彼得·塞曼
早年
1865年5月25日,彼得·塞曼出生于荷蘭 斯豪文-德伊弗蘭 ( 英語 : Schouwen-Duiveland ) 島上的 宗內(nèi)邁雷 ( 英語 : Zonnemaire ) 小鎮(zhèn),父親卡塔里尼斯·福蘭迪尼斯·塞曼(Catharinus Forandinus Zeeman)是 荷蘭歸正會(huì) ( 英語 : Dutch Reformed Church ) 的牧師,母親叫維萊米娜·沃爾斯特(Willemina Worst)。
彼得·塞曼從小就對(duì)物理感興趣。1883年,彼得·塞曼在荷蘭濟(jì)里克澤讀高中時(shí)恰巧見到了北極光。他畫了一幅北極光現(xiàn)象的圖并描述了現(xiàn)象,寄給《自然》,成功發(fā)表。雜志的編輯稱贊作品是“塞曼教授在宗內(nèi)邁雷天文臺(tái)細(xì)致觀察的結(jié)果”。
1883年,塞曼高中畢業(yè)后前往代爾夫特進(jìn)修經(jīng)典語言。那時(shí)想被大學(xué)錄取,必須具備經(jīng)典語言的知識(shí)。他住在文科中學(xué)校長(zhǎng)J·W·萊利博士(Dr J.W. Lely)的家里。J·W·萊利的兄弟就是負(fù)責(zé) 須德海工程 ( 英語 : Zuiderzee Works ) 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的工程師 科爾內(nèi)利斯·萊利 ( 英語 : Cornelis Lely ) 。在代爾夫特期間,彼得·塞曼第一次見到了海克·卡末林·昂內(nèi)斯。塞曼廣泛的閱讀與對(duì)實(shí)驗(yàn)的熱愛,給昂內(nèi)斯留下了的深刻的印象。 ??恕た┝帧ぐ簝?nèi)斯后來成為彼得·塞曼的博士導(dǎo)師。
求學(xué)及生涯初期
1885年,塞曼通過入學(xué)考試,進(jìn)入萊頓大學(xué)學(xué)習(xí)物理, 師從卡末林·昂尼斯和亨德里克·洛倫茲。1890年, 他成為了洛倫茲的助手,這時(shí)他的畢業(yè)論文還沒有完成。成為洛倫茲的助手,使得他可以參與磁光克爾效應(yīng)的研究。磁光克爾效應(yīng)即偏振光入射到磁體上時(shí)偏振性質(zhì)發(fā)生改變的現(xiàn)象,1877年被 約翰·克爾 ( 英語 : John Kerr (physicist) ) 首先發(fā)現(xiàn)。1893年,塞曼提交了他關(guān)于磁光克爾效應(yīng)的博士論文。獲得博士學(xué)位之后,塞曼前往斯特拉斯堡,在 弗里德里?!た茽杽谑?( 英語 : Friedrich Kohlrausch ) 的研究所里度過了半年時(shí)間。1895年,塞曼回到萊頓,成為萊頓大學(xué)的一位 私講師 ( 英語 : Privatdozent ) 。同年他與約翰娜·伊麗莎白·勒布萊特(Johanna Elisabeth Lebret)結(jié)婚,兩人育有三女一子。
塞曼拍攝的塞曼效應(yīng)照片
1896年,即塞曼提交磁光克爾效應(yīng)的博士論文兩年之后,塞曼不顧實(shí)驗(yàn)室管理員主管的命令,使用實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備觀測(cè)強(qiáng)磁場(chǎng)下光譜線的分裂。他因此被實(shí)驗(yàn)室開除。但是,后來的結(jié)果證明塞曼是對(duì)的:他發(fā)現(xiàn)了塞曼效應(yīng),為此獲得了1902年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。塞曼的打算是深入研究磁光克爾效應(yīng),以作為他博士論文的拓展。他發(fā)現(xiàn)譜線在磁場(chǎng)的作用下會(huì)發(fā)生分裂。1896年10月31日(星期六),阿姆斯特丹的荷蘭皇家藝術(shù)與科學(xué)院會(huì)議上,亨德里克·洛倫茲從卡末林·昂尼斯處第一次聽說了塞曼的發(fā)現(xiàn)。緊接著的星期一,洛倫茲把塞曼請(qǐng)到了他的辦公室里來,對(duì)塞曼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出了一種解釋。這一解釋基于洛倫茲的電磁波理論。
很快,物理界意識(shí)到塞曼的發(fā)現(xiàn)有多么重要。塞曼的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了洛倫茲的“磁場(chǎng)中發(fā)出的光會(huì)發(fā)生偏振”的理論。洛倫茲曾提出發(fā)光是某種粒子振動(dòng)的結(jié)果。塞曼的實(shí)驗(yàn)使得人們清晰地認(rèn)識(shí)到,這種粒子帶有負(fù)電,比氫原子輕一千倍。得到這一結(jié)果時(shí),約瑟夫·湯姆孫還沒有發(fā)現(xiàn)電子。因而,塞曼效應(yīng)成了人們研究原子結(jié)構(gòu)的重要工具。
