manbet手机版诺贝尔演讲(1903年5月2日

manbet手机版磁场中的光辐射

manbet手机版正如洛伦兹教授去年12月告诉你们的那样，在听到我们被授予伟大而非常光荣的荣誉后，我们立即着手研究如何最好地协调我们的两个讲座。manbet手机版很遗憾，我没能来听洛伦兹教授的讲座，但他能够从他的角度向你们报告目前的电子理论，只是简单地谈到了近年来我一直在做的实验研究。manbet手机版因此，我希望你们允许我强调这些实验性的调查。manbet手机版今天讲座的主题结合了物理学的两个领域，光和磁，它们的历史只能追溯到迈克尔·法拉第的时代。manbet手机版1845年，他奇妙地发现了光和磁之间的联系，这是他以不知疲倦的耐心和韧劲进行研究的结果。manbet手机版今天我们称这种连接为极化平面的磁旋转。manbet手机版法拉第成功地证明了光振荡发生的平面，一旦光沿着力的线穿过特殊的可磁化物体，平面就会旋转。manbet手机版法拉第自己称他的发现为光的磁化和磁力线的发光。manbet手机版他同时代的人并不理解这个名字，也许这个名字更符合他所寻找的东西，而不是他所发现的东西。manbet手机版终其一生，他的希望、欲望和渴望使他反复研究光、磁和电之间的联系。

manbet手机版法拉第实验室笔记本上记录的最后一个实验，表面上是他生命中的最后一个实验，表明了他的精神在多大程度上仍然占据着可能现象的边界区域。

manbet手机版1862年3月12日，法拉第在皇家研究所的实验室里进行了这个实验。manbet手机版他笔记本上的笔记虽然不太清楚，但毫无疑问，他试图用分光镜证明磁场对光源有直接作用。manbet手机版然而，结果是绝对否定的，法拉第在他的笔记本上写道:“无论是偏振光还是非偏振光，都没有丝毫的影响。”

manbet手机版也许正是由于这一观察结果，1870年9月15日，麦克斯韦在利物浦举行的英国学会会议上谈到火焰中的发光粒子时指出:“自然界中没有任何力量能够改变它们的质量或振荡周期，哪怕是非常微小的改变。”这句话出自电磁光理论创始人之口，而且说得如此激烈，一定会让当今的物理学家感到惊讶。

manbet手机版我把光源暴露在磁力之下，并不仅仅是出于矛盾的精神。manbet手机版我是在研究克尔发现的磁镜对光反射的影响时产生这个想法的。

manbet手机版在把发光气体的光分解成非常精细的细节的问题上，牛顿和弗劳恩霍夫的简单的玻璃棱镜是没有用的，物理学家不得不求助于我们欠罗兰的极好的帮助:凹光栅。manbet手机版大多数物理研究所都拥有这种抛光的金属镜子，上面有大量的凹槽，比如5万个10厘米宽的凹槽，是用钻石刻出来的。manbet手机版一束复合光不再以普通方式被衬里的表面反射;manbet手机版相反，每一种特殊的光都有自己的路径。

manbet手机版当然，光源必须受到很大的限制，才能使与各种光相对应的大量光束分别出现。manbet手机版这是通过将光源置于带有线性狭缝的不透明屏幕后来确保的。manbet手机版产生的光谱图像可以被观察到，从线缝图像的位置和强度，我们可以确定被研究光中不同种类的光是如何根据振荡周期和强度分布的。manbet手机版罗兰光栅的另一个主要优点是，它现在不再是在平面上刻划，而是在半径为3米的球形凹面上刻划，因此不需要插入透镜，发光线就能产生真实的图像。manbet手机版此外，摄影技术使固定这些图像成为可能，现在为我们提供了观测到的每个光谱的永久记录，这些光谱可以随时测量出来。

manbet手机版当我们用罗兰光栅研究著名的本生钠火焰时，我们看到的光谱主要由两条分开的尖锐的黄线组成，在我们的光栅中，它们彼此相距约1毫米。manbet手机版我们看到钠辐射由两种光组成，它们的振荡周期彼此之间只有很小的差别(千分之一)。manbet手机版我们只把注意力集中在这两行中的一行。

