�。厣渚�是１８９５年德國物理學(xué)家倫琴（RontgenW.K.1845-1923）發(fā)現(xiàn)的。１８９５年１１月８日晚，倫琴為了進(jìn)一步研究陰極射線的性質(zhì)，他用黑色薄紙板把一個克魯克斯管嚴(yán)密地套封起來，在完全暗的室內(nèi)做實(shí)驗(yàn)。在接上高壓電流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中，他意外地發(fā)現(xiàn)在放電管一米以外的一個熒光屏（涂有熒光物質(zhì)鉑氰化鋇的紙屏）上發(fā)生亮的光輝。一切斷電源，熒光就立即消失。這個現(xiàn)象使他非常驚奇，于是全神貫注地重復(fù)做實(shí)驗(yàn)。他發(fā)現(xiàn)即使在蹺儀器二米處，屏上仍有熒光出現(xiàn)。倫琴確信，這個新奇現(xiàn)象不是陰極射線造成的，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)已證明陰極射線只能在空氣中進(jìn)行幾厘米，而且不能透過玻璃管。他決定繼續(xù)對這個新發(fā)現(xiàn)進(jìn)行全面檢驗(yàn)。一連六個星期都在實(shí)驗(yàn)里廢寢忘食地工作著。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，他確信發(fā)現(xiàn)了一種過去未被人們所知的具有許多特性的新射線。這種射線的本質(zhì)一時還不清楚，所以他取名為“Ｘ射線”（后來科學(xué)界稱之為倫琴射線）。他在１２月下旬寫的論文中說明了初步發(fā)現(xiàn)的Ｘ射線的如下性質(zhì)：（１）陰極射線打在固體表面上便會產(chǎn)生Ｘ射線；固體元素越重，產(chǎn)生的Ｘ射線越強(qiáng)。（２）Ｘ射線是直線傳播的，在通過棱鏡時不發(fā)生反射和折射，不被透鏡聚焦。（３）與陰極射線不同，不能借助磁體（即使磁場很強(qiáng)）使Ｘ射線發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)。（４）Ｘ射線能使熒光物質(zhì)發(fā)出熒光。（５）它能使照相底片感光，而且很敏感。（６）Ｘ射線具有很強(qiáng)的貫穿能力，比陰極射線強(qiáng)得多。它可以穿透射線具有很強(qiáng)的貫穿能力，比陰極射線強(qiáng)得多。它可以穿透千頁的書，二、三厘米厚的木板，幾厘米的硬橡皮等。１５毫米厚的鋁板，不太厚的銅板、銀板、金板、鉑板和鉛板的背后，都可以辨別熒光。只有鉛等少數(shù)物質(zhì)對它有較強(qiáng)的吸收作用，對１．５毫米厚的鉛板它實(shí)際上不能透過。倫琴一次檢驗(yàn)鉛對Ｘ射線的吸收能力時，意外地看到了他自己拿鉛片的手的骨髂輪廓。于是他請他的夫人把手放在用黑紙包嚴(yán)的照相底片上，用Ｘ射線照射，底片顯影后，看到倫琴夫人的手骨像，手指上的結(jié)婚戒指也非常清晰，這成了一張有歷史意義的照片。
１８９６年元旦，倫琴將他的論文和第一批Ｘ射線照片復(fù)制件分送給一些著名物理學(xué)家。幾天之后，這個發(fā)現(xiàn)就傳遍了全世界，在公眾中引起轟動。其傳播之迅速，反應(yīng)之強(qiáng)烈，在科學(xué)史上是罕見的。Ｘ射線很快就被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和金屬探傷等領(lǐng)域，從而創(chuàng)立了Ｘ射線學(xué)。Ｘ射線究竟是一種電磁波，還是一種粒子流，曾經(jīng)爭論許多年。直到１９１２年德國物理學(xué)家勞厄和他的助手發(fā)現(xiàn)Ｘ射線通過晶體后產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，才證明它是一種波長很短的電磁波。
