诺贝尔奖获得者全书【1917】【物理学奖】(网络问题发重)
【获奖类别】物理学奖【获奖年代】1917年
【获得情况】 查尔斯·格洛弗·巴克拉（Charles Glover Barkla ）
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查尔斯·格洛弗·巴克拉（Charles Glover Barkla ）
1877年6月7日出生于英国兰开夏郡的威德内斯
1944年10月23日在爱丁堡逝世
【获奖理由】因发现元素的次级X射线标识谱而获奖
【研究成果】
当X射线照射到固体、液体或气体上时，都会引起两种完全不同的次级辐射：其一是微粒辐射，即电子发射；其二是次级X射线辐射。巴克拉对次级X射线辐射的本质作了最重要的和最详细的研究。他首先发现了次级X射线辐射存在两种不同的X射线：其中一种X射线的吸收系数、穿透本领等性质和入射X射线的相同，被认为是散射后的原X射线。这种散射后的X射线的强度随相对于入射X射线方向的不同而变化。通过对这种X射线强度分布的测量，巴克拉确定了一系列物质在不同条件下的总发射，从而近似地估计出一个原子中所包含的电子数。另一种次级X射线辐射是均匀的，其吸收系数与入射X射线无关，仅由被照射物质决定。巴克拉发现，每一种化学元素产生一种次级X射线辐射，因此，它可被看作是该元素的特征标志，巴克拉称其为标识X射线。巴克拉还发现，标识谱线被区分为两个不同的范围：K系列和L系列。K系列的穿透本领较强，L系列的穿透本领较弱。巴克拉成功地研究了从钙到铈的K系列和从银到铋的L系列。
次级X射线标识谱的发现，对现代原子结构概念的建立是非常重要的。自从X射线在晶体中衍射的发现提供了测量X射线波长的方法后，对K系列和L系列的进一步研究得到了有关原子内部结构的极为重要的结果：是原子的核电荷，而不是原子量，决定该原子在元素周期表中的位置，也就是说，原子的核电荷决定原子的化学属性。
【获奖感言】
巴克拉是第五位因研究X射线获得诺贝尔物理学奖的学者，在他之前有1901年获奖的伦琴，1914年的劳厄和1915年的布拉格父子。不到20年就有5位诺贝尔物理学奖获得者，占当时总数的四分之一以上，由此可见，X射线的研究成果在20世纪前20年中占有何等重要的地位。
爱丁堡大学的巴克拉从1902年起就研究X射线。他从X射线受物质的散射证明原子中的电子数大约等于该元素的原子量的一半。后来证明，这一结果对轻元素是相当正确的。巴克拉在研究中发现了X射线的偏振性，这对认识X射线的波动性有一定影响。人们知道，X射线的波动性是1912年德国人劳厄用晶体衍射实验发现的。在此之前，人们对X射线的本性众说纷纭。伦琴倾向于X射线可能是以太中的某种纵波，斯托克斯认为X射线可能是横向的以太脉冲。由于X射线可以使气体分子电离，J.J.汤姆孙也认为是一种脉冲波。
X射线是波还是粒子？是纵波还是横波？最有力的判据是干涉和衍射这一类现象到底是否存在。1899年哈加（H.Haga）和温德（C.Wind）用一个制作精良的三角形缝隙，放在X射线管面前，观察X射线在缝隙边缘是否形成衍射条纹。他们采用三角形缝隙的原因，一方面是出于无法预先知道产生衍射的条件；另一方面是因为在顶点附近便于测定像的展宽。他们从X射线的照片判断，如果X射线是波，其波长只能小于10-9cm。这个实验后来经瓦尔特（B.Walter）和泡尔（R.Pohl）改进，得到的照片似乎有微弱的衍射图象。直到1912年，有人用光度计测量这一照片的光度分布，才看到真正的衍射现象。索末菲据此计算出X射线的有效波长大约为4×10-9cm。
X射线还有一种效应颇引人注目。当它照射到物质上时，会产生二次辐射。这一效应是1897年由塞格纳克（G.M.M.Sagnac）发现的。塞格纳克注意到，这种二次辐射是漫反射，比入射的X射线更容易吸收。这一发现为以后研究X射线的性质作了准备。1906年巴克拉在这个基础上判定X射线具有偏振性（图17－1）。从X射线管发出的X射线以45°角辐照在散射物A上，从A发出的二次辐射又以45°角投向散射物B，再从垂直于二次辐射的各个方向观察三次辐射，发现强度有很大变化。沿着既垂直于入射射线又垂直于二次辐射的方向强度最弱。由此巴克拉得出了X射线具有偏振性的结论。根据X射线的偏振性，人们开始认识到X射线和普通光是类似的。巴克拉还对X射线的吸收和感光作用进行了研究，对这方面的知识作出了有价值的贡献。
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偏振性的发现对认识X射线的本质虽然前进了一大步，但仅靠偏振性还不足以判定X射线是波还是粒子，因为粒子也能解释这一现象，只要假设这种粒子具有旋转性就可以了。果然在1907年—1908年间一场关于X射线是波还是粒子的争论在巴克拉和亨利·布拉格之间展开了。亨利·布拉格根据γ射线能使原子电离，在电场和磁场中不受偏转以及穿透力极强等事实主张γ射线是由中性偶——电子和正电荷组成。后来他对X射线也一样看待，由此解释了已知的各种X射线现象。巴克拉则坚持X射线的波动性。两人各持己见，在科学期刊上展开了辩论，双方都有一些实验事实支持。这场争论虽然没有得出明确结论，但还是给科学界留下了深刻印象。巴克拉关于X射线的偏振实验和波动性观点可以说是后来劳厄发现X射线衍射的前奏。
巴克拉最重要的贡献是发现了元素发出的X射线辐射都具有和该元素有关的特征谱线（也叫标识谱线）。他第一个证明了X射线的二次辐射具有两种成分，一种是被散射的X射线未经改变的部分；另一种是因物质而异的荧光辐射。1909年，巴克拉和他的学生沙德勒（C.A.Sadler）进一步发现，标识谱线其实并不均匀，它可以再分为硬的成分和软的成分。他们把硬的成分称为K线，把软的成分称为L线。每种元素都有其特定的K线和L线。这些谱线的吸收率与发射元素的原子量之间近似有线性关系，却跟普通光谱不同，不呈周期性。
X射线标识谱线对建立原子结构理论极为重要。显然，X射线的标识谱是揭示原子结构的重要途径。所以，巴克拉的工作唤起了许多物理学家的关注和兴趣，特别是在玻尔原子模型理论发表之后。其中，莫塞莱（H.G.J.Moseley）作出的成果尤为重要。
莫塞莱是卢瑟福最年轻和最能干的一位合作者，1913年才26岁。他本来一直在研究β射线，被X射线研究的巨大成果和广阔前景所激励，主动地投入到X射线的标识谱研究之中。他采用亨利·布拉格X射线光谱仪，对一系列元素进行系统的分析，获得了非常简单的规律。
