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科学人物:尤金·戈尔德斯坦(Eugen Goldstein)——质谱技术的奠基者与阳极射线的发现

已有 1071 次阅读 2024-2-1 16:50 |个人分类:地球科学|系统分类:人物纪事

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简介:尤金·戈尔德斯坦(Eugen Goldstein,1850年9月5日出生于普鲁士的格莱维茨,1930年12月25日逝世于柏林)是一位德国物理学家,以其在气体中的电学现象和阴极射线方面的研究而闻名;他还被认为是发现了阳极射线的功勋者。戈尔德斯坦在布雷斯劳大学(现在是波兰的弗罗茨瓦夫)学习,并于1881年获得博士学位。他的职业生涯主要在波茨坦天文台度过。他主要关注于中到高真空中的电气放电现象。在1886年,他发现了他称之为沟槽射线,也称为阳极射线的现象;这些是带正电荷的离子,它们被加速并穿过一个真空管中的穿孔阴极。他还对阴极射线的研究做出了巨大贡献;在1876年,他展示了这些射线可以投射出清晰的阴影,并且它们垂直于阴极表面发射。这一发现导致了凹面阴极的设计,以产生集中或聚焦的射线,这成为许多实验的基础。(大英百科全书)

尤金·戈尔德斯坦(Eugen Goldstein)是一位德国物理学家。他是早期放电管的研究者,发现了阳极射线后被称为沟槽(canal)射线,是因为这些射线通过阴极上的细小通道或孔(英文为"canal")而产生。尤金·戈尔德斯坦发现了这种现象,并将这些通过通道发出的阳极射线称为沟槽射线,因为它们的行为与沟槽类似,沿着特定路径流动。这种命名反映了当时对这种现象的描述和理解,沟槽射线的研究也为质谱技术的发展提供了重要基础。后来被确定为气态中的正离子,包括氢离子。他是小提琴家米哈伊尔·戈尔德斯坦和鲍里斯·戈尔德斯坦的曾祖父。

戈尔德斯坦于1850年出生在上西里西亚的格莱维茨,现在的波兰格利维采,出生在一个犹太家庭。他在布雷斯劳学习,并后来在柏林在赫尔姆霍兹的指导下学习。戈尔德斯坦于1878年至1890年在柏林天文台工作,但他的大部分职业生涯都在波茨坦天文台工作,他在1927年成为天体物理部门的负责人。他于1930年去世,并被埋葬在柏林的魏森塞墓园。

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在19世纪中叶,尤利乌斯·普卢克(Julius Plücker)研究了放电管(克鲁克斯管)发出的光和磁场对荧光的影响。后来,1869年,约翰·威廉·希特霍夫(Johann Wilhelm Hittorf)研究了从负极电极(阴极)延伸出的能量射线的放电管。当这些射线击中管壁时,它们会产生荧光,并且当它们被固体物体中断时,它们会投下阴影。

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在19世纪70年代,戈尔德斯坦进行了自己的放电管研究,并将他人研究的光发射命名为阴极射线。他发现了阴极射线的几个重要性质,这些性质有助于后来将其识别为第一个亚原子粒子——电子。他发现阴极射线垂直于金属表面发射,并携带能量。他试图通过克鲁克斯管发出的荧光中谱线的多普勒位移来测量它们的速度。

1886年,他发现了带有穿孔阴极的管也在阴极端发出荧光。戈尔德斯坦得出结论,除了已知的阴极射线外(后来被认为是从带负电阴极向带正电阳极运动的电子),还有另一种向相反方向传播的射线。由于这些后者的射线通过阴极上的孔或通道,戈尔德斯坦将它们称为沟槽射线。它们由正离子组成,其身份取决于管内残留气体。后来,赫尔姆霍兹的另一位学生威廉·温(Wilhelm Wien)对沟槽射线进行了广泛的研究,随着时间的推移,这项工作成为质谱的基础之一。

具有最大电荷质量比的阳极射线来自氢气(H2),由H+离子组成。换句话说,这条射线由质子组成。戈尔德斯坦对H+阳极射线的研究显然是质子的首次观察,尽管严格来说,可以争论说是温测量了质子的电荷质量比,并应该归功于其发现。

戈尔德斯坦还使用放电管研究了彗星。放置在阴极射线路径上的物体,如玻璃球或铁球,会产生向侧面发出的次级发射,以一种类似彗星尾巴的方式向外闪耀。有关图片和更多信息,请参见Hedenus的工作。

资料来源:维基百科

链接:https://en.wikipedia.org/wiki/Eugen_Goldstein

Notes and references[edit]

  1. ^ "Eugen Goldstein"Encyclopædia Britannica. Retrieved 2 September 2022.

  2. ^ C. E. Moore; B. Jaselskis; A. von Smolinski (1985). "The Proton" (PDF)Journal of Chemical Education62 (10): 859–860. Bibcode:1985JChEd..62..859Mdoi:10.1021/ed062p859. Archived from the original (PDF) on 2007-02-05.

  3. ^ E. Goldstein (May 4, 1876) "Vorläufige Mittheilungen über elektrische Entladungen in verdünnten Gasen" (Preliminary communications on electric discharges in rarefied gases), Monatsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin (Monthly Reports of the Royal Prussian Academy of Science in Berlin), 279-295.

  4. ^ M. Hedenus (2002). "Eugen Goldstein and his laboratory work at Berlin Observatory". Astronomische Nachrichten323 (6): 567–569. Bibcode:2002AN....323..562Mdoi:10.1002/1521-3994(200212)323:6<567::AID-ASNA567>3.0.CO;2-7.



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