擔(dān)任教授
由于他的發(fā)現(xiàn),1897年阿姆斯特丹大學(xué)聘任塞曼為講師。1900年,塞曼升任物理學(xué)教授。1902年,因發(fā)現(xiàn)塞曼效應(yīng),他與之前的導(dǎo)師洛倫茲獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1908年,塞曼接替范德華任正教授兼阿姆斯特丹物理研究所主管。
愛因斯坦(中)與朋友保羅·埃倫費(fèi)斯特(右)在阿姆斯特丹拜訪彼得·塞曼(左)。約攝于1920年
1923年,阿姆斯特丹大學(xué)特地為塞曼新建了一座實(shí)驗(yàn)室,供塞曼更精細(xì)地研究塞曼效應(yīng)。該實(shí)驗(yàn)室在1940年被命名為“塞曼實(shí)驗(yàn)室”。此后的科學(xué)生涯,塞曼仍對(duì)磁光學(xué)的研究充滿興趣。他還研究了光在運(yùn)動(dòng)介質(zhì)中的傳播問題。由于狹義相對(duì)論的提出,后一個(gè)問題成了物理學(xué)界的焦點(diǎn)。為此,洛倫茲和愛因斯坦都對(duì)塞曼的研究很感興趣。后來,質(zhì)譜法也引起了他的研究興趣,他還與J·德·基爾(J. de Gier)一同發(fā)現(xiàn)了 Ar、 Ni等同位素 。
晚年
1898年,塞曼被選為荷蘭皇家藝術(shù)與科學(xué)院院士,并在1912至1920年間任秘書。1921年,他獲頒亨利·德雷伯獎(jiǎng)?wù)?,同年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)外籍院士 。此外,他還獲得了多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)和名譽(yù)學(xué)位。1935年,身為教授的塞曼退休。
1943年10月9日,塞曼在阿姆斯特丹逝世,葬于哈勒姆。
獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)
1902年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)
1912年 馬泰烏奇 ( 英語 : Carlo Matteucci ) 獎(jiǎng)?wù)?/span>
1921年美國(guó)國(guó)家科學(xué)院授予亨利·德雷伯獎(jiǎng)?wù)?/span>
1922年倫福德 獎(jiǎng)?wù)?( 英語 : Rumford Medal )
1925年富蘭克林獎(jiǎng)?wù)?/span>
月球背面的一座環(huán)形山被命名為“塞曼”,以示對(duì)彼得·塞曼的紀(jì)念。
阿姆斯特丹大學(xué)塞曼實(shí)驗(yàn)室
發(fā)表論文
Zeeman, P. The Effect of Magnetisation on the Nature of Light Emitted by a Substance. Nature. 1897, 55 (1424): 347. doi:10.1038/055347a0 . 編輯
The Influence of a Magnetic Field on Radiation Frequency. Proceedings of the Royal Society of London (1854-1905). 1896, 60 : 513. doi:10.1098/rspl.1896.0079 . 編輯
The Influence of a Magnetic Field on Radiation Frequency. Proceedings of the Royal Society of London (1854-1905). 1896, 60 : 514. doi:10.1098/rspl.1896.0080 . 編輯
Zeeman, P.Fresnel"s coefficient for light of different colours. (First part). Royal Netherlands Academy of Art and Sciences, Proceedings. 1914, 17 (I): 445–451.
Zeeman, P.Fresnel"s coefficient for light of different colours. (Second part). Royal Netherlands Academy of Art and Sciences, Proceedings. 1915, 18 (I): 398–408.
參閱
塞曼效應(yīng)
原子理論
玻爾模型
菲涅耳曳引系數(shù)
光拖拽效應(yīng)
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