Антуан Беккерель – выдающийся ученый, исследователь, преподаватель, лауреат Нобелевской премии по физике. Наряду с Марией и Пьером Кюри – первооткрыватель радиоактивности. В его честь была названа единица измерения активности источника радиации в системе СИ (беккерель), а также радиоактивный минерал (беккерелит). Память ученого была увековечена не только в физике, но и в названиях некоторых космических объектов (хотя сам Беккерель не имел отношения к астрономии). Открытия Беккереля до сих пор изучаются и дополняются учеными.
Диссертация об особенности кристаллических тел и спектров поглощения в них
Тяга Антуана Беккереля к знаниям была неудивительна, так как его отец, равно как и его дед, были учеными-физиками, состояли в престижных научных организациях, к примеру, в Лондонском Королевском обществе и Парижской научной академии. Они передали будущему исследователю неуемное желание заниматься наукой. Примечательно то, что и его сын, Жан Беккерель, тоже стал физиком, только изучал не радиоактивные вещества, а свойства электромагнитного поля и оптику.
Открытия Антуана Беккереля
Вообще Беккерель был инженером по образованию, а физическими исследованиями занялся благодаря тому, что стал занимать руководящую должность в Академии наук, и спустя некоторое время после этого он блестяще защитил диссертацию об особенности кристаллических тел и спектров поглощения в них. Это событие было только началом научной карьеры Беккереля. Его следующим достижением стало получение поста руководителя физической кафедры в Национальном музее истории естествознания, а после — занятие должности главного инженера, чему поспособствовала еще в юности оконченная Национальная школа мостов и дорог.
Открытие радиоактивности
Значимое открытие Беккереля началось с исследования, которое проводил Вильгельм Рентген. Тот открыл новый вид лучей, названных впоследствии в его честь, источником которых была катодная трубка. Сам физик в то время работал над люминисцирующими веществами, и у него родилась догадка, что они, в связи со своим свечением, также могут испускать рентгеновские, либо другие подобного типа лучи.
Он провел такой эксперимент: под радиоактивные кристаллы уранил-калий сульфата ученый положил плотную бумагу, в которую была завернута фотопластинка. Первоначально ученый подразумевал, что эксперимент должен будет проводиться под солнечными лучами, но день, в который было назначено проведения опыта, был пасмурным, а потому материалы некоторое время просто пролежали в темноте. Тем не менее, уран все равно оставил нечеткие следы на чувствительной фотопластинке. Причиной были не рентгеновские лучи, а какое-то другое излучение, получившее впоследствии название «лучи Беккереля». Открытие стала революционным.
открытие радиоактивности
После первого эксперимента, чтобы уточнить результаты, такой же опыт проводился и с другими радиоактивными урановыми элементами, в частности с уранинитом или с более распространенной урановой смолкой. Все они давали тот же результат на фотопластине, и Беккерель решил, что источником лучей является уран.
Название этому явлению, привычное для нас слово «радиоактивность», дала спустя несколько лет последовательница Беккереля, Мария Кюри. Ею же было выяснено, что лучи исходят не из всех элементов, а только из нестабильных, то есть радиоактивных. Открытие, сделанное ученым, дало толчок к изучению свойств ядерного излучения. Спустя полгода после этого физик обнаружил, что излучение не просто исходит от урана, но и осуществляется автономно, то есть не требуя никаких внешних воздействий. Плодом долгого труда стали семь статей на тему исследования радиоактивных элементов, которые были выпущены Беккерелем в 1896 году.
Открытие воздействия радиации на живые организмы
Антуан Беккерель занимался рассмотрением химических и физических свойств открытых им радиоактивных веществ, а изучение их влияния на организм человека и всех живых существ в общем не входило в его интересы. Тем не менее, он стал первым человеком, который ощутил на себе губительное действие радиации. Открытие радиоактивности Беккереля дорого ему обошлось.
1 грамм радия
После своего удивительного открытия физик продолжал работу над радиоактивными веществами. Радиация и радиационное излучение крайне заинтересовала всех ученых-физиков, поэтому Беккерель неоднократно вел лекции и проводил различные выступления на эту тему. Так, на одну из лекций ему понадобилось вещество RaCl2 (хлорид радия), которое ему одолжили супруги Кюри. Плотно закрытую стеклянную колбу с несколькими граммами вещества ученый положил в карман своего жилета, где оно и пролежало несколько часов. Спустя некоторое время после лекции на месте, где была пробирка, у ученого появилось красное пятно, которое через несколько дней превратилось в тяжелейшую язву. Ее, за неимением необходимых знаний, лечили как обычный ожог, но, хотя спустя два месяца лечения она все же исчезла, на том месте остался достаточно крупный рубец. Открытие радиоактивного излучения не прошло безболезненно. Сам Беккерель говорил об этой ситуации так:
«Я очень люблю радий, но я на него в обиде».
