【新文章】【物理雙月刊 專欄】1928年諾貝爾物理獎：奧雲．理察遜

奧雲．理察遜（Owen Willans Richardson）發現了主宰熱發射（thermionic emission）現象的數學公式，獲頒1928年的諾貝爾物理獎。

理察遜發現的熱發射公式現被稱為理察遜定律，廣泛應用於電子器材裡。例如，你知道舊式的、經典的、很貴的那種古典音響嗎？那種音響系統其中一個非常重要的裝置叫做真空管（vacuum tube），用來放大訊號和調整電流，因此也叫做整流器（rectifier）。這個裝置同時也是最早期的電腦不可或缺的元件，亦應用於二十世紀初的跨國通訊電纜網絡之中。

早在18世紀，科學家已經發現燒紅的金屬附近的空氣能夠導電。現在我們知道這是因為熱能提供了給金屬裡的自由電子足夠能量擺脫金屬原子的吸引，使其脫離金屬表面。不過電子要到1897年才被湯姆森（J. J. Thomson，1906年諾貝爾物理獎得主）證明存在，在這之前，空氣的導電性解釋為一種假設的粒子——熱子（thermion）——從燒紅的金屬表面發射出來，因此這現象就叫做熱發射了。

理察遜發現，熱發射的電流與溫度的關係能夠被一條簡單的經驗公式描述。經驗公式是以實驗結果歸納出來的公式，並不一定或完全跟據已知科學理論推導出來。很多時候，這代表雖然科學家能夠描述和預測實驗和觀察結果，卻不理解背後的物理原理。

直到現在，除了公式當中的一個項之外理察遜定律都已經可以用量子力學解釋，故此物理學家仍然在尋找理察遜定律的完整解釋。理察遜定律的應用已經確確實實地改善了人類的生活，如果人類終有一天能完美地理解這道公式，誰知道社會又會如何進步呢？

先備知識：
1.克魯克斯利用氣體放電管所發現的陰極射線兩個性質。

影片重點：
1.湯木森利用電場、磁場的影響推論出陰極射線是帶「負電」的粒子。
2.湯木森利用利用陰極射線的實驗計算出電子的荷質比（e/m）。
3.湯木森發現不論填充氣體與兩極材料為何，陰極射線的荷質比皆相同，故推論出「電子是所有原子的基本粒子」。

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先備知識：
1.原子的基本結構（可以參考高一物理第二章）

影片重點：
1.電子是由湯姆森利用陰極射線管發現的，但他是站在前人的基礎上找到陰極射線的性質的。
2.克魯克斯將氣體放電管內部處理得更接近真空，使得原本整枝管子會發光的情形，變成僅有屏幕會發光。
3.克魯克斯提出兩個陰極射線的性質。第一，陰極射線是以直線發射。第二，因為陰極射線會轉動小風車，表示陰極射線為「粒子流」。

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