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一根螺杆带来的诺贝尔奖 精选

已有 7191 次阅读 2008-1-12 11:05 |个人分类:科研与教学|系统分类:科研笔记

磁性对光辐射现象的影响也叫塞曼效应,是荷兰物理学家彼得.塞曼(P.Zeeman)在1896年发现的。它是继法拉第效应和克尔效应之后又一项反映光的电磁特性的效应。塞曼效应更进一步涉及了光的辐射机制,因此被认为是继X射线之后物理学最重要的发现之一。塞曼效应及其电子论解释使得塞曼和洛伦茨(H.A.Lorentz)获得1902年分享诺贝尔物理学奖。
1862年法拉第试图测出火焰在强磁场作用下的光谱线变化,但没有观测到结果。塞曼分析了法拉第实验失败的原因,认为是实验仪器的分辨率不够。1896年,他得知莱顿大学有一个分辨率很高的凹面光栅,他决定利用这个工具重新做实验,很快发现光在磁场作用下的分裂现象。
塞曼实验中用到的最重要的仪器是凹面光栅,又称为罗兰光栅,是现代分谱学上最重要的实验工具之一。罗兰光栅的发明者是美国物理学家亨利·奥古斯特·罗兰。
亨利·奥古斯特·罗兰是约翰.霍普金斯大学的第一位物理学教授,美国物理学会的第一任主席,与麦克斯韦、赫姆霍兹和爱迪生等人有很好的个人交情,以其名命名的凹面光栅而著称于世。1882年,他开始制造“刻线机”(dividing engine),用这一工具来产生等间距的光栅。制造刻线机的主要技术难点是要制造一个高精度的螺杆。“所有研究这种机械的国家尽管作了一百多年的努力,可正是这一难题使他们都失败了。”罗兰解决了这一难题,其技术细节发表在大英百科全书第九卷“Screw”一文中。他的刻线机可以直接在凹面光栅上刻出大量衍射珊纹,在一毫米上能均匀刻上400-800条珊纹,其等距精度超过1/4000毫米。罗兰对科学的最主要的贡献是技术性的,但他非常强调基础研究的重要性。1883815,罗兰在美国科学促进会(AAAS)年会上做了题为“为纯科学呼吁”的演讲。该演讲的文字后发表在1883824出版的Science杂志上,并被誉为"美国科学的独立宣言"

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