manbet手机版现在我必须请你跟我去莱顿大学物理研究所。manbet手机版1896年8月，我把钠火焰放在一个强电磁铁的两极之间，使它受到很大的磁力。manbet手机版我又用罗兰镜研究了火焰的辐射，观察的方向与力的方向垂直。manbet手机版在没有磁力作用的情况下，每条线都非常清晰，现在都变宽了。manbet手机版这表明，火焰不仅辐射了原始的振荡，而且还辐射了其他振荡周期较大和较小的振荡周期。manbet手机版然而，变化非常小。manbet手机版在一个容易产生的磁场中，它相当于两条钠线之间距离的三十分之一，比如说十分之二埃，物理学家们总会想起我尊敬的同事的父亲所做的有价值的工作。

manbet手机版我们真的成功地改变了振动的周期吗?正如我刚才提到的，麦克斯韦认为这是不可能的。manbet手机版还是由于某种或多种因素的干扰，导致了结果的扭曲?manbet手机版可以提到其中几个。

manbet手机版我们对结果表示怀疑。manbet手机版我们研究了光源在磁力方向上的作用，我们在磁极上穿孔;manbet手机版但即使在磁力线的方向上，我们发现我们的结果也得到了证实。manbet手机版我们还研究了相反的现象，即钠蒸汽对光的吸收，这也满足了我们的预期。manbet手机版然后我们问，不同的物质有不同的行为方式吗?manbet手机版当磁力提高到可达到的最大值时会发生什么?manbet手机版同一物质的不同线是如何运动的?manbet手机版但在这些问题得到解答之前，理论开始占上风。

manbet手机版事实上，我能够用实验来验证我尊敬的老师兼朋友洛伦兹教授关于光学和电学现象理论的一些结论。manbet手机版这一理论假设所有物体都含有带电质量的小粒子，即“电子”，并且所有的电子和光学过程都是基于这些“电子”的位置和运动。manbet手机版光的振荡是由“电子”的振动引起的。manbet手机版在洛伦兹理论的基础上，如果我们把自己限制在一条光谱线上，就足以假设每个原子(或分子)包含一个移动的电子。

manbet手机版现在，如果这个电子从它的平衡位置被位移，一个与位移成正比的力将它像钟摆一样恢复到静止的位置。manbet手机版在这个模型中，电子用红球表示，磁力的方向用箭头表示。manbet手机版现在，这样一个电子的所有振荡运动都可以被认为是被分裂成力，两个垂直于这个方向的圆振荡以相反的方向旋转。manbet手机版在没有磁场的情况下，所有这些振荡的周期都是相同的。manbet手机版但是一旦电子暴露在磁场的作用下，它的运动就会改变。manbet手机版根据众所周知的电动力学定律，在磁场中运动的电子受到一个垂直于电子运动方向和磁场方向的力的作用，这个力的大小很容易确定。manbet手机版这里的直线振荡不受磁场的影响，周期不变;manbet手机版另一方面，两个圆振动受到与半径平行的新力的作用，使原中心力增加或减少。manbet手机版在第一种情况下，振荡周期减少，在第二种情况下，振荡周期增加。

manbet手机版现在很容易确定这种类型的电子运动将导致的光运动。

manbet手机版让我们首先考虑在一个方向运行时会发生什么manbet手机版垂直于力线manbet手机版．manbet手机版这三个电子运动对应着三个电振荡，或者用电磁光理论来说就是三个不同周期的光振荡。manbet手机版这样光源就会发光manbet手机版三个manbet手机版-颜色光代替原来的manbet手机版一个manbet手机版颜色的光。manbet手机版因此，当我们将光源置于磁场中时，我们将看到三条独立的谱线，而不是一条非偏振谱线。manbet手机版电子振荡的不同方向影响发射光的偏振态。manbet手机版中间分量的光与力线平行振荡，外部分量的光与力线垂直振荡。

manbet手机版我马上会给你们看一条线，作为一个例子，它实际上显示了洛伦兹教授理论假设的这种行为。

manbet手机版但让我们先考虑一下光线manbet手机版与力线平行manbet手机版．manbet手机版为此，我将旋转模型，使箭头指向您的方向。manbet手机版电子的相反的圆形振荡激发了两个以相反方向旋转的圆偏振射线，一个具有比原始谱线更长的振荡周期，另一个具有比原始谱线更短的振荡周期。manbet手机版原始谱线在磁场作用下分裂成两个方向相反的圆极化分量。manbet手机版光源发出manbet手机版两个manbet手机版颜色的光。

manbet手机版现在我想向你们展示两张用罗兰光栅拍摄的放大照片。manbet手机版＊manbet手机版这些线是镉线。manbet手机版在图片的前半部分，你可以看到不变的直线，在第二个直线振荡中，在磁力改变的磁力线的一半的方向上发生了振荡，所谓的三重态，我们在垂直于力线的方向上看到。

