卡文迪许实验室里的布莱克做了什么为什么说他关闭了基本粒子的方向,卡文迪许实验结论

文章 2个月前 admin
14 0

Q1:你对卡文迪许实验室布莱克做法有何评价

Q2:伽利略,卡文迪许,开普勒,牛顿分别发现了什么,或者说为什么领域做出了贡献

引力常数g由卡文迪什:扭转平衡实验测得,牛顿3.336亿引力,牛顿第一、二定律,开普勒:发现行星定律。

Q3:卡文迪许实验室的建室宗旨是什么?

卡文迪许实验室卡文迪许实验室是英国剑桥大学的物理实验室,其实是它的物理系。剑桥大学成立于1209年,历史悠久,是英国与奥克斯利大学齐名的最高学府。剑桥大学卡文迪许实验室建于1871 ~ 1874年,由当时的剑桥大学校长威廉卡文迪许建造。他是亨利卡文迪什的近亲,这位科学家在18世纪和19世纪对物理学和化学做出了巨大贡献。这个实验室被命名为卡文迪许实验室。当时用了8450英镑的捐款,除了建实验楼,还买了一些仪器设备。英国是19世纪最发达的资本主义国家之一。物理实验室由科学家的私人住宅扩建成为研究单位,顺应了19世纪下半叶工业技术对科学发展的要求,对科学研究的发展起到了很好的推动作用。随着科学技术的发展,科研规模不断扩大,社会化、专业化是必然趋势。卡文迪什实验室几十年的历史证明,剑桥大学校长是有远见的。著名物理学家、电磁场理论创始人麦克斯韦负责建立卡文迪什实验室。他还在卡文迪什担任第一任实验物理学教授,事实上,他曾是实验室主任或物理系系主任,直到1879年因病去世(年仅48岁)。在他的主持下,卡文迪什实验室进行了教学和一些科学研究。根据麦克斯韦的思想,系统地教授物理,补充表演实验。表演要求结构简单,学生容易掌握。他说:“这些实验的教育价值往往与仪器的复杂程度成反比。虽然学生经常在自制仪器上有问题,但他们会学到比仔细调整仪器更多的东西。精心调整的仪器,学生很容易依赖,但不敢拆解成零件。”从那时起,使用自制仪器形成了卡文迪许实验室的传统。实验室配备了一个工厂,可以制造非常精密的仪器。麦克斯韦非常重视科学方法的训练,尤其是科学史的研究。比如他花了几年时间整理h .卡文迪许百年前电学实验的作品,带领大家重复和改进卡文迪许做过的一些实验。有些人不理解他的想法,但事实证明麦克斯韦是有远见的。与此同时,卡文迪什实验室还开展了多项研究,如:地磁、电磁波速度、电常数精密测量、欧姆定律实验、光谱实验、双轴晶体等,为后人起到了开路的作用。麦克斯韦的继任者是斯图加特,瑞利的第三个。他在声学和电学方面很有造诣。在他的主持下,卡文迪什实验室系统地建立了学生实验。1884年,瑞利辞职,因为他被选为皇家学院的教授,由28岁的JJ汤姆逊继任。JJ汤姆逊对卡文迪许实验室做出了杰出的贡献。在他的建议下,从1895年开始,卡文迪许实验室采用了吸收其他学校(包括国外)毕业生作为研究生的制度。许多优秀的年轻人在J.J .詹姆森的指导下陆续来到这里学习和研究。在他任职的三十五年间,卡文迪什实验室的工作人员进行了以下工作:(1)研究了气体的传导,从而发现了电子;正射线的研究和质谱仪的发明导致了同位素的研究。