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約瑟夫·約翰·湯姆遜
鎖定
約瑟夫·約翰·湯姆遜（Joseph John Thomson，1856年12月18日——1940年8月30日），爵士，出生於英國曼徹斯特，英國物理學家，電子的發現者，諾貝爾物理學獎獲得者，第三任卡文迪許實驗室主任，前英國皇家學會會長。
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- 中文名
- 約瑟夫·約翰·湯姆遜
- 外文名
- Joseph John Thomson
- 國 籍
- 英國
- 出生地
- 英國曼徹斯特
- 出生日期
- 1856年12月18日
- 逝世日期
- 1940年8月30日
約瑟夫·約翰·湯姆遜人物生平
1870年，父親本來打算將他送到一家工程公司當學徒，但由於沒有空缺職位，年僅14歲的湯姆遜被送到了曼徹斯特的歐文斯學院（現維多利亞大學）學習工程學。就讀期間，他的數學和科學能力得到認可，他投入到物理研究中，並在英國皇家學會學報上發表了一篇關於“絕緣體之間接觸電”的短論文。在一次實驗爆炸中，他差點失去視力
[1]
。
1880年，參加了劍橋大學的學位考試，以第二名的優異成績取得數學學士學位。畢業前，他發表了兩篇純數學主題的小論文。同年，他開始在劍橋大學卡文迪什實驗室工作，師從第二任卡文迪許實驗室主任雷利勳爵
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。
約瑟夫·約翰·湯姆遜(4張)
1906年，因對氣體導電的理論和實驗研究獲得諾貝爾物理學獎
[2]
。
約瑟夫·約翰·湯姆遜主要成就
約瑟夫·約翰·湯姆遜科研成就
- 研究綜述
湯姆遜領導卡文迪什實驗室的35年中間，實驗室的研究工作取得了如下成果：進行了氣體導電的研究，從而導致了電子的發現；放射性的研究，導致了α射線、β射線的發現；進行了正射線的研究，發明了質譜儀，從而導致了同位素的研究；膨脹雲室的發明，為核物理和基本粒子的研究準備了條件；電磁波和熱電子的研究導致了真空管的發明和改善，促進了無線電電子學的發展和應用。
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1905年，湯姆遜發現了鉀的天然放射性。
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1912年，湯姆遜發現了氖同位素。
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- 發現電子
湯姆遜發現電子的實驗儀器
湯姆遜當時稱電子為“corpuscles”，然而而後的學界多使用“electron”稱呼電子，這個詞由約翰斯通·斯通尼（Johnstone Stoney）於1891年提出，早於湯姆遜實際發現電子。
[3]
湯姆遜還提出了原子的“葡萄乾布丁原子結構模型”（又名湯姆孫模型），但後來的實驗證實了這個模型是不正確的。另外，湯姆遜在研究了原子中的電子對X射線的散射後，結合巴克拉的結果，證明了原子中的電子數目約為原子質量數的一半，指出了原子序數的重要性。
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- 學術著作
時間 | 名稱 |
|---|---|
1883年 | 《渦旋環運動論文》（Treatise on the Motion of Vortex Rings ） |
1886年 | 《動力學在物理和化學中的應用》（Application of Dynamics to Physics and Chemistry） |
1892年 | 《電磁學最新研究筆記》（Notes on Recent Researches in Electricity and Magnetism） |
1898年 | 《氣體放電》（The Discharge of Electricity through Gases） |
1903年 | 《通過氣體傳導電力》（Conduction of Electricity through Gases） |
1907年 | 《光的結構》（The Structure of Light） |
1907年 | 《物質的微粒理論》（The Corpuscular Theory of Matter） |
1913年 | 《正電射線》（Rays of Positive Electricity） |
1923年 |
- 學術交流
1896年，湯姆遜訪問美國，在普林斯頓大學做了四場講座，總結了他研究成果
[2]
。
1904年，湯姆遜在美國耶魯大學做了六場關於電和物質的講座
[2]
。
約瑟夫·約翰·湯姆遜人才培養
- 教學工作
擔任卡文迪許實驗室主任期間，湯姆遜不但給研究生講專業課，還給本科生開設基礎物理課。在1884至1895年間，他堅持每學年給學生講授四到七門課。其教學工作量既遠遠超過了當時劍橋“每兩學期中至少開一門課”的規定，也大大超出了兩位前任每學年只分別上兩至三門課的任務。
