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彼得·塞曼

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Pieter Zeeman
彼得·塞曼
Pieter Zeeman.jpg
出生 1865年5月25日
 荷蘭宗内迈雷
逝世 1943年10月9日(79歲)
 荷蘭阿姆斯特丹
居住地  荷蘭
国籍  荷蘭
研究領域 物理学家
任职於 阿姆斯特丹大学
母校 莱顿大学
博士導師 海克·卡末林·昂內斯Nobel prize medal.svg
著名成就 塞曼效应
獲獎 Nobel prize medal.svg诺贝尔物理学奖(1902年)

彼得·塞曼Pieter Zeeman荷兰语读音: [ˈzeːmɑn],1865年5月25日-1943年10月9日),荷兰物理学家。1885年进入莱顿大学亨德里克·洛伦兹海克·卡末林·昂內斯的指导下学习物理,1893年取得博士学位。1896年塞曼发现了原子光谱磁场中的分裂现象,被命名为塞曼效应。随后,洛伦兹在理论上对这种现象进行了解释。二人因此被授予1902年的诺贝尔物理学奖

早年[编辑]

1865年5月25日,彼得·塞曼出生于荷兰斯豪文-德伊弗兰英语Schouwen-Duiveland岛上的宗内迈雷英语Zonnemaire小镇,父亲卡塔里尼斯·福兰迪尼斯·塞曼(Catharinus Forandinus Zeeman)是荷兰归正会英语Dutch Reformed Church的牧师,母亲叫维莱米娜·沃尔斯特(Willemina Worst)。

彼得·塞曼从小就对物理感兴趣。1883年,彼得·塞曼在荷兰济里克泽高中时恰巧见到了北极光。他画了一幅北极光现象的图并描述了现象,寄给《自然》,成功发表。杂志的编辑称赞作品是“塞曼教授在宗内迈雷天文台细致观察的结果”。[1]

1883年,塞曼高中毕业后前往代尔夫特进修古典语言英语Classical language。那时想被大学录取,必须具备古典语言的知识。他住在文科中学校长J·W·莱利博士(Dr J.W. Lely)的家里。J·W·莱利的兄弟就是负责須德海工程英语Zuiderzee Works设计与实现的工程师科尔内利斯·莱利英语Cornelis Lely。在代尔夫特期间,彼得·塞曼第一次见到了海克·卡末林·昂内斯。塞曼广泛的阅读与对实验的热爱,给昂内斯留下了的深刻的印象。[1]海克·卡末林·昂内斯后来成为彼得·塞曼的博士导师。

求学及生涯初期[编辑]

1885年,塞曼通过入学考试,进入莱顿大学学习物理, 师从卡末林·昂尼斯亨德里克·洛伦兹。1890年, 他成为了洛伦兹的助手,这时他的毕业论文还没有完成。成为洛伦兹的助手,使得他可以参与磁光克尔效应的研究。磁光克尔效应即偏振光入射到磁体上时偏振性质发生改变的现象,1877年被约翰·克尔英语John Kerr (physicist)首先发现。1893年,塞曼提交了他关于磁光克尔效应的博士论文。获得博士学位之后,塞曼前往斯特拉斯堡,在弗里德里希·科尔劳施英语Friedrich Kohlrausch的研究所里度过了半年时间。1895年,塞曼回到莱顿,成为莱顿大学的一位私讲师英语Privatdozent。同年他与约翰娜·伊丽莎白·勒布莱特(Johanna Elisabeth Lebret)结婚,两人育有三女一子。

塞曼拍摄的塞曼效应照片[2]

1896年,即塞曼提交磁光克尔效应的博士论文两年之后,塞曼不顾实验室管理员主管的命令,使用实验室的设备观测强磁场下光谱线的分裂。他因此被实验室开除。但是,后来的结果证明塞曼是对的:他发现了塞曼效应,为此获得了1902年的诺贝尔物理学奖。塞曼的打算是深入研究磁光克尔效应,以作为他博士论文的拓展。他发现谱线在磁场的作用下会发生分裂。1896年10月31日(星期六),阿姆斯特丹荷兰皇家艺术与科学院英语Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences会议上,亨德里克·洛伦兹从卡末林·昂尼斯处第一次听说了塞曼的发现。紧接着的星期一,洛伦兹把塞曼请到了他的办公室里来,对塞曼的实验结果给出了一种解释。这一解释基于洛伦兹的电磁波理论。

很快,物理界意识到塞曼的发现有多么重要。塞曼的实验证实了洛伦兹的“磁场中发出的光会发生偏振”的理论。洛伦兹曾提出发光是某种粒子振动的结果。塞曼的实验使得人们清晰地认识到,这种粒子带有负电,比氢原子轻一千倍。得到这一结果时,约瑟夫·汤姆孙还没有发现电子。因而,塞曼效应成了人们研究原子结构的重要工具。

担任教授[编辑]

由于他的发现,1897年阿姆斯特丹大学聘任塞曼为讲师。1900年,塞曼升任物理学教授。1902年,因发现塞曼效应,他与之前的导师洛伦兹获得诺贝尔物理学奖。1908年,塞曼接替范德华任正教授兼阿姆斯特丹物理研究所主管。

爱因斯坦(中)与朋友保罗·埃伦费斯特(右)在阿姆斯特丹拜访彼得·塞曼(左)。约摄于1920年

1923年,阿姆斯特丹大学特地为塞曼新建了一座实验室,供塞曼更精细地研究塞曼效应。该实验室在1940年被命名为“塞曼实验室”。此后的科学生涯,塞曼仍对磁光学的研究充满兴趣。他还研究了光在运动介质中的传播问题。由于狭义相对论的提出,后一个问题成了物理学界的焦点。为此,洛伦兹和爱因斯坦都对塞曼的研究很感兴趣。后来,质谱法也引起了他的研究兴趣,他还与J·德·基尔(J. de Gier)一同发现了38Ar、64Ni等同位素[1]

晚年[编辑]

1898年,塞曼被选为荷兰皇家艺术与科学院院士,并在1912至1920年间任秘书。1921年,他获颁亨利·德雷伯獎章,同年被选为英国皇家学会外籍院士[3]。此外,他还获得了多个奖项和名誉学位。1935年,身为教授的塞曼退休。

1943年10月9日,塞曼在阿姆斯特丹逝世,葬于哈勒姆

奖励和荣誉[编辑]

月球背面的一座环形山被命名为“塞曼英语Zeeman (crater)”,以示对彼得·塞曼的纪念。

阿姆斯特丹大学塞曼实验室

发表论文[编辑]

参阅[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Pieter Zeeman - Biography. The Nobel Foundation. [2013-03-09]. 
  2. ^ P. Zeeman. The Effect of Magnetisation on the Nature of Light Emitted by a Substance. Classic Papers. chemteam. [2013-03-09]. 
  3. ^ Rayleigh. Pieter Zeeman. 1865-1943. Obituary Notices of Fellows of the Royal Society. 1944, 4 (13): 591. doi:10.1098/rsbm.1944.0010.  编辑

外部链接[编辑]