manbet手机版其次，我将在力的方向上为你们投射出一条镉线。manbet手机版图片的前半部分是没有变化的线，后半部分是磁力产生的双线或双线。

manbet手机版你可以看到，洛伦兹教授的理论所带来的结果在这些案例中被观察证实得多么美妙。manbet手机版然而，我应该指出，由于振荡周期的变化极小，起初在观察该理论所预测的现象时遇到了一些困难。

manbet手机版我刚才说过，变化非常小;manbet手机版但可以说，它出乎意料地大。manbet手机版光谱线的磁解理取决于电子的电荷大小，或者更准确地说，取决于电子的质量和电荷的比例。manbet手机版让我们看看这些观察告诉我们什么。manbet手机版当洛伦兹教授在1895年发表他的理论时，没有可用的数据来估计激发光的粒子的质量和电荷之间的比率，在这个理论中，这个比率没有定义。manbet手机版我们现在可以从谱线的磁分裂的大小来计算这个比率:它是10^{manbet手机版7}manbet手机版每克cg.s.单位，即使对物理学家来说也是一个巨大的数字，因为它是从氢原子电解现象中得到的类似数字的1000倍。manbet手机版这就使得物理学家很可能认为，在发光粒子中，只有大约1/1000的原子在振动，而原子的主要质量实际上保持不变。manbet手机版发现振荡电子与电解离子之间不完全相同;manbet手机版如果是这样，光谱线的分裂就只有观测到的千分之一，那么我今天就不会有荣幸在斯德哥尔摩向你们讲话了。

manbet手机版现在还必须回答一个进一步的问题，即，振荡粒子是带正电还是带负电?

manbet手机版我们观察了磁力线方向上的双态，并研究了极化的符号。manbet手机版然后我突然解决了这个问题:振荡电子是manbet手机版消极的manbet手机版起诉。manbet手机版我们现在知道，阴极射线可以发生在充满高度稀薄气体的管中，是具有相同高电荷/质量比的负极粒子。manbet手机版我们可以得出结论，在光源中振动的物体与在阴极射线中运动的物体是一样的。

manbet手机版我们很难不回想起法拉第基本工作的两个标题:“光的磁化”和“力线的照明”，它们对我们来说几乎是预言，因为我们现在已经看到，光实际上是可以磁化的，而且根据阿伦尼乌斯教授的理论，我们在自然界中，在北极光中，有一个例子，从太阳逃逸的电子照亮了地球的磁力线。

manbet手机版大自然给我们所有人，包括洛伦兹教授，惊喜。manbet手机版很快就发现，对于只将行分割为三联的规则，有许多例外。manbet手机版法国物理学家科努也许是第一个观察到，与基本理论相反，在某些情况下，分裂成四条线，即四联体发生。manbet手机版在其他情况下，可以观察到分成五、六甚至九行。manbet手机版在铁的丰富谱线中，我们发现了一整套不同形式的选择。manbet手机版很快，许多物理学家开始在这个扩展的领域工作;manbet手机版我只需要提到贝克勒尔、科顿、迈克尔逊、普雷斯顿、里吉、朗格和帕琛。manbet手机版如果我有更多的时间，我很乐意更详细地处理最后提到的调查人员的工作。manbet手机版然而，现在我必须局限于我自己为你们展示的镉线，它被分割成四条线，以及汞线的底片，它被分割成九条线，为此我要感谢朗格教授。manbet手机版但是，尽管这种非常复杂的分裂，即使使用更大的辅助工具，洛伦兹基本理论中假设的振荡分为三组，两组垂直于力线，一组平行于力线，仍然有效，正如这张nonet的照片所示。

manbet手机版很自然，在我成功地将线条分开后不久，我也应该研究不同的线条在这方面的表现。manbet手机版通过研究锌线，我很快就能证明，一种物质的不同线的分裂存在很大的差异。manbet手机版在属于不同系列的线中发现了特别大的差异，这些差异的发现要归功于您的同胞里德伯格教授，特别是凯泽教授和朗格教授的清晰的研究。

manbet手机版我发现在不同级数的线中有很大的差异，分裂似乎与基本理论的假设相反，以振荡频率的尺度表示，是manbet手机版不manbet手机版在同一磁场中的所有直线都是一样的。manbet手机版根据洛伦兹的理论，我们可以得出结论，并非所有电子的电荷/质量比都是相同的。