- 教學理念
湯姆遜對待教學非常認真。他認為教學本身對科學研究有幫助，通過教學，他往往能重新審視原本認為理所當然的觀點。他從不要求進入新研究領域的人從閲讀已有文獻開始，相反，湯姆遜認為科學研究是首先澄清自己的觀點，再去查閲他人的科研成果，從而不受任何假設的影響。
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- 實驗室建設
湯姆遜對卡文迪什實驗室的建設有卓越貢獻。他針對資金不足、師資力量薄弱和研究空間極度擁擠等問題，不僅通過自籌和募集資金的方式，擴建了實驗室的規模。通過對初級班和高級班採取不同的教學系統的方法，滿足了大學教學的要求，確保了教學質量。
[20]
在湯姆遜的建議下，從1895年開始，卡文迪什實驗室實行吸收外校及國外的大學畢業生當研究生的制度，並率先實行了對女學生開放的制度，建立了一整套培養研究生的管理體制，樹立了良好的學風。一批批優秀的年輕學者陸續來到這裏，在湯姆遜的指導下進行學習和研究。1885至1914年間受到過湯姆遜教益的各國研究生中，有許多後來成了著名的科學家，其中7人獲得了諾貝爾獎，27人取得英國皇家學會會員資格。
[10]
[20]
- 培養學生
根據2023年12月數學譜系項目網站數據，湯姆遜先後指導了15名學生，其中包括7名諾貝爾獎得獎者，具體信息如下：
時間 | 姓名 | 學校 |
|---|---|---|
1897年 | 查爾斯·湯姆遜·里斯·威爾遜（Charles Thomas Rees Wilson） | 劍橋大學 |
1899年 | 哈羅德·A·威爾遜（Harold Albert Wilson） | 劍橋大學 |
1900年 | 約翰·坎寧安·麥克倫南（John Cunningham McLennan） | 多倫多大學 |
1902年 | 保羅·朗之萬（Paul Langevin） | 巴黎大學 |
1903年 | 約翰·西利·愛德華·湯森（John Sealy Edward Townsend） | 劍橋大學 |
1904年 | 歐文·理查森（Owen W. Richardson） | 倫敦大學 |
1911年 | 尼爾斯·玻爾（Niels Henrik David Bohr） | 劍橋大學 |
1912年 | 威廉·勞倫斯·布拉格（William Lawrence Bragg） | 劍橋大學 |
1912年 | 阿瑟·盧埃林·休斯（Arthur Llewelyn Hughes） | 劍橋大學 |
1913年 | 愛德華·維克多·阿普爾頓（Edward Victor Appleton） | 劍橋大學 |
1928年 | 羅伯特·威廉·迪奇伯恩（Robert William Ditchburn） | 劍橋大學 |
瓦迪斯瓦夫·納坦松（Władysław Natanson） | 劍橋大學 | |
歐內斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford） | 劍橋大學 | |
傑弗裏·泰勒（Geoffrey Ingram Taylor） | 劍橋大學 | |
喬治·佩吉特·湯姆森（George Paget Thomson） |
- 教材編寫
時間 | 名稱 | 備註 |
|---|---|---|
1895年 | 《電磁學的數學理論基礎》（Elements of the Mathematical Theory of Electricity and Magnetism） | |
《物質的性質》（Properties of Matter） |
約瑟夫·約翰·湯姆遜榮譽表彰
- 獎勵獎章
時間 | 榮譽表彰 | 授予方 |
|---|---|---|
1884年 | ||
1884年 | 英國皇家學會院士 | |
1894年 | ||
1902年 | 休斯獎章（Hughes Medal） | |
1902年 | 霍奇金斯獎章（Hodgkins Medal） | |
1906年 | 諾貝爾物理學獎 | |
1910年 | 埃利奧特·克雷森獎章（Elliott Cresson Medal） | 美國富蘭克林學會 |
1912年 | 愛德華七世
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1914年 | ||
1922年 | ||
1923年 | 斯科特獎章（Scott Medal） | |
1927年 | 馬斯卡獎章（Mascart Medal） | |
1931年 | 道爾頓獎章（Dalton Medal） | |
1938年 | 法拉第獎章（Faraday Medal） |
- 榮譽學位
榮譽博士：牛津大學、都柏林大學、倫敦大學、維多利亞大學、哥倫比亞大學、劍橋大學、杜倫大學、伯明翰大學、哥廷根大學、利茲大學、奧斯陸大學、索邦大學、愛丁堡大學、雷丁大學、普林斯頓大學、格拉斯哥大學、約翰斯·霍普金斯大學、阿伯丁大學、雅典大學、雅蓋隆大學、費城大學
