他证明了无线电辐射具有波的所有特性，并发现电磁场方程可以用偏微分方程表达，通常称为波动方程。1906年圣诞前夜，范信达（Reginald Fessenden）在美国马萨诸塞州采用外差法实现了历史上首次无线电广播。范信达广播了他自己用小提琴演奏“平安夜”和朗诵《圣经》片段。位于英格兰切尔姆斯福德的马可尼研究中心在1922年开播世界上第一个定期播出的无线电广播娱乐节目。
波长大于1mm，频率小于300GHz的电磁波是无线电波。
无线电波是一种能量的传播形式，电场和磁场在空间中是相互垂直的，并都垂直于传播方向，在真空中的传播速度等于光速的约300000千米/秒。
无线电波
无线电波发射装置
关于谁是无线电台的发明人还存在争议。
1893年，尼科拉·特斯拉（Nikola Tesla）在美国密苏里州圣路易斯首次公开展示了无线电通信。在为“费城富兰克林学院”以及“全国电灯协会”做的报告中，他描述并演示了无线电通信的基本原理。他所制作的仪器包含电子管发明之前无线电系统的所有基本要素。马可尼（Guglielmo Marconi）拥有通常被认为是世界上第一个无线电技术的专利，英国专利12039号，“电脉冲及信号传输技术的改进以及所需设备”。尼科拉·特斯拉1897年在美国获得了无线电技术的专利。然而，美国专
航海中利用无线电波测定船位
利局于1904年将其专利权撤销，转而授予马可尼发明无线电的专利。这一举动可能是受到马可尼在美国的经济后盾人物，包括爱迪生，安德鲁·卡耐基影响的结果。1909年，马可尼和卡尔·菲迪南德·布劳恩（Karl Ferdinand Braun）由于“发明无线电报的贡献”获得诺贝尔物理学奖。
1943年，在特斯拉去世后不久，美国最高法院重新认定特斯拉的专利有效。这一决定承认他的发明在马可尼的专利之前就已完成。有些人认为作出这一决定明显是出于经济原因。这样二战中的美国政府就可以避免付给马可尼公司专利使用费。1898年，马可尼在英格兰切尔姆斯福德的霍尔街开办了世界上首家无线电工厂，雇佣了大约50人。
无线电最早应用于航海中，使用摩尔斯电报在船与陆地间传递信息。现在，无线电有着多种应用形式，包括无线数据网，各种移动通信以及无线电广播等。
以下是一些无线电技术的主要应用:
声音广播的最早形式是航海无线电报。它采用开关控制连续波的发射与否，由此在接收机产生断续的声音信号，即摩尔斯电码。
* 调幅广播可以传播音乐和声音。调幅广播采用幅度调制技术，即话筒处接受的音量越大则电台发射的能量也越大。这样的信号容易受到诸如闪电或其他干扰源的干扰。
* 调频广播可以比调幅广播更高的保真度传播音乐和声音。对频率调制而言，话筒处接受的音量越大对应发射信号的频率越高。调频广播工作于甚高频段（Very High Frequency，VHF）。频段越高，其所拥有的频率带宽也越大，因而可以容纳更多的电台。同时，波长越短的无线电波的传播也越接近于光波直线传播的特性。
* 调频广播的边带可以用来传播数字信号如，电台标识、节目名称简介、网址、股市信息等。在有些国家，当被移动至一个新的地区后，调频收音机可以自动根据边带信息自动寻找原来的频道。
* 航海和航空中使用的话音电台应用VHF调幅技术。这使得飞机和船舶上可以使用轻型天线。
* 政府、消防、警察和商业使用的电台通常在专用频段上应用窄带调频技术。这些应用通常使用5KHz的带宽。相对于调频广播或电视伴音的16KHz带宽，保真度上不得不作出牺牲。
* 民用或军用高频话音服务使用短波用于船舶，飞机或孤立地点间的通讯。大多数情况下，都使用单边带技术，这样相对于调幅技术可以节省一半的频带，并更有效地利用发射功率。
* 陆地中继无线电(Terrestial Trunked Radio, TETRA)是一种为军队、警察、急救等特殊部门设计的数字集群电话系统。
*蜂窝电话或移动电话是当前最普遍应用的无线通信方式。蜂窝电话覆盖区通常分为多个小区。每个小区由一个基站发射机覆盖。理论上，小区的形状为蜂窝状六边形，这也是蜂窝电话名称的来源。当前广泛使用的移动电话系统标准包括：GSM，CDMA和TDMA。少数运营商已经开始提供下一代的3G移动通信服务，其主导标准为UMTS和CDMA2000。
*卫星电话存在两种形式：INMARSAT 和 铱星系统。两种系统都提供全球覆盖服务。 INMARSAT使用地球同步卫星，需要定向的高增益天线。铱星则是低轨道卫星系统，直接使用手机天线
* 通常的模拟电视信号采用将图像调幅，伴音调频并合成在同一信号中传播。