对基本电荷进行了测量,并不断改进方法,为以后的油滴实验奠定了基础。膨胀云室的发明为基本粒子的研究提供了强有力的武器。电磁波和热电子的研究导致了真空二极管和三极管的发明,促进了无线电电子学的发展和应用。其他研究,如X射线、放射性、射线和射线,在世界上处于领先地位。在JJ汤姆逊的领导下,卡文迪许实验室建立了一套研究生培养体系和良好的学风。
他培养的研究生中,著名的有卢瑟福、朗之万、汤森、麦克勒伦、布拉格、威尔逊、威尔逊、理查森、巴克拉等。这些人取得了很大的成就,他们中的许多人获得了诺贝尔奖,其中一些人后来调到其他大学主持物理系,成为科研骨干。1919年,JJ汤姆逊让位给他的学生卢瑟福。卢瑟福是一位杰出的实验物理学家,也是核物理的先驱。卢瑟福更注重年轻人的培养。在他的领导下,查德威克发现了中子,Cochraft和walton发明了静电加速器,Brackett观察了核反应,Oliphant发现了氰基,Kapicha在高压技术和低温研究以及电离层研究、空气动力学和磁学研究等方面取得了巨大成就。1937年,卢瑟福去世后,布拉格接替他成为第五任教授,随后是莫特和皮帕德。自20世纪70年代以来,旧的卡文迪什实验室得到了很大的扩展,其研究领域包括天体物理学、粒子物理学、固体物理学和生物物理学等。卡文迪什实验室仍然是世界著名的实验室之一。需要指出的是,卡文迪什实验室因其特定的背景和社会条件,在现代物理学的发展中做出了如此多的贡献,但它所创造的经验仍然值得人们吸收和借鉴。附:卡文迪许实验室诺贝尔奖获得者名单。获奖年份主要贡献于1904年瑞利三世对气体密度的研究。氮的发现JJ汤姆逊1906年气体电导率的理论和实验研究卢瑟福1908年因放射性研究获得诺贝尔化学奖布拉格1915年,利用X射线研究晶体结构,巴克拉1917年,发现二次X射线作为元素特征,阿斯顿1922年,因发明质谱仪获得诺贝尔化学奖,威尔逊1927年,发现带电粒子的轨迹通过蒸汽凝聚显示,理查森1928年查德威克于1935年发现了理查森定律,1937年发现了中子G.P .汤普森,1947年在阿普尔顿发现了电子衍射,1948年在布莱凯特发现了高层大气的物理特性,改进了威尔逊云室,因此在核物理和宇宙射线领域有了新的发现,如1950年鲍威尔的照相乳胶探测技术,1951年人为加速沃尔顿的原子粒子实现核嬗变,以及肯德尔用X射线对大分子蛋白质结构的新分析获得诺贝尔化学奖的克里克、沃森和威尔金斯于1962年发现了DNA的双螺旋结构。获得生理学或医学奖的约瑟夫森,1973年发现约瑟夫森效应,1974年发现赖尔效应,1974年发现射电天文学中的赫维效应,1977年发现脉冲星莫特磁随机系统的电子结构。此外,还有以下与卡尔文徐斌实验室关系密切的诺贝尔物理学奖获得者的名字。究原子结构和辐射康普顿1927发现康普顿效应狄拉克1933建立新的原子理论P.W.安德逊1977磁性与无规系统的电子结构卡皮查1978低温物理学