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約瑟夫·約翰·湯姆遜社會任職
時間 | 任職 |
|---|---|
1909年 | 英國科學促進協會會長
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|
1914年至1918年 | |
1916年至1920年 |
約瑟夫·約翰·湯姆遜個人生活
- 家世背景
湯姆遜彩色照
- 家庭婚姻
1890年，湯姆遜和前學生羅絲·伊麗莎白（Rose Elisabeth Paget，1860-1951）結婚，她是英國劍橋醫學教授喬治·愛德華·佩杰特爵士（Sir George Edward Paget）的女兒
[18]
。他們有一個兒子喬治·佩吉特·湯姆森（1892-1975，1937年獲得諾貝爾物理學獎）和一個女兒瓊（1903-1987，Joan Paget Thomson）
[19]
。
- 興趣愛好
約瑟夫·約翰·湯姆遜人物評價
約瑟夫·約翰·湯姆遜後世紀念
1985年，國際質譜基金會（International Mass Spectrometry Foundation）以湯姆遜的名字命名了“湯姆遜獎章”（Thomson Medal Award）。
[14]
- 參考資料
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- 1. Joseph John Thomson, 1856 - 1940 ．英國皇家學會[引用日期2023-12-13]
- 2. J.J. Thomson – Biographical ．NobelPrize.org[引用日期2023-12-13]
- 3. J. J. Thomson autobiography | Department of Physics ．劍橋大學[引用日期2023-12-13]
- 4. Thomson, Joseph John (THN876JJ) ．劍橋大學校友數據庫[引用日期2023-12-13]
- 5. 【曼大諾貝爾獎傳奇】物理學家約瑟夫·約翰·湯姆遜爵士 ．英國曼徹斯特大學中國中心[引用日期2023-12-13]
- 6. Thomson; Sir; Joseph John (1856 - 1940); physicist ．英國皇家學會[引用日期2023-12-13]
- 7. 這三大物理發現，撕開了原子的內部 ．新浪網[引用日期2023-12-13]
- 8. J. J. Thomson 1897 ．Philosophical Magazine[引用日期2023-12-13]
- 9. 1906年諾貝爾物理學獎——J. J. 湯姆遜 ．集美大學[引用日期2023-12-13]
- 10. 英國卡文迪什實驗室 ．中國科學院高能物理研究所[引用日期2023-12-13]
- 11. Joseph Thomson ．The Mathematics Genealogy Project[引用日期2023-12-13]
- 12. LXIV. On the emission of negative corpuscles by the alkali metals ．Philosophical Magazine[引用日期2023-12-13]
- 13. Cooks, R. G.; A. L. Rockwood (1991). "The 'Thomson'. A suggested unit for mass spectroscopists". Rapid Communications in Mass Spectrometry. 5 (2): 93.
- 14. Awards ．International Mass Spectrometry Foundation[引用日期2023-12-13]
- 15. Joseph Thomson Medal and Prize recipients ．Institute of Physics[引用日期2023-12-13]
- 16. Thomson, Sir Joseph John (1856-1940), knight, physicist ．劍橋大學[引用日期2023-12-13]
- 17. Thomson, Emma (1831-1901), mother of J. J. Thomson ．劍橋大學[引用日期2023-12-13]
- 18. Thomson, Rose Elizabeth (1860-1951), wife of Sir Joseph John Thomson ．劍橋大學[引用日期2023-12-13]
- 19. Thomson, Sir George Paget (1892-1975), knght, physicist and Nobel prizewinner ．劍橋大學[引用日期2023-12-13]
- 20. 程民治,朱仁義,王向賢.J.J.湯姆孫:促成卡文迪什學派崛起的先驅者[J].現代物理知識, 2010(5):6.
- 收起
