瑞利判据,半导体材料行业专题研究

瑞利对人类最大的贡献是什么?
瑞利在科学史上距离牛爱麦等伟人有不少差距,也没有划时代的发现发明,但作为剑桥大学卡文迪许实验室主任、诺奖获得者,他还是有很多干货的!我们以下列举一些最有名的:一、瑞利散射天空为什么是蓝色的?自古以来有很多解释,比较有名的是大海的蓝色映射到了天空 。这显然不可信,内陆地区天空的蓝色并不因为距离海洋太远而比海岸边少一点的 。
到了瑞利这里,他发现由于介质中分子质点不停的热运动,从而产生一种分子散射,这被叫做“瑞利散射” 。瑞利散射在光通过透明的固体和液体时都会发生,但以气体最为显著 。瑞利更是指出:瑞利散射光的强度和入射光波长λ的四次方成反比 。显然,波长较短的蓝光比波长较长的红光更易产生瑞利散射 。人类终于知道蓝天的奥秘了!二、瑞利波瑞利还预言了“瑞利波”的存在,这个比较专业,原理是在地表和浅层,粒子运动是逆行的 。
在地震中,“瑞利波”的摧毁力相当巨大,因此是地震学中的主要研究对象 。三、瑞利金斯线为了解释黑体辐射,瑞利和金斯从经典物理学的能量均分定理,推导出了一个瑞利-金斯定律 。当这张图画到纸面上,发现它与实验数据不相符,在高频波段,能量会趋向无穷大,这被称作“紫外灾难” 。开尔文勋爵也指出:完美的物理大厦已经建成,除了两朵小乌云,“紫外灾难”就是其中之一 。
【瑞利判据,半导体材料行业专题研究】后来,普朗克用神奇的量子论解决了这个灾难,量子力学诞生了!在这个过程中,瑞利的贡献是通过自己的努力发现了问题在哪 。四、发现新元素以上都是前戏,瑞利获得诺奖的贡献乃是因为他发现了新元素 。关于这一点,我们在下面大书特书一下:话说19世纪初,在苏格兰化学家汤姆逊主编的《哲学年鉴》上发表了一篇文章,出自一位年轻的英国化学家普劳特 。
文章指出:各种气体的密度精确地是氢气密度的整数倍,他推测氢原子可能是各种元素的“元粒子” 。这被称为“普劳特假说”,也被作为原子论的基础之一 。瑞典大牛贝采尼乌斯举出氯气的例子,表示反对 。在当时,英国科学界相信“普劳特假说”,而欧洲大陆则拒绝接受 。1879年,电磁学大师麦克斯韦去世,剑桥大学卡文迪许实验室主任职位空缺,接替的是37岁的瑞利 。
这个人非常严谨,非常重视定量研究 。他首先想,如果连“普劳特假说”都证实不了,那化学家们使用的原子量都不能说是准确的,定量分析还有什么意义呢?因此,他决定从称量各种气体的密度开始,验证“普劳特假说” 。【第二任卡文迪许实验室主任:瑞利 。】瑞利先称最轻的气体:氢,然后是氧气 。他通过加热高锰酸钾、氯酸钾和电解水三种方法得到氧气,互相验证 。
经过十年的测定,他宣布氢和氧的原子量之比实际上不是1:16,而是1:15.882,为“普劳特假说”提供了反例 。接下来,他要去称量氮气的质量,那个时代的化学家都知道,空气里除了氧气和极微量的水蒸气、二氧化碳,剩下的就是氮气 。所以瑞利先让空气通过红热的铁屑或者铜片,去除氧气,再通过碱溶液,去除二氧化碳,最后通过浓硫酸,吸收水蒸气 。
瑞利称量了剩下的气体,密度为1.2572克/立方厘米,是氢气的13.984倍 。【瑞利和开尔文在一起 。】很简单是吗?是的 。完了吗?没有 。瑞利是一个特别严谨的人,和小学生做数学题要验算一样,他还得通过另一种方法来制取氮气,验证一下之前的结果 。他选择让氨气和氧气通过红热的铜丝,生成水蒸气和氮气,再用浓硫酸吸收剩余的氨和水蒸气,也可以得到纯净的氮气 。

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