manbet手机版现在我想谈谈三个不同的现象，第一个是我无法观察到的现象，第二个是我几乎无法证实的现象，第三个是一个令人惊讶的现象。

manbet手机版目前所讨论的结果都与线谱有关;manbet手机版但在许多物体中，我们也知道带谱的存在。manbet手机版这里发现了一个区别:碘蒸汽或溴蒸汽作为吸收介质在低温下所显示的带谱在磁场中保持不变;manbet手机版我个人一直无法改变哈塞尔伯格教授给我们的关于溴和碘蒸汽的吸收光谱的极其精确的图像，即使在最强的磁场下也是如此。

manbet手机版我们感谢Voigt教授在Göttingen提供磁光现象的综合理论。manbet手机版正如初等理论所假设的那样，你们今天看到的三重态是绝对对称的。manbet手机版现在，根据他的理论，福格特教授能够预测，作为行动的结果manbet手机版弱manbet手机版磁力不对称会发生。manbet手机版根据他的说法，两个外部组件应该有不同的光强度，并且与中心线的距离也不同。manbet手机版在铁，锌和镉的情况下，我能够观察到两种不对称;manbet手机版然而，由于它们非常小，我无法在投影仪中演示这些现象。

manbet手机版然而，另一种现象更引人注目，它会让你对福格特理论的范围有所了解。manbet手机版在这种现象中，法拉第极化面的磁旋转和光谱线的磁分裂是紧密联系在一起的。

manbet手机版在所有气体中，极化平面的旋转都非常小，在钠蒸汽中也是如此。manbet手机版正如马卡鲁索和科尔比诺所发现的，只有在那些靠近蒸汽吸收带的颜色的情况下，旋转才非常大，大约是180°，而且旋转发生在manbet手机版积极的manbet手机版方向，激励磁铁的电流方向。

manbet手机版吸收带内的旋转呢?

manbet手机版Voigt教授能够预测，在高度稀薄的蒸汽的情况下，在双重态的两个组分之间的区域内，旋转必须是负的，即与带外的方向相反，而且非常大。manbet手机版我很高兴在钠蒸汽实验中证实了这一理论发现。manbet手机版如果蒸汽高度稀薄，在双态线之间非常强的场中的旋转可以上升到-400°。

manbet手机版为了给你们一些旋转分布的概念，我将给你们看两个与这个研究有关的底片。

manbet手机版磁场是manbet手机版不manbet手机版设置。

manbet手机版两条深色的垂直线是钠蒸汽的吸收线，即著名的d线。manbet手机版它们之所以这么宽，是因为水蒸气非常密集。manbet手机版水平带是干涉带，是用特殊装置产生的。manbet手机版它们表示振荡方向相同的点。manbet手机版每个连续波段的振荡方向相差180°。

manbet手机版现在只要磁场设置好我们就能得到投影的图像。manbet手机版在每条d线的每一侧，带子都弯曲了manbet手机版向上manbet手机版，距离越小，因为在频带附近的旋转增长非常快，在频带附近几乎达到180°。manbet手机版在波段内，只有模糊的波段是可见的。

manbet手机版一旦蒸汽高度稀薄，这种现象就变得清晰得多。manbet手机版包围组分的条带manbet手机版上升manbet手机版像以前一样。manbet手机版然而，与此同时，内层带开始脱离;manbet手机版它有manbet手机版下降manbet手机版，旋转是负的。manbet手机版在我们的第三张图中，其中一条d线的旋转大约是-90°，而另一条则更加模糊，旋转大约是-180°。

manbet手机版简要地总结一下根据洛伦兹理论所描述的试验结果，我们可以这样说:在我们至多推测存在电的几千个点上都有电存在，这一论断得到了有力的支持。manbet手机版无数的电粒子在每一个火焰和光源中振荡。manbet手机版事实上，我们可以假设每个热源都充满了电子，这些电子将继续无休止地振荡。

manbet手机版所有这些电子都在发射出的射线上留下印记。manbet手机版我们可以希望，对辐射现象的实验研究将为我们提供有关一个新领域的有用数据，即洛奇所说的原子天文学，它由原子和电子组成，而不是由行星和世界组成。

manbet手机版我认为自己很幸运能够为这项工作做出贡献;manbet手机版瑞典皇家科学院对我的工作表现出的极大兴趣和对我过去的成功所给予的认可，使我相信我没有走错路。

manbet手机版*在演讲过程中放映了许多幻灯片。