卡文迪什实验室.ppt

* 卡文迪什实验室 一、物理实验室的典范――卡文迪什实验室 卡文迪什实验室是英国剑桥大学的系级物理实验室，由于它从1871年创立至今的130多年中成就卓著并培养了大量的科学人才，以及在传统和学风上的卓著名声，而在科学界中享有盛誉,被称为“诺贝尔奖的摇篮” 。 卡文迪什实验室创建于1871年，1874年建成，是当时剑桥大学校长卡文迪什私人捐款兴建的。这个实验室当时的负责人和实验物理教授麦克斯韦 就将实验室命名为“卡文迪什物理实验室”。当时用捐款建了一座实验楼，并配备了一批仪器设备。 二 、 卡文迪什实验室名称的由来 卡文迪尔 三、H.卡文迪什简介 亨利·卡文迪什 （H. Cavendish，1731－1810）是18世纪英国杰出的物理学家和化学家，他的一生为科学的发展做出了重要的贡献。由于早年丧母,他形成一种过于孤独而羞怯的习性。长期深居独处，整天埋头在他科学研究的小天地。在社交生活中，他沉默寡言，显得很孤僻，另外，卡文迪什最厌恶和害怕两件事物，一是奉承，他听到奉承的话常常十分窘迫、不知所措；一是女人，他最怕和女人接触，所以终生未婚，而且他每天和女管家之间都用纸条来联系。 卡文迪什从事科研不图名、不图利。他的许多论文和实验报告，没有急于发表，特别是关于自然哲学的许多论述基本上没有公开发表。也许由于他慎重，也许由于他羞怯，他自认为没有足够实验依据的手稿大部分没有发表。所以在他将近50年的科研生涯中，没有写一本书，这对于促进科学研究的发展是很可惜的。 1810年2月24日，这位79岁的老人感 到临近死亡了，就吩咐身边一位护理的仆人离开房间，而且非到规定时间不得擅自回来。当仆人回来时，卡文迪什已经孤独的离开了人间。卡文迪什一生性情孤僻。他在科学界没有形成一个学派；在民众心中也缺少声望。但他以学识广博，推理清晰，才智罕见而在皇家学会会员中倍受崇敬。 卡文迪什最著名的实验是精确测定了牛顿万有引力常数。实验装置如上图。 1798年，卡文迪什完成了测量万有引力的扭秤实验，他改进了英国机械师米歇尔（John Michell，1724～1793）设计的扭秤，在其悬线系统上附加小平面镜，利用望远镜在室外远距离操纵和测量，防止了空气的扰动（当时还没有真空设备）。他用一根39英寸的镀银铜丝吊一6英尺木杆，杆的两端各固定一个直径2英寸的小铅球，另用两颗直径12英寸的固定着的大铅球吸引它们，测出铅球间引力引起的摆动周期，由此计算出两个铅球的引力，由计算得到的引力再推算出地球的质量和密度。 他算出的地球密度为水密度的5.481倍（地球密度的现代数值为5.517g／cm3），由此可推算出万有引力常量G的数值为 6.754×10-11 Nm2/kg（现代值前四位数为6.672）。这一实验的构思、设计与操作十分精巧，英国物理学家J.H.坡印廷曾对这个实验下过这样的评语：“开创了弱力测量的新时代”。 卡文迪什实验室作为现代科学革命的圣地，培养了26个诺贝尔奖获得者，上100个皇家学会会员，4个皇家学会主席，6个大英科学促进协会主席，3个勋爵，23个爵士，为英国和世界各国培养了数以千百计的著名物理学教授。其中有中国物理学家霍秉权、张文裕、李国鼎、周长宁等，中华人民共和国成立后，来这里工作、进修或学习的中国学者已近10名。 四、卡文迪什实验室的辉煌成就 在卡文迪什实验室完成研究或开始研究思路的诺贝尔奖获得者的名单与年代： 1 J．W．斯特拉特（J．W．Strutt，即Lord Rayleigh）1904 2 J．J．汤姆森（J．J．Thomson）1906 3 E．卢瑟福（E．Rutherford）1908 4 W．H．布拉格（W．H．Bragg）1915 5 W．L．布拉格（W．L．Brngg） 1915 6 C．G．巴尔克拉（C．G．Barkla）1917 7 F．W．阿斯顿（F．W．Aston） 1922 8 C．T．R．威尔逊（C．T．R．Wilson）1927 9 O．W．里查森（O．W．Richardson）1928 10 J．查德威克（J．Chadwick）1935 11 G．P．汤姆森（G．P．Thomson）1937 12 E．V．阿普尔顿（E．V．Appleton）1947 13 P．M．S．布莱克特（P．M．S．Blackett） 1948 14 C．F．鲍威尔（C．F．Powell） 1950 15 J．D．考克饶夫（J．D．Cockcroft）1951 16 E．T．S．瓦尔顿（E．T．S．Walton）1951 17 M．F．皮鲁兹（M．F．Perutz） 19