�。厣渚�的發(fā)現(xiàn)具有十分重大的意義，它是１９世紀(jì)末２０世紀(jì)初發(fā)生的物理學(xué)革命的開端。它的發(fā)現(xiàn)對于化學(xué)的發(fā)展也有重要意義：１９１３年，根據(jù)對各種元素的特征Ｘ射線光譜的研究發(fā)現(xiàn)的莫斯萊定律，確定了元素的原子序數(shù)等于核電荷數(shù)，這對元素周期律的發(fā)展和原子結(jié)構(gòu)理論的建立起了重要作用。以Ｘ射線晶體衍射現(xiàn)象為基礎(chǔ)建立起來的Ｘ射線晶體學(xué)，是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)化學(xué)的基石之一。
倫琴由于發(fā)現(xiàn)Ｘ射線，于１９０１年成為第一個諾貝爾物理學(xué)獎獲得者。倫琴作出這個重大發(fā)現(xiàn)并非由于偶然的幸運(yùn)。他的廣博深厚的科學(xué)素養(yǎng)，周密敏銳的觀察能力，頑強(qiáng)探索的科學(xué)精神和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的實(shí)驗(yàn)工作，使他具有高瞻遠(yuǎn)矚的科學(xué)遠(yuǎn)見，能迅速地揭示出并捕捉住前人所未注意的有重要價值的新現(xiàn)象，緊緊抓住這種現(xiàn)象進(jìn)行深入研究，終于取得成功。
二、天然放射線的發(fā)現(xiàn)
�。保福梗赌攴▏麛�(shù)學(xué)家和物理學(xué)家彭加勒（Poincare,H.1854-1912）注意到Ｘ射線是從受陰極射線轟擊而發(fā)出熒光的玻璃管壁上產(chǎn)生的。他提出是不是所有能強(qiáng)烈地發(fā)熒光和磷光的物質(zhì)都能發(fā)射出Ｘ射線。法國物理學(xué)家亨利·貝克勒（Becquerel,H.A.1852-1908）由此受到啟發(fā)，立即開始研究究竟有哪些熒光和磷光物質(zhì)能發(fā)射Ｘ射線。他把許多磷光和熒光物質(zhì)一一放在密封照相底片上置于陽光下曝曬，底片都沒有感光。他想起十五年前和他父親一起制備的磷光物質(zhì)硫酸鈾酰鉀晶體，于是他把一塊這種晶體放在日光下曝曬，直到它發(fā)出很強(qiáng)的熒光，然后把它和用黑紙包封的照相底片放在一起，發(fā)現(xiàn)底片感光了。他錯誤地認(rèn)為這種晶體發(fā)射Ｘ射線。１８９６年２月２４日他向法國科學(xué)院報(bào)告了這一實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為Ｘ射線與熒光有關(guān)。
�。吃拢比�，貝克勒把在抽屜里和鈾鹽放在一起的一張密封的底片拿去沖洗，顯影后發(fā)現(xiàn)一件奇怪的事：這張底片已經(jīng)感光，上面有很明顯的鈾鹽的象，和剛經(jīng)過日曬的鈾鹽產(chǎn)生的影象同樣清晰。究竟日曬和熒光對于鈾鹽發(fā)出的這種神秘射線有沒有關(guān)系呢？于是他親自用純試劑合成一些硫化物熒光物質(zhì)，并設(shè)法加強(qiáng)它們的磷光，但它們?nèi)諘窈蠖疾荒苁沟灼泄狻＝?jīng)過幾個月的反復(fù)試驗(yàn)，貝克勒確信使底片感光的真實(shí)原因是鈾和它的化合物不斷地放射出一種奇異的射線，日曬與熒光都與照相底片感光無關(guān)，他把這種射線稱為“鈾射線”。