莫塞莱在“各种元素的高频光谱”一文，把九种元素——Ca，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni和Cu，在相同反射角的条件下拍摄到的X射线标识谱排列在一起，显示了明确的规律性。1914年莫塞莱进一步作了定量计算，得到了一个和巴耳末公式类似的公式，并且证明原子中的电子数正是元素周期表中的原子序数。这样，莫塞莱就在巴克拉的基础上对玻尔原子模型理论作出了有力的支持。
莫塞莱的工作深受物理学界的赞赏，可惜1915年他不幸死于欧洲战场。莫塞莱是一位非常有才华的实验物理学家，对标识X射线谱的研究作出了重大贡献。有人说，如果莫塞莱不是过早去世，他应该能够和巴克拉共享诺贝尔物理学奖。
【其它事件】
有一位叫做罗伯特·马克·弗里德曼（Robert Marc Friedman）的美国科学史教授，潜心研究诺贝尔奖（1950年以前的）档案20多年，写了一本叫做《权谋：诺贝尔科学奖的幕后》（上海科技教育出版社，2005年7月）的书——以诺贝尔物理学奖和化学奖这两个主要的科学奖为例，把那个一般被认为是公平、公正、权威、崇高的诺贝尔奖的幕后历史一一抖落了出来。该书因此被称作是“将诺贝尔奖请下神坛的惊世之作”。
《权谋》披露的诺贝尔奖评审中的另一种幕后操作是用诺贝尔奖表达一种政治主张或处理一种国际关系，哪怕是科学奖有时也被用作此种目的。1917年的物理学奖颁给了英国物理学家巴克拉（Charles Glover Barkla）就是出于这样的考虑。
巴克拉在X射线摄谱学方面的工作确实很有价值，但这些工作已经比较陈旧，而且是靠了别人尤其是新近在一战战场阵亡的莫塞莱的发展才变得重要。在当年与巴克拉并列的被提名人中有洛伦兹、普朗克、爱因斯坦、斯塔克这样的大腕级人物，而巴克拉只得到一票提名。这一票提名来自英国人卢瑟福——一位阿伦尼乌斯喜欢的人并想法让这位物理学家在1908年得了一个化学奖。卢瑟福没有加入到当时轰轰烈烈的反德宣传中去，这点让亲德的瑞典人比较欣慰；而德将鲁登道夫的军队刚刚在马恩河大败，德国已无法转败为胜，议和只是时间问题。所以为了对莫塞莱作些象征性的纪念——在巴克拉的评估报告中有一半篇幅在谈莫塞莱的工作，和在德国溃败之际对英国物理学界作出表扬，诺贝尔委员会不惜降低标准把奖给了巴克拉。这个奖被认为是“一个讨好英国人的奖”。在战后1920年的颁奖庆典中，巴克拉是唯一一个来自协约国的获奖人，虽然他在受奖演说中闹出了笑话，但他是瑞典皇家科学院处理国际关系中的一招好棋。
研究文献原文存放：
巴克拉 的讲演稿（Prize Lecture）已经上传到：
邮箱地址：[email]yljnoble@126.com[/email]
密码：yalvjiang
Charles Glover Barkla – Banquet Speech
Charles Glover Barkla's speech at the Nobel Banquet in Stockholm, June 1, 1920
Let me first say how much I regret that the British are not more fully represented at this celebration. When the invitation came to hand Professor Sir W.H. Bragg had already entered into several important engagements which could not conveniently be cancelled, and unfortunately Professor W.L. Bragg did not receive his invitation until too late to make preparations for the journey.
The Nobel Prize is without doubt the highest honour, the most coveted honour, which can be bestowed on a Scientist. There are of course very obvious reasons for this. It would be affectation on my part not to mention the monetary value of the prize; this is especially important at the present time, when rewards are given more than ever to those who can show the immediate practical results of their labours, and when those who seek knowledge and search after new methods are in danger of being left to pursue their course unrecognised and unheeded. Not only is the reward of great assistance to the scientist whose remuneration is slight; it impresses on 'the man in the street' as nothing else could, the importance of work being accomplished in a sphere far removed from his own. Further, the majority of honours are awarded with a definite and intentional bias in favour of scientists of certain nationality, whereas the Nobel awards are made without consideration either of social position or of nationality. Let me say what a unique position the Swedish Academy of Science holds