* 数字电视采用MPEG-2图像压缩技术，由此大约仅需模拟电视信号一半的带宽。
* 无线电紧急定位信标 （emergency position indicating radio beacons，EPIRBs）， 紧急定位发射机或 个人定位信标是用来在紧急情况下对人员或测量通过卫星进行定位的小型无线电发射机。它的作用是提供给救援人员目标的精确位置，以便提供及时的救援。
电波传播的途径
*数字微波传输设备、卫星等通常采用正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）。QAM调制方式同时利用信号的幅度和相位加载信息。这样，可以在同样的带宽上传递更大的数据量。
* IEEE 802.11是当前无线局域网的标准。它采用2GHz或5GHz频段，数据传输速率为11 Mbps或54 Mbps。
* 利用主动及被动无线电装置可以辨识以及表明物体身份。
*业余无线电是无线电爱好者参与的无线电台通讯。业余无线电台可以使用整个频谱上很多开放的频带。爱好者使用不同形式的编码方式和技术。有些后来商用的技术，比如调频，单边带调幅，数字分组无线电和卫星信号转发器，都是由业余爱好者首先应用的。
导航
* 所有的卫星导航系统都使用装备了精确时钟的卫星。导航卫星播发其位置和定时信息。接收机同时接受多颗导航卫星的信号。接收机通过测量电波的传播时间得出它到各个卫星的距离，然后计算得出其精确位置。
* Loran系统也使用无线电波的传播时间进行定位，不过其发射台都位于陆地上。
* VOR系统通常用于飞行定位。它使用两台发射机，一台指向性发射机始终发射并象灯塔的射灯一样按照固定的速率旋转。当指向型发射机朝向北方时，另一全向发射机会发射脉冲。飞机可以接收两个VOR台的信号，从而通过推算两个波束的交点确定其位置。
* 无线电定向是无线电导航的最早形式。无线电定向使用可移动的环形天线来寻找电台的方向。
雷达
* 雷达通过测量反射无线电波的延迟来推算目标的距离。并通过反射波的极化和频率感应目标的表面类型。
* 导航雷达使用超短波扫描目标区域。一般扫描频率为每分钟两到四次，通过反射波确定地形。这种技术通常应用在商船和长距离商用飞机上。
无线电波的多经传送效应
* 多用途雷达通常使用导航雷达的频段。不过，其所发射的脉冲经过调制和极化以便确定反射体的表面类型。优亮的多用途雷达可以辨别暴雨、陆地、车辆等等。
* 搜索雷达运用短波脉冲扫描目标区域，通常每分钟2－4次。有些搜索雷达应用多普勒效应可以将移动物体同背景中区分开来
* 寻的雷达采用于搜索雷达类似的原理，不过对较小的区域进行快速反复扫描，通常可达每秒钟几次。
*气象雷达与搜索雷达类似，但使用圆极化波以及水滴易于反射的波长。有些气象雷达还利用多普勒效应测量风速。
加热
*微波炉利用高功率的微波对食物加热。（注：一种通常的误解认为微波炉使用的频率为水分子的共振频率。而实际上使用的频率大概是水分子共振频率的十分之一。）
动力
* 无线电波可以产生微弱的静电力和磁力。在微重力条件下，这可以被用来固定物体的位置。
* 宇航动力：有方案提出可以使用高强度微波辐射产生的压力作为星际探测器的动力。
天文学
* 是通过射电天文望远镜接收到的宇宙天体发射的无线电波信号可以研究天体的物理、化学性质。这门学科叫射电天文学。
1978年，阿诺.彭齐亚斯 (美国) 发现宇宙微波背景辐射
宇宙微波背景（cosmic microwave background radiation），散布于宇宙空间的微波辐射，显示了自大爆炸之后，宇宙在不断冷却的事实。
定义：
所谓宇宙背景辐射，是一群古老的光子。光的传播跟声音传播一样，需要一段时间传递。在一个山头打出的光，另一山头的人需一段时间后才能看到，因为光有一定的速度，因此我们所看到越远的东西，事实上是它越早之前发出的光，经过一段时间才到达你的眼睛。因此在宇宙中，当我们看越遥远的星体，看到的是它越早以前的样子，我们不仅看见140亿光年大小的宇宙，也可以看到140亿年前的宇宙。宇宙背景辐射是在宇宙大爆炸后10万年发出，经过140亿光年才到达地球。1992年美国太空总署人造卫星COBE第一次成功看到全天早期宇宙长相，记载各个不同方向上古老光子的强度，即各方向上宇宙140亿年前的长相。这项发现大大震撼了90年代的天文界，因为推翻了原来大家以为早期宇宙的光应是均匀分布的想法。
研究专家：