１８９６年５月１８日，貝克勒宣布：發(fā)射鈾射線的能力是鈾元素的一種特殊性質(zhì)，與采用哪一種鈾化合物無關(guān)。鈾及其化合物終年累月地發(fā)出鈾射線，純鈾所產(chǎn)生的鈾射線比硫酸鈾酰鉀強(qiáng)三至四倍。鈾射線是自然產(chǎn)生的，不是任何外界原因造成的（光照、加熱、陰極射線激發(fā)等不需要），所以既與熒光無關(guān)，也和Ｘ射線不同。鈾射線能穿透過黑紙使照相底片感光，能使空氣電離，使驗(yàn)電器放電，這些性質(zhì)與Ｘ射線相同。但它的穿透能力不如Ｘ射線，它不能穿透肌肉和木板。
鈾射線的發(fā)現(xiàn)，立即引起科學(xué)界的極大興趣。當(dāng)時在巴黎大學(xué)攻讀博士學(xué)位的居里夫人，即瑪麗·斯克洛多芙斯卡（Sklodowska,M.1867-1934），決定選擇鈾射線的本質(zhì)和來源問題作為自己的博士論文題目。１８９７年她開始研究。要深入研究鈾射線的本質(zhì)，首先要有一臺能精確測量鈾射線強(qiáng)度的儀器�，旣惖恼煞�、法國物理學(xué)教授居里（Curie,P.1859-1906）設(shè)計(jì)了一個靈敏而簡易的鈾射線檢驗(yàn)器。經(jīng)過幾周的研究，瑪麗先弄清楚了鈾射線的強(qiáng)度與試樣中鈾的濃度成正比，而與含鈾化合物的化學(xué)組成無關(guān)，也不受外界光照和溫度起落的影響。由此可以確認(rèn)這種輻射是鈾原子一種特性。１８９８年，她和德國人施米特（Schmidt,G.C.1856-1949）分別發(fā)現(xiàn)釷元素也具有這種性質(zhì)，表明這種性質(zhì)并非鈾元素所獨(dú)有。于是瑪麗建議把這種性質(zhì)叫做“放射線”，把具有放射線的元素如鈾和釷叫做“放射性元素”。
三、放射性元素釙和鐳的發(fā)現(xiàn)
居里夫人對很多種礦物標(biāo)本逐個檢驗(yàn)有無放射性。檢驗(yàn)了幾百種物質(zhì)，都沒有放射性。但當(dāng)她檢驗(yàn)到一種瀝青鈾礦和一種銅鈾云母礦時，發(fā)現(xiàn)它們有很強(qiáng)的放射性，其強(qiáng)度比根據(jù)其中鈾或釷的含量所預(yù)計(jì)的強(qiáng)度大得多。她又根據(jù)天然銅鈾云母礦精確分析得到的組成，自己合成了銅鈾云母，發(fā)現(xiàn)天然銅鈾云母的放射性是人工合成試樣的４．５倍。這兩種礦物的異常的放射性，只能解釋為其中含有某種含量很少但比鈾和釷的放射性強(qiáng)得多的新元素。
�。保福梗赌辏对拢永锓驄D開始合作搜索這種新元素。他們先到瀝青鈾礦中去找。他們把這種礦石分解后，用系統(tǒng)的化學(xué)分析程序把其中的各種元素按組一組一組逐步分開。每經(jīng)過一步分離，就測定兩部分的放射線，根據(jù)溶液和沉淀有無放射性或放射性的大小來確定新元素在哪一部分中。經(jīng)過幾次淘汰搜索的范圍逐步縮小，最后他們發(fā)現(xiàn)在瀝青鈾礦中有兩種而不是一種新的放射性元素。１８９８年７月他們根據(jù)放射性證實(shí)了一種新放射性元素的存在，當(dāng)時他們還只得到了一點(diǎn)富集了這種新元素的硫化鉍，它的放射性遠(yuǎn)比金屬鈾的放射性大得多。