among all the scientific societies of the world. It has the power such as no other body possesses, to put its stamp, - its hall-mark - upon the work of any investigator, indeed to put the stamp upon any man or woman and to mark him or her out as a person of undisputed eminence, a person whose name shall endure. This is a position of great responsibility. May I congratulate the Swedish Academy of Science on the impartiality which it has hitherto shown in its selections. The Nobel Prize is a truly international award.
So remarkable is this that even in Edinburgh people have asked if Barkla must not be a Swede, that he should receive this recognition in Sweden. Perhaps there is some excuse for this question in what appears to be the Scandinavian form of the name Barkla. I am afraid, however, I can't claim the possession of Swedish blood.
As an Englishman permit me now to say with what pleasure I learnt of the election of Professor Planck and Professor Stark to the Nobel Prizes for the years 1918 and 1919. I mention these because they have been most recently announced, and because the work for which the awards were made, being in my own particular field of science, is familiar to me. Planck's theory of radiation and Planck's constant are on every physicist's lips. Indeed it is impossible to deliver courses of lectures to university students without repeated reference to Planck's investigations. My relations with Professor Stark have been of a somewhat more personal nature. I think I can truly say that I owe almost as much to Professor Stark as to any man for the publicity given to my own work on Rontgen radiation. For it was at Professor Starck's invitation that I gave in the Jahrbuch der Radioaktivitat und Elektronik the first full and connected account of my investigations on Secondary Radiations. I am glad that Professor Stark's numerous and meritorious investigations have received the recognition which was their due.
I am happy to meet these distinguished Germans in this city so renowned for its hospitality. It is a privilege to visit such a city, to see its palatial buildings devoted to the study of science, and to meet its world-famous scientists - of whom I may specially mention Professor Arrhenius.
It seems to me that the Swedish Academy of Science may be qualifying for the Nobel Peace Prize. It recognises no nationality; it discourages unworthy national feeling and prejudice. We are all dwellers on this one small earth; we live one life, die one death; we have the same difficulties to contend with; we ought in common to fight the foes of ignorance and wrong.
I thank you again for your great kindness, and for a real Swedish welcome.
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