首先发现宇宙微波背景辐射的两位工程师，原是要建造无线电天线，却因侦测到始终无法改善的杂讯，进而发现了宇宙微波背景辐射，在1965年发表相关论文，并在1967年获得诺贝尔物理奖。由1992年至今的10多年间，全世界有超过10个以上的观测实验，成功侦测到宇宙140亿年前的面貌。最近较为重大的发现，为美国航太总署的威金森微波异向性探测器（WMAP）侦测到宇宙140亿年前的详细面貌，解析度较之前改进许多。因此，1992年便成为现代宇宙学的起点。
科学推理：
宇宙学主要的观测证据即为宇宙背景辐射。因为我们知道宇宙在膨胀，当我们将时间往回推时，宇宙越缩越小，会发现宇宙早期压力、密度皆极大，当压力密度极大时，电子会游离出来，就像水在高温时变为水蒸气，光遇到电子会无法直线前进，被电子散射。如同透过水蒸气无法看到对面的人，因为光被水蒸气所散射。所以早期宇宙为不透明的宇宙。直到宇宙年龄10万年左右，膨胀使温度降到约3000度，电子与质子结合成为电中性的氢之后，光终于得以直线前进。所以我们现在只能看到宇宙大爆炸10万年后的宇宙，因为在此之前宇宙是不透明的。因为这些光已在宇宙中穿梭了140亿年，所以在这140亿年中，宇宙中发生的所有事情，皆可以藉由这些光得知。
原理介绍：
这就如同观众与讲台萤幕的关系：若观众为地球，萤幕假设为最后散射面，若观众与萤幕之间有一苍蝇飞过，观众可以发现苍蝇的存在，因为萤幕的光可以把苍蝇照出来，但若萤幕与房间皆为黑暗，则苍蝇不会被发现，所以宇宙微波背景辐射可以说是提供了一个背景光，使140亿年来发生的事件皆可藉由这些背景光照射出来。为什么星光不行呢？因为即使最早的星系也是在60、70亿年前形成的，最早的宇宙并没有星系。根据爱因斯坦的广义相对论，宇宙膨胀时会将光波的波长拉长，早期宇宙光波到达地球时，波长会被拉长数毫米，即为微波的范围，微波是肉眼无法看见的，否则在使用微波炉时，会看见微波炉是整个发亮的。因此要利用微波望远镜才能看到微波背景辐射。而所谓的「宇宙弦」概念如同冰块的断面，冰块的断面是因为水在降温的过程，不同区域结晶方向不同，所以产生断裂。宇宙弦的存在间接证明统一场论的存在，宇宙弦的寻找也是藉由宇宙背景辐射的观测。
想像萤幕的光是均匀的，若观众与萤幕之间有一条宇宙弦垂直於地面存在，由左向右移动，会发现萤幕左半边的光变得比较亮，这是广义相对论告诉我们的结果，所以当光到达地球的过程中，如果有宇宙弦存在，我们会看见天空有某一半边比较亮。光学望远镜因口径有限，所以可以看到的距离有限，目前全世界最大望远镜为夏威夷茂纳开亚的10公尺凯克（Keck）望远镜。同样亮度的星若放在较远的距离，亮度会变得较暗，因此光学望远镜无法看到太暗的天体，但藉由宇宙微波背景辐射却可以看见。因为无论苍蝇介於萤幕与观众间的何处，萤幕的光皆会通过它，所以我们都可以看到那只苍蝇。因此无论该星有多暗、多远，即使再远也仍介於宇宙微波背景辐射与我们之间，所以透过观测宇宙微波背景辐射，我们可以看见全宇宙最早诞生的星系。
此外我们还可以藉由宇宙微波背景辐射研究黑洞：若我们与宇宙背景辐射之间存在一巨大黑洞，会看见如同中间放了一个放大镜一样，中间部份被放大，这就是所谓「重力透镜效应」，简言之，若我们与遥远星间存在一巨大黑洞，根据广义相对论，光在通过强大重力场时，光的路径会偏折，所以对观测者而言，星星的位置会改变，如同放大镜的放大效应，可利用此原理来寻找黑洞。
2006年，约翰.马瑟、乔治.斯穆特（美国）发现宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性
目前为科学界所普遍接受的宇宙起源理论认为，宇宙诞生于距今约１３７亿年前的一次大爆炸。微波背景辐射被认为是大爆炸的“余烬”，均匀地分布于整个宇宙空间。
大爆炸之后的宇宙温度高得惊人，大爆炸之后３０多万年，宇宙温度降到足够低，使得电子和光子等可以结合而形成原子等物质。宇宙也由此走出晦暗的迷雾状态而变得透明，使光可以穿透。宇宙微波背景辐射正是在此期间产生的。
随着宇宙不断膨胀，其背景辐射的温度也逐渐降低，目前相当于绝对温度２．７度（零下２７０．４６摄氏度）黑体发出的微波辐射。所谓黑体是指能全部吸收外来电磁辐射而毫无反射和透射的理想物体。黑体发出的辐射在不同波长上的分布仅与黑体温度有关。
获得２００６年诺贝尔物理学奖的两名美国学者，根据１９８９年发射的ＣＯＢＥ卫星测量结果进行分析计算后发现，宇宙微波背景辐射与绝对温度２．７度黑体辐射非常吻合，另外微波背景辐射在不同方向上温度有着极其微小的差异，也就是说存在所谓的各向异性。
围绕宇宙大爆炸学说的科学研究一共得过三次诺贝尔奖.
