X射线的“潜能研发者”

作者: 夏点

X射线是一种波长范围在0.01纳米到10纳米之间的电磁辐射形式,频率很高,具有很强的穿透能力,能透过许多对可见光不透明的物质,可用于医学成像诊断和治疗。由于X射线波长很短,因此能产生干涉、衍射现象。X射线的这种衍射现象对研究金属和合金的晶体结构具有重大的应用价值,可谓X射线的一大“潜能”。威廉·劳伦斯·布拉格是最早的X射线衍射研究者。那么,他是怎样走上这条研究之路,

从治伤中受到启发

布拉格于1890年3月31日出生在澳大利亚阿德莱德。在很小的时候,布拉格就对各种事物充满好奇心,常常问这问那,尤其是对科学和数学表现出强烈的兴趣。父亲为了满足布拉格的好奇心,在他5岁时,就把他送进了学校。

可惜刚上学不久,布拉格就从三轮车上掉下,摔伤了手臂。母亲带着他四处求医都不见好转。当时,布拉格的父亲亨利·布拉格在阿德莱德大学当数学物理教授,善于思考问题,他发现医生们在医治布拉格的手伤时,只是凭猜测而治,对受伤部位并没有确切的了解,父亲想如果能看到皮肉里受伤的骨头,问题一定会迎刃而解。

就在这个时候,父亲了解到威廉·伦琴对X射线的最新研究,于是决定使用X射线来检查布拉格的手臂。很快,医生就找到了布拉格手伤的症结所在。就这样,布拉格成为澳大利亚有记载以来的首次在外科医学中使用X射线的受益者。

在医治的过程中,布拉格对能“看透”皮肉的X射线充满好奇,不断地问:“爸爸,这是什么?它为什么能看到皮肉里的骨头呢?”

“等你长大了自己去探究吧!”父亲不知道要怎样讲解,才能使一个5岁的孩子懂得X射线深奥的工作原理,于是他把希望寄托在未来。

听了父亲的话,布拉格受到启发,下定决心好好学习,将来一探究竟。在学习中,布拉格表现很优异,14岁便考入阿德莱德大学就读。

X射线的“潜能”

获得学位后,布拉格随父亲去英国考取了剑桥大学三一学院。这时,以德国物理学家劳厄为首的研究团队通过实验证实了X射线与晶体相遇时能发生衍射的现象。

“X射线衍射是一种什么现象?”消息很快传到布拉格耳中,还是研究生的他再也无法抑制内心对科学的探究欲望,一头扎进了对X射线衍射的研究中。

父亲对布拉格的研究表示大力支持,并和他一起进入研究。通过实验,父子俩观察到X射线的衍射现象其实就是晶体的某些晶面“镜面发射”的结果。

“为什么是某些,而不是全部?这种衍射与什么有关呢?”紧接着,布拉格又产生了新的疑问。

就这样通过一步步探索,布拉格了解到晶体是由原子规则排列成的晶胞组成,不同原子散射的X射线相互干涉,而在某些特殊方向会产生强X射线衍射,衍射线在空间分布的方位和强度与晶体结构密切相关,从而揭开了衍射原理。为此,布拉格提出了作为晶体衍射基础的著名公式——布拉格方程。

紧接着,布拉格就想,为什么不好好利用这种衍射,开发它的潜能呢?终于,他想到既然这种衍射与晶体有关,何不就用它来测定晶体的结构呢?

说干就干,布拉格和父亲建立了一个晶体结构实验室,他们通过无数次的实验,终于成功测定了氯化钠、硫化锌及钻石等物质的晶体结构。

布拉格和父亲探测晶体结构的成果受到科学界极大的关注,他们在成果发表之后的第三年被双双授予诺贝尔物理学奖。当时,布拉格年仅25岁,成为了历史上最年轻的诺贝尔奖获得者,这个纪录至今未被打破。

威廉·劳伦斯·布拉格档案

威廉·劳伦斯·布拉格(1890—1971),出生于澳大利亚的物理学家,他拥有澳大利亚和英国双重国籍,因为发现了关于X射线衍射的布拉格定律,1915年与其父威廉·亨利·布拉格一同获得诺贝尔物理学奖。此外,他还先后获得各种荣誉奖章。

威廉·劳伦斯·布拉格经典语录

1.一个人的衣着好坏并不重要,重要的是内心世界的美好和善良。

2.漂亮的服饰并不能掩盖空虚的心灵,而具有远大志向的人,总能发出令人惊讶的光芒。