量子物理核心發現者康普頓

2020-12-03 笑看科普吧

前面我們講了好多量子力學的創始人和貢獻者,今天我們再講一位極其重要的貢獻者康普頓。同樣康普頓出生在文化家庭,父親是哲學教授,哥哥是物理專家,受哥哥的影響走上了研究物理學的道路。他中學畢業後進入到了父親所在的學校伍斯特學院,他的父親是這裡的院長,在這裡培養了他嚴謹的科學態度勇於探索的科學精神,他以優異的成績畢業,畢業論文中已經提到了X射線的研究,研究生就讀於普林斯頓大學,他哥哥是這所學校的物理系主任,處處是後臺啊,21歲大學畢業進入普林斯頓,22歲就獲得碩士學位,24歲獲得博士學位,可以說他的求學生涯是一帆風順的。

博士畢業後他進入到明尼蘇達大學擔任物理講師,一年後轉到威斯汀豪斯電氣和製造公司(支持特斯拉交流電的公司)擔任研究工程師一幹就是兩年。期間有兩項著名的研究,一個是提出了電子有限線度的假設,另一個是關於決定磁化效應對磁晶體X射線反射的密度問題,他認為鐵磁性是由於電子本身的固有特性所引起的。1919年他開啟了三年的歐洲行,他在卡文迪許實驗室工作,在這裡他和盧瑟福、湯姆遜等人建立了真摯的友誼,也進行了Y射線散射實驗,不僅證實了格雷的研究成果,還為他後來的X射線散射實驗提供借鑑,也推動了他的新發現。

回國後的他立馬開始了對他在劍橋遇到的問題展開研究,他這次用X射線做散射實驗,發現散射後有兩種不同的波長,他給出的解釋是光子不僅有能量還有動量,這就是著名的康普頓效應,進一步證明了光的粒子性。他這以發現提出後遭到了好多科學家的挑戰,還好後來被證明。這一發現也解釋了電磁輻射與物質相互作用的規律,此時的他擔任華盛頓大學物理系主任。38歲時轉為研究宇宙射線,他又發現了逆康普頓效應。二戰期間他也積極參與原子物理的研究,論述了原子能在武器運用的潛力,推動了曼哈頓計劃的實施,退休後把曼哈頓計劃的研究成果彙編成一本書。70歲時因腦溢血死於加利福尼亞。

他的康普頓效應為量子力學拓寬了研究渠道,豐富發展了近代量子物理學,逆康普頓效應仍然是當下天文物理學的研究話題之一。

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