1978“发现宇宙微波背景辐射”宇宙微波背景辐射的存在，给大爆炸理论以有力的支持。从0.054厘米直到数十厘米波段内的测量表明，背景辐射是温度近于2.7K的黑体辐射，习惯称为3K背景辐射。黑体谱现象表明，微波背景辐射是极大的时空范围内的事件。因为只有通过辐射与物质之间的相互作用，才能形成黑体谱。由于现今宇宙空间的物质密度极低，辐射与物质的相互作用极小，所以，我们今天观测到的黑体谱必定起源于很久以前。微波背景辐射应具有比遥远星系和射电源所能提供的更为古老的信息。微波背景辐射的另一特征是具有极高度的各向同性。这有两方面的含义：首先是小尺度上的各向同性。在小到几十弧分的范围内，辐射强度的起伏小于0.2－0.3%；其次是大尺度上的各向同性。沿天球各个不同方向，辐射强度的涨落小于0.3%。各向同性说明，在各个不同方向上，在各个相距非常遥远的天区之间，应当存在过相互的联系。2006“发现宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性” 1992 年4 月，斯穆特激动地宣布了，他们利用 COBE 卫星的观测结果--发现了期待已久的宇宙微波背景中的微弱的异向性现象，这是在 1 亿光年大小的天区内的热的和冷的变化。这些区域内的温度变化相对于平均温度为 2.74K 的微波背景来说，变化幅度仅有百万分之六。这微弱的温度起伏是由引力起伏造成的，也就是由物质密度的不均匀造成的。马瑟和斯穆特领导的团组，利用 COBE 卫星所进行的观测和研究，更精确、也更全面地验证了宇宙微波背景辐射的两个特征，他们的工作使宇宙学的研究，进入了一个更为精确的新时代。 2011“透过观测遥距超新星而发现宇宙加速膨胀” 此前天体物理学界一直都认为宇宙是在以一个恒定的速度膨胀，直到这三位科学家于1998向外公布：宇宙的膨胀速度不是恒定的更不是越来越慢而是不断加速即越来越快。这可是一个石破惊天的发现，这个结果的出现直接撼动整个天体、物理学界，根据牛顿万有引力定律，宇宙大爆炸所产生的冲力在引力的作用下和牵制下，星系天体的退行速度应该渐于趋缓直至稳定平衡，可是这三位科学家的发现却与牛顿万有引力定律相互矛盾，如何解决、诠释这二者之间的矛盾呢？物理学家们认为只有一种可能，那就是宇宙之中存在着一种与引力作用方向相反（反引力作用力）、至今人类还没有发现的神秘力量！物理学界把这种与引力作用方向相反、至今人类还未知的、神秘作用力称之为“暗能量”，并且认为，正是这种“暗能量”推动星系天体快速膨胀退行。 其实早在1915年爱因斯坦场方程就预言了这种力的存在性，。。。。。。。。。只有当真空中具有一种能抵消或平衡常规物质产生的引力的“反引力”作用后，宇宙才会处于一种稳定、有序状态。 爱因斯坦的这一理论预言就包含爱因斯坦本人和当时的主流物理学界都无法接受和认可，在这大约一个世纪里，爱因斯坦理论所预言的这种可以抵消或平衡常规物质产生的引力的“反引力”作用即与引力作用方向相反的作用力，成为主流物理学的禁地同时也被排斥在主流物理学之外而无人问津。 2011年诺贝尔物理学奖的公布和颁发，将意味着物理学界正式承认并接纳,“暗能量”为物理学中的一个基本概念，同时也就意味着：物理学界正式承认并接纳宇宙之中存在着一种与引力作用方向相反、至今还没被人类发现的未知力量这一事实。 也就是说自2011起，物理学界正式接纳“暗能量”为科学概念、“反引力”为客观事实！
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/87931879a0c7aa00b52acfc789eb172dec6399f2.html
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