查爾斯·格洛弗·巴克拉（英語：Charles Glover Barkla，1877年6月7日?－1944年10月23日?），英國物理學(xué)家，任教于劍橋大學(xué)以及愛丁堡大學(xué)的他，致力于基礎(chǔ)物理研究。

1917年因發(fā)現(xiàn)X射線的散射現(xiàn)象而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。

人物生平

童年時期

Charles Glover Barkla1876年6月7日出生于英國蘭開夏郡的威德內(nèi)斯 （Widnes） ，父親是化學(xué)公司的一名秘書。Barkla中學(xué)在利物浦書院學(xué)習(xí)。

大學(xué)生涯

1894年進(jìn)利物浦大學(xué)學(xué)院攻讀數(shù)學(xué)和物理學(xué)，師從知名物理學(xué)家洛奇（ Lodge） 。

1898年以優(yōu)異成績畢業(yè)于物理系，次年獲碩士學(xué)位。

1899年獲得 1851 年大展覽會獎學(xué)金進(jìn)入劍橋大學(xué)三一學(xué)院。

1902 年回到利物浦大學(xué)當(dāng)洛奇的助手，1900 年轉(zhuǎn)到國王學(xué)院，

1905到1909年相繼擔(dān)任表演師、助理物理講師和進(jìn)階電學(xué)講師。

1909年繼 H.A. 威爾遜當(dāng)倫敦大學(xué)教授。

1913年起直到去世，在愛丁堡大學(xué)任自然哲學(xué)教席。

Barkla的第一項研究是關(guān)于電波沿導(dǎo)線傳播的速度，但從 1902 年起，他開始進(jìn)行 X 射線的研究并在這一領(lǐng)域作出了一系列重大發(fā)現(xiàn)。

婚姻與家庭

Charles Glover Barkla于1907年與Mary Esther結(jié)婚，她是英國曼島（ the Isle of Man ）接待員John T. Cowell的大女兒，他們有兩個兒子和一個女兒。最小的兒子Michael Barkla，是一位飛官，同時也是個有才器的年輕學(xué)者，卻不幸於1943年命喪于一次任務(wù)。Barkla的主要興趣是唱歌，有著澎湃有力的男中音嗓門，他也是國王教會唱詩班的一員，而晚年他也開始迷上打高爾夫球。

Barkla在1944年10月23日在他位于愛丁堡Braidwood的家中逝世。

工作伙伴

Moseley是最年輕且最有才干的一位合作者， 1913 年才 26 歲。他本來一直在研究 b 射線，被 X 射線研究的巨大成果和廣闊前景所激勵，主動地投入到 X 射線的特征譜研究之中。他采用亨利·布拉格X 射線光譜儀，對一系列元素進(jìn)行系統(tǒng)的分析，獲得了非常簡單的規(guī)律。

Moseley在“各種元素的高頻光譜”一文，把九種元素 ----Ca 、 Ti 、 V 、 Cr 、 Mn 、 Fe 、 Co 、 Ni 和 Cu ，在相同反射角的條件下拍攝到的 X 射線特徵譜排列在一起，顯示了明確的規(guī)律性。 1914 年Moseley進(jìn)一步作了定量計算，得到了一個和巴耳末公式類似的公式，并且證明原子中的電子數(shù)正是元素周期表中的原子序。這樣，Moseley就在Barkla的基礎(chǔ)上對波耳原子模型理論作出了有力的支援。

Moseley的工作深受物理學(xué)界的贊賞，可惜 1915 年他不幸死于歐洲戰(zhàn)場。Moseley是一位非常有才華的實(shí)驗物理學(xué)家，對特征 X 射線譜的研究作出了重大貢獻(xiàn)。有人說，如果Moseley不是過早去世，他應(yīng)該能夠和Barkla共享諾貝爾物理學(xué)獎。

科學(xué)成就

Barkla是第五位因研究X 射線得諾貝爾物理學(xué)獎的獲得者，在他之前有1901年獲獎的倫琴，1914年獲獎的勞厄和 1915年獲獎的布拉格父子。不到二十年就有五位諾貝爾物理學(xué)獎獲得者，占當(dāng)時總數(shù)的四分之一以上，由此可見，X 射線的研究成果在二十世紀(jì)前二十年中占有何等重要的地位。

愛丁堡大學(xué)的Barkla從1902年起就在研究 X 射線。他從 X 射線受物質(zhì)的散射證明原子中的電子數(shù)大約等于該元素的原子量的一半。后來證明，這一結(jié)果對輕元素是相當(dāng)正確的。Barkla在研究中發(fā)現(xiàn)了 X 射線的偏振性，這對認(rèn)識 X 射線的波動性有一定影響。人們知道，X 射線的波動性是 1912 年德國人勞厄用晶體繞射（衍射）實(shí)驗發(fā)現(xiàn)的。在此之前，人們對 X 射線的本性眾說紛紜。倫琴傾向于 X 射線可能是以太中的某種縱波，斯托克司認(rèn)為 X 射線可能是橫向的以太脈沖。由于 X 射線可以使氣體分子電離， J.J. 湯姆森也認(rèn)為是一種脈沖波。