Вот в чем заключалось открытие, сделанное Беккерелем. Но супруги Кюри, работавшие вместе с ним, относились к его заявлению об опасности радия немного скептически, так как некоторое время до этого было обнаружено его целебное свойство (радий помогал правиться с опухолями и стригущим лишаем). Только после того, как Пьер Кюри, проведя свой эксперимент и продержав колбу с радием некоторое время на своей руке, также получил ожог, сомнения в том, что радий разрушительно влияет на живые организмы, развеялись.
Изучение электромагнитного поля
Большинство людей, которые изучают биографию Беккереля, основное внимание уделяют его открытиям по радиоактивности, и совершенно забывают о том, что еще до знакомства с четой Кюри, и до открытия, сделанного Вильгельмом Рентгеном, в самом начале научной карьеры Антуан занимался изучением свойств электромагнитного поля. Интерес к этой теме пробудился у научной общественности, а вместе с тем и у Беккереля, в связи с выдающимися научными открытиями, которые совершил Майкл Фарадей. Он буквально превратил магнитные силы из загадочных и таинственных в предмет научного изучения, который тесно связан с остальными силами природы.
электромагнитное поле
Особенное внимание Беккерель уделял взаимодействию магнитных сил и света, и в результате опытов и исследований пришел к заключению, что ранее физики практически не делали открытий в области магнитооптики, и, следовательно, там еще осталось широкое пространство для научного изучения. Но все же первой крупной работой ученого по этой дисциплине стала статья «О действии магнитного поля на электричество», посвященная вращению поляризации в магнитном поле. Ее опубликовали в 1875-м году в газете с незамысловатым названием «Физический журнал», и статья сразу привлекла внимание физиков, также работавших над изучением свойств магнетизма.
Суть труда состояла в том, что Беккерель пытался высчитать соотношение вращения плоскости поляризации в магнитном поле и показателем преломления у разнообразных соединений. Им же была предложена формула, подходящая для веществ со сходными химическими и магнитными свойствами, которая, однако, не подходила для диамагнетиков (для работы с ними формула принимала другой вид). Также ученый доказал, что угол поворота плоскости поляризации изменяется обратно пропорционально длины волны в четвертой степени, а не квадрату, как думали ранее. Как видите, история открытия Беккереля началась намного раньше, чем о нем заговорили.
Работы, связанные с эффектом Зеемана
Многотомный цикл по магнитооптике завершается работами, которые Беккерель проводил вместе с другим ученым, Зееманом. Беккерель заинтересовался его открытием настолько, что даже прекратил на некоторое время занимавшие его работы с радиацией.
Голландский ученый Зееман проводил в 1896 году наблюдения за спектральной линией в магнитном поле, а точнее отмечал изменения длины ее волны. Логическое теоретическое объяснение этому эффекту было дано ученым Лоренцом. Он говорил, что источником спектральных линий являются электроны, которые совершают внутри атома колебания. Данное открытие имело важное значение для науки, так как оно доказывало реальность электрона и сложность строения атома. Беккерель считал, что причиной проявления эффекта Зеемана было действие магнитного поля на молекулы, о котором он сам заявлял задолго до этого. Вернувшись после совершения этого открытия к магнитооптике, Беккерель ставит перед собой цель повторить опыт Зеемана. Толчком к этому послужил разговор с другим ученым, Джозефом Лармором, который также пытался объяснить эффект Зеемана, и в конечном итоге пришел к выводу, что эффект, полученный им, слишком незначительный для экспериментального определения. Беккерель же, проводивший эксперимент с парами натрия, не только подтвердил эффект Зеемана, но и обнаружил аномальную дисперсию оптического вращения. Открытие, сделанное Беккерелем, было важно для дальнейшего изучения темы. Свои работы он строил на электромагнитной теории Лоренца, поклонником идей которого являлся, вследствие чего предполагал, что между веществом и эфиром (в существование которого тогда верили), находятся электрически заряженные частицы.
Подобные опыты проводились Беккерелем еще в 1888 году, но отсутствие хорошего оборудования и то, что тогда никто не знал о существовании атома, не позволило ученому открыть этот эффект ранее Зеемана.
Автор: Ксения Бирюкова