Q4:拉瓦锡和燃素说的灭亡是什么?

19世纪德国化学家李比希(Justus von Liebig,1803—1873)曾经说过,拉瓦锡“没有发现前人不知道的新物体、新特性、新自然现象。他的不朽光辉在于他把一种新的精神注入了科学内部”。拉瓦锡被认为是近代化学的奠基人,他让他的同事们从一种崭新的角度来对待定量技术,这是化学领域所有进步的基础。当布莱克和卡文迪什专注于定量分析时,拉瓦锡则成功地说服其他化学家认识这一方法的重要性。他为化学做的事就像是伽利略为物理学做的事:引进严格的方法论、经验论和定量方法。就在演示定量方法的重要性时,1799年,普洛斯特(Joseph-LouisProust,1754—1826)发现了定比定律,内容是:在化学反应中,交换的是整个单元。这是不久后即将出现的原子论的早期暗示。例如,一个化合物也许含有两种元素,比例是4:1,但绝不会是3.9:1或4.2:1,等等。一种元素也许会以不同的比例与其他元素结合,产生不同的化合物,但是这些化合物仍然遵守定比定律。例如,二氧化碳是由碳和氧以3:8的重量比组成的,而一氧化碳(同样元素以不同比例组成)则是由碳和氧以3:4的重量比组成。事实证明,这一定量发现对于现代化学是一块重要基石。拉瓦锡是一位科学世界中的推动者,他的钱财固然是来自税农,却大量花费在科学事业上,他的私人实验室是欧洲主要科学人物的聚会场所。杰弗逊和富兰克林在那里都受到过热情款待。拉瓦锡的妻子玛丽·安妮(Maria—Anne Pierrette Paulze,1758—1836),14岁就嫁给了他,她积极出席这些聚会并且记录有关情况,为拉瓦锡的书制作描绘这些聚会的插图。她还将拉瓦锡书籍翻译成英文,添加注解,积极地参加科学活动。在1772年至1774年间,拉瓦锡进行了一系列实验,演示在受控条件下燃烧不同物质,其中有金刚石、磷、硫、锡和铅。他在密闭容器里燃烧金刚石、锡和铅,当这些物质加热时,人们早就知道,它们会改变颜色,产生的物质叫做“生石灰”或者“金属灰”,其重量要超过原来的金属。但是当拉瓦锡称量整个容器时,其中包括容器里的所有东西——空气、金属、生石灰和容器本身,他发现重量没有变化。这就表明,整个系统中必定有某一部分损失了重量,这一部分也许就是空气(他怀疑燃素有负重量的观点)。如果空气确实有所损失,那么,至少在密闭的容器里要产生部分真空。果然,当他打开容器时,空气冲了进去。当他再次称量容器和所含物质时,结果比原先重了。所以生石灰一定是空气和金属的生成物。因此可以断定,生锈(和燃烧)的过程并不涉及燃素的损失,而是从空气中获得了什么。拉瓦锡是一位有活力的实验家和能干的交流者,人们公认他是近代化学的奠基人。燃素说灭亡了。拉瓦锡夫妇组织了盛大的聚会,在隆重的庆典仪式上,夫人玛丽·安妮穿得像一位女祭司,他们焚烧了斯塔尔论述燃素的书,表明燃素说对化学的控制已告终结。从拉瓦锡的实验得出的另一个重要结果是:他还揭示了一条基本原理——质量守恒定律,这条定律在19世纪成了“化学的防护堤”。科学家常常参加拉瓦锡夫妇主办的集会,在集会上拉瓦锡做演示,玛丽·安妮对实验作详细记录。后来,在1774年10月,普里斯特利访问了拉瓦锡,并用缺乏燃素的空气解释他的实验。拉瓦锡很有兴趣地听了他的介绍,突然意识到,普里斯特利分离出了空气的一部分——空气大体上由两种气体组成,一种支持燃烧和呼吸,另一种则不能。而燃素说,正如他已经得出的结论,是一种引人误入歧途的理论。现在真相似乎已经明朗:普里斯特利分离出了空气中支持燃烧的气体,他发现的新气体与物体不能在其中燃烧的空气完全是两码事。1779年,拉瓦锡宣布,空气由两种气体组成,第一种支持燃烧的,他称为氧气(oxygen,希腊字根的原意是“产生酸”,因为拉瓦锡认为氧存在于所有的酸中),这个名词保留了下来。另一种气体他称为硝(azote,希腊文的意思是“无生命”),1790年有人重新命名为氮,这个名字沿用至今。有一段时间拉瓦锡试图掩饰这样的事实:正是普里斯特利才引出他的这些见解。