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詹姆斯·夫蘭克是著名的德國物理學家。1882年8月26日生於漢堡,1964年5月26日卒於哥廷根,享年82歲。
弗蘭克從事科學活動60多年,從二十世紀初的原子物理學和量子理論的基礎,到這些學科的完善。弗蘭克基本上是壹個物理學家,但他對太陽能轉化為維持地球生命的基本過程的研究對化學和生物學的分支產生了深遠的影響。
19O1—1902弗蘭克在海德堡大學學習了兩個學期的化學,在此期間,他結識了梅克斯·玻恩,並與他建立了終生的友誼。1902年轉學到柏林大學,開始認真學習和研究物理。當時世界物理學的中心在德國。魯本斯、埃米爾·沃伯格和普朗克都是柏林大學的教授[以及後來的德魯德和愛因斯坦],他們的聯合研討會對弗蘭克的壹生影響很大。65438年至0906年,弗蘭克在柏林大學獲得博士學位,並在法蘭克福大學短期擔任物理學助理。後來,他回到母校柏林大學,擔任魯賓斯教授的助教。191年晉升為物理學講師。1917年被任命為凱澤·威廉理化研究所(後改為普朗克研究所)助理教授兼系主任,直到1920年,該研究所所長為弗裏斯·哈珀。1921年,玻恩擔任哥廷根大學物理系系主任、理論物理教授。他成功說服教育部長重新建立該系,並邀請老朋友弗蘭克到哥廷根擔任實驗物理學教授和茲維特物理研究所所長。當時,波爾是那裏的特聘教授,並兼任第壹物理研究所所長。這兩個研究所位於同壹棟大樓裏。玻恩作出的這壹安排,使三位教授在三個系裏各得其所,聯系也很方便,從而使研究工作得以圓滿進行。他們經常共同組織研討會,並輪流擔任主席。在哥廷根的十二年裏,弗蘭克和玻恩成為了親密的夥伴,在科學研究上有著共同的興趣,形成了這個地區活躍的科學團體的核心。
在此期間,弗蘭克發表了大量各種各樣的文章,其中心主題可以描述為原子和分子在碰撞中的組成和分離以及它們的振動和旋轉。在兩篇論文中,Bourne和Frank發展了使用現在熟悉的勢能曲線來處理雙原子系統。他們引入了準分子的概念,並將其應用於分子光譜中電子運動到振動運動的能量轉換。弗蘭克引入了通過外推振動能級來確定分子分離能的方法,並使這壹方法成為繼康登波動力學公式之後著名的“弗蘭克-康登原理”。他在1926中唯壹的作品是與P·喬丹合著的壹本書,裏面包含了他那個時期大部分作品的基本概念。
1933希特勒上臺後,弗蘭克雖然是猶太人,但仍被允許繼續工作,但他所有的非雅利安人或所謂政治上有問題的同事和學生都被辭退和驅逐,於是他辭去了教授職務。他反對新法律,並發表了勇敢的宣言。幾個月後,他和博恩以及其他許多同事壹起離開了德國。
在哥本哈根呆了壹年後,弗蘭克1935去了美國,成為了巴爾的摩約翰霍普金斯大學的教授。1938年,他被任命為芝加哥大學物理化學教授。在那裏,SamueI Fels基金會曾經建立了壹個光合作用實驗室,弗蘭克壹直擔任這個實驗室的主任,直到1949年退休。在哥廷根和巴爾的摩,弗蘭克和他的同事們曾經把雙原子分子中的電離和光合作用機制推廣到液態混合固體,最後又推廣到植物的光合作用過程。盡管這項工作包括了生物化學的所有復雜性,弗蘭克仍然把大部分時間集中在光合作用的研究上。此外,在此期間,他和泰勒還對動機理論和攝影過程做出了貢獻。
由於對光合作用的研究,弗蘭克卷入了許多爭論。在實驗中,他抵制沃伯格的測量,因為它與熱力學的基本原理相矛盾,與其他實驗室的工作不壹致。理論上,弗蘭克創建了壹個模型,即假設單個葉綠素分子中的兩步過程。盡管他的觀點的壹些細節仍有爭議,但這壹假設已被大多數實驗事實所證實。19S5年,美國藝術科學院授予他蘭福德獎章,以表彰他在拓展光合作用研究領域方面的貢獻。
弗蘭克教授對物理學最大的貢獻是他早期在柏林大學工作時的偉大發現。在此期間,他深入沃伯格的實驗室,開始研究電暈放電。他很快就放棄了這個話題,轉而從事離子遷移率的更基礎的研究。他發現電子與惰性氣體原子的碰撞主要是彈性碰撞,不損失動能。當時,他的年輕同事古斯塔夫·赫茲參與了他對這種非常精確的彈性碰撞的研究。這項工作導致了在非彈性碰撞中電子和原子之間的量子能量轉移的發現。在他們著名的實驗中,弗蘭克和赫茲確定了從原子電離電子需要多少能量。他們讓具有壹定能量的電子與汞蒸氣分子碰撞,計算碰撞前後電子能量的變化。實驗結果清楚地表明,當壹個電子與壹個汞原子碰撞時,電子嚴格意義上損失了4.9電子伏,也就是說,汞原子只能接收4.9電子伏。這壹事實無可非議地表明,汞原子具有玻爾所設想的“完全確定和分離的能態”。因此,弗蘭克-赫茲實驗是能量轉換量子化特征的第壹個證明,也是玻爾量子化能級的第壹個決定性證據。
弗蘭克和赫茲因為發現了電子和原子碰撞的規律,獲得了1925 * *年諾貝爾物理學獎。1926年,弗蘭克在斯德哥爾摩的諾貝爾獎頒獎演講中簡要描述了電子碰撞的問題。
除了獲得諾貝爾獎,弗蘭克還獲得了許多榮譽,並被許多學會接納為會員,包括倫敦皇家學會。二戰後,德國也授予他很多榮譽。獲得德國物理學會普朗克獎章,成為哥廷根榮譽市民。
1964年,他走遍祖國各地,看望故人,卻不幸在旅途中去世,享年82歲。