1904年诺贝尔物理学奖

1904年诺贝尔物理学奖

1904年的物理学奖得主，是英国科学家瑞利（Rayleigh）勋爵，获奖理由是气体密度的研究和发现氩。

瑞利（Rayleigh，1942—1919），出生于贵族家庭，年幼时聪慧过人，但体弱多病。青少年时期，他的身体状况一直不佳，甚至不能去上学，整天跟着家庭女教师学习。后来，他考取了剑桥大学三一学院，对文学产生了深厚的兴趣，一度想成为一名文学家。

瑞利的座右铭是：学问不能和财富相比，是绝对不能怎自私的。在取得了巨大的成就后，他丝毫没有争名夺利的虚荣心，曾经同著名的化学家拉姆赛相互谦让，都坚持说氩元素是对方发现的。瑞利就任皇家学会会长时，在全体大会上发现拉姆赛没有到场，却看到拉姆赛的一封长信，信中说他正忙于研究空气中的其他稀有元素，难以抽身赴会，先把研究进展情况做了报告。这使瑞利深受感动，直接宣读了拉姆赛的信，替代了准备好的就职演说。他们两人共同发现从空气中分享出来的氮里含有氩，这样一来，瑞利获得了诺贝尔物理学奖，拉姆赛于同年获得了诺贝尔化学奖。

瑞利在测定氮气密度的实验中，发现了一个奇怪的现象，从亚硝酸氨中得到的氮和从空气中得到的氮，两者密度不一样。前者为1.2505克/升，后者却为1.2572克/升，两者数值相关千分之几，小数点后第三位不相同。他认为，这一差异远远超出了实验的误差范围，一定有尚未查清的因素在起作用。为此，他先后提出几种假说解释这种现象。其中有一

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种是认为大气中的氮还含有一种同素异形体，就像氧和臭氧那样，这种同素异形体混杂在大气的氮之中，而从化学方法得到的是纯净的氮。两者的密度之差，说明这种未知的成分密度更大。瑞利依据臭氧的符号O3，将这种未知成分称之为N3。他在1892年的《自然》(Nature)杂志上发表了一篇文章，详细说明了这一现象。可是，论文发表后，并未引起人们的注意，只有化学家拉姆赛表示有兴趣和他共同研究这一问题。拉姆赛重复了瑞利的实验。

1895年，英国科学家H·卡文迪什在一个实验中，使用静电起电机激发容器中的空气使之氧化，结果不管激发的时间多长，总有一些气体残存而无法进一步氧化。遗憾的是他没有坚持探索下去，因而错过了新的发现。

瑞利在卡文迪什实验的基础上，改进了实验设备，利用一个感应线圈提供放电，这样来积聚足够的新气体并且检验它的性质。这是一个漫长的过程，需要足够的耐心与恒心。

与此同时，拉姆赛密切关注着瑞利的研究进展，他重复了瑞利的实验，并且使用更为快捷的化学方法使这种新成分离析，最终证实了瑞利的结果。他肯定N3并不是氮的同素异形体，而是一种特殊的从未观察到的不活泼的单原子气体元素，其原子量为39.95，在大气中约含0.93%。他们给这种新元素取名为“氩”，希腊文的愿意是“不活泼”。第一个惰性气体元素就这样被发现了，他们经历了10年的时间，付出了巨大的劳动，终于取得具有历史意义的重大成果。此后，拉姆赛在瑞利的协助下又发现了氦、氪和氖等其他几中惰性气体元素。

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获奖后，瑞利先后担任伦敦皇家学会会长和英国剑桥大学校长。他一生的成就颇丰，除发现氩以外，还提出了分子散射理论，得出了著名的瑞利散射定律。他与J.H.金斯一起，用经典的电磁理论及能量按自由度均分定理，解决了黑体辐射问题，提出了瑞利—金斯定律。他还创立了声学的数学理论，于1878年出版了《声学原理》。此外，他还是一位热心的教育家和科学普及大使，在当时的科学界享有崇高的声誉。

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