X 射線是波還是粒子？是縱波還是橫波？最有力的判據(jù)是干涉和繞射（衍射）這一類現(xiàn)象到底是否存在。 1899 年哈加 （H. Haga） 和溫德 （C. Wind） 用一個制作精良的三角形縫隙，放在X 射線管面前，觀察 X 射線在縫隙邊緣是否形成繞射（衍射）條紋。他們采用三角形縫隙的原因，一方面是出于無法預(yù)先知道產(chǎn)生繞射（衍射）的條件，另一方面是因為在頂點(diǎn)附近便于測定像的展寬。他們從 X 射線的照片判斷，如果 X 射線是波，其波長只能小于 10 － 9 厘米。這個實(shí)驗后來經(jīng)瓦爾特 （B. Walter） 和泡爾（R. Pohl） 改進(jìn)，得到的照片似乎有微弱的繞射（衍射）影像。直到 1912 年，有人用光度計測量這一照片的光度分布，才看到真正的繞射（衍射）現(xiàn)象。索末菲據(jù)此計算出 X 射線的有效波長大約為 4 × 10 － 9 厘米。

X 射線還有一種效應(yīng)頗引人注目。當(dāng)它照射到物質(zhì)上時，會產(chǎn)生二次輻射。這一效應(yīng)是 1897 年由塞格納克 （G. M. M. Sagnac） 發(fā)現(xiàn)的。塞格納克注意到，這種二次輻射是漫反射，比入射的X 射線更容易被吸收。這一發(fā)現(xiàn)為以后研究 X 射線的性質(zhì)作了準(zhǔn)備。 1906 年Barkla在這個基礎(chǔ)上判定 X 射線具有偏振性。Barkla的實(shí)驗原理 。從X 射線管發(fā)出的X 射線以 45 °角輻照在散射物 A 上，從 A 發(fā)出的二次輻射又以 45 °角投向散射物 B ，再從垂直于二次輻射的各個方向觀察三次輻射，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度有很大變化。沿著既垂直于入射射線又垂直於二次輻射的方向強(qiáng)度最弱。由此Barkla得出了X 射線具有偏振性的結(jié)論。根據(jù)X 射線的偏振性，人們開始認(rèn)識到X 射線和普通光是類似的。Barkla還對X 射線的吸收和感光作用進(jìn)行了研究，對這方面的知識作出了有價值的貢獻(xiàn)。

偏振性的發(fā)現(xiàn)對認(rèn)識 X 射線的本質(zhì)雖然前進(jìn)了一大步，但僅靠偏振性還不足以判定 X 射線是波還是粒子，因為粒子也能解釋這一現(xiàn)象，只要假設(shè)這種粒子具有旋轉(zhuǎn)性就可以了。果然在 1907 —1908 年間一場關(guān)于 X 射線是波還是粒子的爭論在Barkla和亨利。布拉格之間展開了。亨利·布拉格根據(jù) γ 射線能使原子電離，在電場和磁場中不受偏轉(zhuǎn)以及穿透力極強(qiáng)等事實(shí)主張 γ 射線是由中性電偶極 ---- 電子和正電荷組成。后來他對 X 射線也一樣看待，由此解釋了已知的各種 X 射線現(xiàn)象。Barkla則堅持 X 射線的波動性。兩人各持己見，在科學(xué)期刊上展開了辯論，雙方都有一些實(shí)驗事實(shí)支援。這場爭論雖然沒有得出明確結(jié)論，但還是給科學(xué)界留下了深刻印象。Barkla關(guān)于X 射線的偏振實(shí)驗和波動性觀點(diǎn)可以說是后來勞厄發(fā)現(xiàn) X 射線繞射（衍射）的前奏。

Barkla最重要的貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了元素發(fā)出的 X 射線輻射都具有和該元素有關(guān)的特征譜線（也叫標(biāo)識譜線）。他第一個證明了 X 射線的二次輻射具有兩種成分，一種是被散射的 X 射線未經(jīng)改變的部分，另一種是因物質(zhì)而異的螢光輻射。1909 年，Barkla和他的學(xué)生沙德勒 （C. A. Sadler） 進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，特征譜線其實(shí)并不均勻，它可以再分為硬的成分和軟的成分。他們把硬的成分稱為K線，把軟的成分稱為L線。每種元素都有其特定的K線和L線。這些譜線的吸收率與發(fā)射元素的原子量之間近似有線性關(guān)系，卻跟普通光譜不同，不呈周期性。

X 射線特征譜線對建立原子結(jié)構(gòu)理論極為重要。顯然，X 射線的特征譜是揭示原子結(jié)構(gòu)的重要途徑。所以，Barkla的工作喚起了許多物理學(xué)家的關(guān)注和興趣，特別是在波爾原子模型理論發(fā)表之后。其中，H. G. J. Moseley作出的成果尤為重要。