PDF《威耳逊云室的发明和霍秉权的改进 ！》

物理 物理学史和物理学家 威耳逊云室的发明和霍秉权的改进! 牙述刚!, # # 胡化凯$ (!# 广西民族学院电子与通讯工程学院# 南宁# ($# 中国科学技术大学科技史与科技考古系# 合肥# 摘# 要# # 英国物理学家 威耳逊是云室的发明者, 中国物理学家霍秉权对云室做了重要改进* 文章在介绍 威耳逊发明云室工作的基础上, 着重分析了霍秉权对云室的改进工作及其意义* 关键词# # 威耳逊, 发明, 云室, 霍秉权, 改进 0$1

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期 子径迹的重要仪器, 是由 威耳逊发明的, 但 是威耳逊发明的云室存在一些缺陷, 因此它并不适 用于观测宇宙线( 霍秉权对云室进行改进以后, 使它 的性能进一步完善, 应用范围得以拓展, 能够被用于 包括宇宙线在内的各种高能粒子的观测( +! 威耳逊云室的发明 威耳逊 +,&

- 年#月出生在苏格兰的一个农民 家庭里( +,,

, 年他获得剑桥大学的奖学金而成为 .( .( 汤姆孙的研究生( 云室的发明起源于他在实验室 中进行模拟日晕现象的实验研究( +,-% 年-月, 威 耳逊在苏格兰群山的最高峰尼维斯峰天文台观察到 日晕的瑰丽云景, 使他发生了极大的兴趣, 于是开始 致力于在实验中重现这种现象的研究( 他研制的第一个实验装置如图 + 所示 [#] , 它被 叫作膨胀测量仪( 使观测室 / 内的潮湿空气膨胀达 到过饱和状态就可以制造出人工云雾, 用光照射到 人工云雾上就能看到彩霞( 实验过程是通过玻璃管 '

上的阀

0 调节 / 中潮湿气体的体积,

1 是一个与 抽气机及容器

2 连接的真空室, 调节气阀

3 就可以 改变

2 中液面压强, 使/内气体膨胀达到过饱和状 态, 如果 / 内有凝结核, 即可产生云雾( 图+! 威耳逊研制的第一个实验装置― ― ―膨胀测量仪 威耳逊没有将自己的研究停留在对美好景色的 观赏之上, 而是对形成雾珠的凝结核产生了兴趣( 根 据当时人们的观点, 要使水蒸气凝结, 每颗雾珠必须 有一个尘埃为核心( 尘埃是唯一的凝结核吗?威耳 逊进行大量的实验后发现: 除去仪器中的尘埃后, 只 要膨胀比足够大, 云雾同样出现( 这说明除了尘埃 外, / 室中还有某种凝结核心存在( 他立即想到, 这 些凝结核会不会是带电的原子? +,-4 年秋, 伦琴发现了

5 射线( 威耳逊受导师 .( . 汤姆孙研究空气在

5 射线照射下的导电性的影 响, 他将膨胀测量仪产生云雾的部分改成如图 # 所 示的装置 [ ] , 用于观察

5 射线照射过饱和气体可能 产生的现象( 其工作原理为: 将混有水蒸气的洁净空 气注入

2 室, 用5射线管 '

照射水蒸汽使之电离, 然后用活塞 / 使室中气体的温度和压强在突然膨 胀过程中急剧下降, 从而产生过饱和蒸汽, 以离子为 凝结核的云雾立即出现( 这个实验证明了凝聚现象 是以离子为中心出现的( 此后, 威耳逊还用这个装置 研究了铀射线、 紫外线、 尖端放电以及其他方法在空 气中产生的凝结现象( 经过四年研究, 他总结出, 当 无尘空气的体积膨胀比为 +( #4 时, 一部分负离子开 始成为凝聚核心;