要知道在瀝青鈾礦中這種新元素的含量只有一億分之一，用一般的化學(xué)方法把它富集起來是何等艱巨啊！瑪麗為這個新元素命名為“Polonium”（釙），這是為了紀(jì)念她的祖國波蘭。五個月后，居里夫婦又根據(jù)放射性發(fā)現(xiàn)了另一種新的放射性元素，它已富集在氯化鋇結(jié)晶里。這種混有新元素的晶體比金屬鈾的放射性竟大九百倍。居里夫婦給該元素命名為“Radium”（鐳），意思是“賦予放射性的物質(zhì)”。釙富集在硫化鉍沉淀中，鐳富集在氯化鋇晶體中，這說明它們的化學(xué)性質(zhì)分別很象鉍和鋇，而與鈾相差很遠(yuǎn)。但是，這時居里夫婦還沒有得到一點(diǎn)點(diǎn)純的鐳或釙的化合物。他們決定下一階段的工作是從瀝青鈾礦制取純的鐳化合物。他們估計(jì)從瀝青鈾礦中提取了鈾以后釙和鐳可能原封不動地存留在廢礦渣中，因?yàn)獒暫丸D的化學(xué)性質(zhì)與鈾相差很遠(yuǎn)。于是他們便從奧地利處理瀝青鈾礦的國營礦場買到了便宜的廢礦渣。從１８９９年到１９０２年底，居里夫婦在物理學(xué)校的礦爛工棚里艱苦地工作了４５個月，一公斤一公斤地處理了兩噸廢礦渣。經(jīng)過幾百萬次的溶解、沉淀和結(jié)晶等提煉工作，終于得到僅僅１００毫克的光說純氯化鐳。它的放射性強(qiáng)大得令人吃驚，竟是鈾鹽的二百萬倍！把它放在玻璃瓶里，玻璃瓶就放出紫色的熒光，它也能使金剛石、紅寶石、螢石、硫化鋅、鉑氰化鋇等發(fā)出磷光。他們對鐳的原子量進(jìn)行了初步測定，大約是２２５，從而確定了它在周期表中處于ⅡＡ族鋇的下面。
�。保梗埃衬辏对拢玻等眨常稓q的瑪麗·居里夫人在巴黎大學(xué)通過了博士論文答辨，論文題目是《放射性物質(zhì)的研究》。這年１１月，英國皇家學(xué)會授予居里夫婦載維金質(zhì)獎?wù)�。１２月１０日居里夫婦和貝克勒一道榮獲這一年的諾貝爾物理學(xué)獎，分享獎金。
１９１０年，居里夫人和法國化學(xué)家德比爾納（Debierne,A.1874-1949）合作，通過電解氯化鐳取得了金屬鐳，研究了它的性質(zhì)。１９１１年，居里夫人獲得了諾貝爾化學(xué)獎。全世界只有為數(shù)極少的幾位科學(xué)家兩次獲得諾貝爾獎，居里夫人是其中唯一的女科學(xué)家。
瑪麗·斯克洛多芙斯卡１８６７年１１月７日出生沙俄統(tǒng)治下的華沙，當(dāng)時波蘭已經(jīng)亡國一百多年了。她少年時就有強(qiáng)烈的愛國思想，在青年時代又愛上了科學(xué)，決心要以科學(xué)振興祖國，為波蘭爭光。她于１８９１年來到巴黎求學(xué)，先后以優(yōu)異的成績獲得數(shù)學(xué)和物理學(xué)碩士學(xué)位，１８９５年與已是物理學(xué)教授的居里結(jié)婚，結(jié)成了一對后來非常著名的科學(xué)伴侶。從１８９８年６月起居里決定和瑪麗合作共同探索瀝青鈾礦中的新的放射性元素，他們的親密合作一直持續(xù)了八年。１９０６一天居里在大街上被載重馬車撞倒，車輪奪去了他的生命。居里夫人悲痛欲絕，幾乎神經(jīng)失常。經(jīng)過長期療養(yǎng)后剛剛康復(fù)，她就以驚人的毅力，不僅擔(dān)負(fù)起撫養(yǎng)兩個女兒的家庭重?fù)?dān)，承擔(dān)了居里在巴黎大學(xué)的教授席位，而且為放射科學(xué)的建立和發(fā)展又作出了重大貢獻(xiàn)，從而獲得了１９１１年諾貝爾化學(xué)獎。