●备课资料一、赫斯与宇宙射线赫斯（V.F.Hess),1883年生于奥地利格拉茨附近的瓦尔德斯坦.其父是一位林业工人.他的整个学生时代都是在格拉茨度过的.1906年赫斯在格拉茨大学获得学士学位后,先去维也纳物理研究所工作了较短一段时间,又到了维也纳科学院镭研究所工作,长达10多年.在那里学习了有关天然放射性知识,对镭的基本性质尤为熟悉.在这期间,赫斯于1910年获得格拉茨大学博士学位.同时,他对一个100多年来未解决的大气漏电难题产生了兴趣,并着手投入大量的时间和精力进行实验研究.早在1785年,法国物理学家库仑(C.A.Coulomb)就已经发现,放在空气中的带电体会逐渐地失去电荷.当时人们仅知道大气应处于不导电状态,至于电荷为什么会丢失,尚没有一种令人信服的解释.因此,空气导电问题在此后一个多世纪里始终是物理学中的一个谜.到20世纪初,随着天然性放射物质的发现以及实验探测技术的提高,使一些物理学家受到了启发,开始对大气导电性问题进行定量的实验研究.1900年,威尔逊(C.T.R.Wilson)用密闭的分别带正、负电荷的验电器,进行各种条件下的大气漏电率测量,发现在黑暗中和日光下漏电率相等,并且正负电荷逃逸率也相等.同年,法国人盖特尔(H.Geitel)和埃尔斯特(J.Elster)在不同的湿度条件下做了同样的实验,发现带电体在晴天的漏电率比雾天大,这与原来的推测恰恰相反.1903年,英国原子核物理学家卢瑟福(E.Rutherford)分别用铅、铁和水作屏蔽物,试图切断外界对验电器的影响.但实验结果出乎意外,如果屏蔽层很薄,对漏电性没有什么影响;加大厚度,漏电率减小,但也只能减小30%左右.若移走屏蔽物,漏电率又恢复到原来的值.由于卢瑟福对放射性物质有了很深入的研究,首先是他意识到大气中的导电性可能是某种辐射造成的,且这种辐射有很强的穿透能力.起初,卢瑟福认为这种辐射是地面上天然放射性物质产生的,他提出把实验放到高空去做,以避开地面放射物的影响.1910年,伍尔夫(Thwulf)制作了一台极灵敏的静电计,在距地面300多米的巴黎著名铁塔——埃菲尔塔上做实验,结果还是存在漏电现象.以后人们虽设法消除各种能使空气产生电离的因素,漏电现象仍然无法消除.赫斯在此基础上,结合自己掌握的放射性知识,进一步对大气导电现象进行了研究.首先,选用镭作辐射源测量空气的导电情况,发现随着镭源与屏蔽的验电器之间的距离不断增加,漏电率逐渐降低.由此赫斯断定,大气漏电是由辐射引起的.其次,通过定量推算得知,如果要把地球的放射性因素去掉,必须离地面500m以上.而埃菲尔铁塔仅高300m,不足以去掉地面放射性的影响.必须升入500m以上的高空测量大气是否还有导电性,才能判断是否有来自地球之外的辐射.赫斯吸取前人高空实验的经验,将实验放在密闭的电离室中进行,以避免外部空气密度和湿度的变化带来的影响.当时的高空实验,因缺乏遥测技术,必须由实验者携带实验仪器,乘气球一同升入高空,所以有一定的危险性.1911年,赫斯带着改进后的仪器,进行了首次高空飞行,当气球升到1070m时,赫斯测量漏电率,发现与地面上相差不大.据此赫斯初步断定,既然高空中已基本消除了地面放射性的影响,那么引起漏电的原因可能有来自外空间的辐射贯穿大气层,使空气电离.为了进一步证实自己的推断,1912年,赫斯又进行了7次高空探测,尤其是最后一次,为了让气球飞的更高,给气球充以氢气,使实际飞行高度达到5350m.几次实验得出了大致相同的结果,1000m以下漏电率与地面相差不大,可是随着高度继续增加,空气漏电率反而升高,即说明辐射强度增大.这一发现意义非同寻常,因为它表明地球之外确实存在着某种辐射.也正是这种具有高贯穿本领的辐射,能穿过大气层,使空气电离,这就是地面密闭的验电器漏电的真正原因.在赫斯实验之后,柯尔霍斯特(W.Kolhorster)为了证实赫斯的结论于1913~1914年又进行了多次高空探测飞行,不但飞行高度较以往更高(达到9300m),而且对探测仪器也进行了改进,使之测量也更为精确,实验结果确实证实了高空中存在一种极强的辐射.再次给赫斯的结论以强有力的实验支持.这种未知的辐射最初曾被称为“赫斯辐射”，启来密立根（R.A.Millikan）命名它为“宇宙射线”.1923年,赫斯回到了母校格拉茨大学任教,继续从事宇宙射线的研究工作,1925年任实验物理教...