他认为普里斯特利只不过是打杂工,并不知道自己在做什么。毕竟,普里斯特利不像他那样把毕生精力奉献给化学。也许他对普里斯特利有某种民族偏见,也可能有一些政治对立,但最可能的是,他希望人们记住自己是某个元素的发现者,不过他的意图从未成功。然而,他确实解释了普里斯特利作出的发现。他扮演的角色是理论家,是普里斯特利实验工作的解释者,他们的工作是某种实验和理论的合作,在实验结果变得越来越复杂时,这种合作对化学将变得越来越重要。拉瓦锡还澄清了卡文迪什的工作,重复了他的可燃气体实验。卡文迪什曾经在空气中发现这种可燃气体,燃烧后可形成水。拉瓦锡把这种气体称为氢,在希腊文中的意思是“产生水”。这与拉瓦锡为新化学描绘的图景相当一致。动物吃了含有碳和氢的食物,吸入氧,把它们结合在一起,形成二氧化碳和水,通过呼吸又把它们呼出。在巴黎皇家植物园演示的化学实验,特别是鲁埃尔做的表演。鲁埃尔最著名的学生之一就是拉瓦锡。拉瓦锡正在演示空气的成分。然而,新化学开始受到欢迎。尽管普里斯特利、卡文迪什和赫顿从未丢弃燃素说,但是,布莱克以及若干人还是转向了拉瓦锡的思路。有人要为一本百科全书写一篇关于化学史的文章,求助于拉瓦锡,拉瓦锡意识到,化学中面临这一问题,就是不同时代。不同国家对物质的命名不尽相同。化学需要有一个国际命名法,以便统一反映物质的成分——不要这里是用途,那里是颜色,甚至还有诗意的幻想。于是,拉瓦锡为化学做了类似于林奈为生物学做的事情:他建立了一个系统的命名法。和另外两位化学家一起,他在1787年出版了《化学命名法》(Methods of Chemical Nomenclature),建立起一个清晰合理、能够反映成分的命名系统,这个系统几乎立即就得到了称赞(个别坚持燃素说的人除外),直到今天仍在使用。在25年中,拉瓦锡使定量测量成为化学家的基本工具,结束了燃素说,建立了质量守恒定律,并且提出了一套化学命名的新系统。随着拉瓦锡在1794年去世,他所参与的化学大革命走向终结,但是化学的进展并未就此止步。在拉瓦锡、布莱克、舍勒、普里斯特利、卡文迪什,某种程度上甚至包括斯塔尔奠定的基础上,19世纪的化学家们得以更精确地理解化学元素、它们的特性、它们相互反应的机理,以及在反应中所发生的过程。道尔顿将以拉瓦锡和布莱克的定量分析为基础,再结合古希腊人德谟克利特的原子论,从而在1803年提出第一个定量原子理论。1869年门捷列夫(Dmitri lvanovich Mendeleev,1834—1907)把已知化学元素列在周期表中。到19世纪末,玛丽·居里(Marie Sklodowsk Curie,1867—1934)和皮埃尔·居里(Pierre Curie,1859—1906)发现放射性元素。这些过程将为电子和量子力学的理论奠定基础。与此同时,许多把化学带到新时代的人们,也在物理学中作出了激动人心的发现。

Q5:请解释为什么说卡文迪许在实验室测出引力恒量就相当于测出地球的质量

当时已经知道:1)万有引力f=GMM/RR的公式;2)这个公式不仅适用于两个粒子之间的万有引力,而且可以直接用于质量球对称分布的球体。公式——可用于将球体的质量视为集中在球体中心的质点(需要通过积分运算证明);3)物体在地面上的重量为F"=mg,g为重力加速度;4)地球的半径r。因此,从F=F’(这里忽略了相对较小的离心力,更准确地说,离心力可以从地球每天旋转一次的角速度——,加上r和纬度来计算),我们可以得到地球的质量M=grr/G,这表明只要测量重力常数G,就可以得到M。

Q6:卡文迪许在实验室中测得引力常量为G=6.7×10 -11 N?m 2 /kg 2 。他把这个实验说成是“称量地球的质量”。

(1) (2) (3)试题分析:(1)获得地球表面重力提供的重力;(2)第一宇宙速度是地球表面卫星的线速度,是根据重力提供向心力得到的;(3)地球表面提供向心力的引力是通过计算地球表面与行星表面的第一宇宙速度之比得到的。

相关文章

暂无评论

暂无评论...