鐳的發(fā)現(xiàn)在科學(xué)界引發(fā)了一場革命，居里夫婦的工作是原子能應(yīng)用研究的開端。但居里夫人不僅是有重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家之一，而且是一位高尚無私的人。當(dāng)時鐳的價格十分昂貴，但居里夫人甘于過著簡樸的生活，她毫無保留地公布了鐳的提煉方法，沒有申請專利。正如她所說“鐳不應(yīng)該使任何人發(fā)財(cái)，鐳是化學(xué)元素，應(yīng)該屬于大家”。她所獲得的巨額獎金，也幾乎全部用于接濟(jì)窮苦的學(xué)生，或支援了科學(xué)團(tuán)體。１９３４年７月４日，居里夫人在長期患惡性貧血白血病后與世長辭。醫(yī)生的證明是：“奪去居里夫人生命的真正罪人是鐳”。她把自己的一生獻(xiàn)給了科學(xué)事業(yè)。
四、α、β、γ三種射線的發(fā)現(xiàn)
居里夫婦曾發(fā)現(xiàn)，鐳發(fā)出的射線有兩種。１８９８年，出生于新西蘭在劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室工作的青年物理學(xué)家盧瑟福（Rutherford,E.1871-1937）開始投入放射性的研究工作。他用強(qiáng)磁鐵使鈾射線偏轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)射線分為方向相反的兩股，這表明它至少包含有兩種不同的射線，一種非常容易被吸收，稱為α射線；另一種具有較強(qiáng)的穿透力，稱為β射線。１９００年法國人維拉德（Villard,P.1860-1934）觀察到，鐳除了上面兩種射線之外，還存在著第三種射線，它不受磁場的影響，與Ｘ射線非常類似。在此之前，盧瑟福已于１８９８年發(fā)現(xiàn)一種比α和β射線穿透力更大的射線存在，這就是維拉德１９００年所確認(rèn)的這種射線。后來盧瑟福把它稱為γ射線，并于１９１４年確定了它是一種波長比Ｘ射線更短的電磁波。貝克勒１８９９年發(fā)現(xiàn)β射線在磁場中偏轉(zhuǎn)的方向與陰級射線相同。居里夫人證明它荷負(fù)電。１９００年貝克勒測定了它的荷質(zhì)比，確認(rèn)β射線就是電子流。為了揭示α射線的本質(zhì)，盧瑟福作了多年的努力。１９０２年，他用強(qiáng)磁場使射線發(fā)生的偏轉(zhuǎn)，證明了它是帶正電荷的粒子流，這種粒子被稱為α粒子。１９０６年他測定了α粒子的荷質(zhì)比，證明它的數(shù)量級與氫或氦離子相同，但當(dāng)時的實(shí)驗(yàn)精度還不能分辨出它帶一個還是兩個電荷。１９０７年盧瑟福到英國曼徹斯特大學(xué)任教授后，和年輕的德國物理學(xué)家蓋革（Geiger,H.1882-1945)一起工作，利用他發(fā)明的計(jì)數(shù)管和克魯克斯創(chuàng)造的閃爍計(jì)數(shù)法，計(jì)數(shù)了一克鐳一秒鐘內(nèi)放出的α粒子數(shù)，測量了從鐳源得到的總電量，從而計(jì)算出每個α粒子帶有兩個單位電荷。盧瑟福由此推測出α粒子是帶有兩個正電荷的氦離子。盧瑟福又和合作者拍攝了α粒子的光譜線，證明它和氦的光譜線一樣，由此判定，α粒子是氦離子。
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