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实验仪器发展史

2018/1/4 18:17:57      点击:

实验仪器,是自然科学具体实验时用到的仪器,主要是物理学、化学、生物学使用仪器较多(包含化学仪器)。

现代常用的实验仪器有试管、烧杯、蒸发皿、坩埚、酒精灯、布氏漏斗、洗气瓶、干燥管、托盘天平、量筒、容量瓶、滴定管、量气装置等。

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,实际上就是它的物理系。剑桥大学建于1209年,历史悠久,与牛津大学同为英国的最高学府。 剑桥大学的卡文迪许实验室建于187l1874年间,是当时剑桥大学的一位校长威廉 化学实验仪器 化学实验仪器 ·卡文迪许私人捐款兴建的。他是十八~十九世纪对物理学和化学做出过巨大贡献的科学家亨利·卡文迪许的近亲。这个实验室就取名卡文迪许实验室,当时用了捐款8450英镑,除去盖成一栋实验楼馆,还买了一些仪器设备。

英国是十九世纪最发达的资本主义国家之一。把物理实验室从科学家私人住宅中扩展出来,成为一个研究单位,这种做法顺应了十九世纪后半叶工业技术对科学发展的要求,为科学研究的开展起了很好的促进作用。随着科学技术的发展,科学研究工作的规模越来越大,社会化和专业化是必然的趋势。卡文迪许实验室后来几十年的历史,证明剑桥大学这位校长是有远见的。 负责创建卡文迪许实验室的是著名物理学家、电磁场理论的奠基人麦克斯韦。他还担任了第一届卡文迪许实验物理学教授,实际上就是实验室主任或物理系主任,直至1879年因病去世(年仅四十八岁)。在他的主持下,卡文迪许实验室开展了教学和多项科学研究,按照麦克斯韦的主张,在系统地讲授物理学的同时,还辅以表演实验。表演实验则要求结构简单,学生易于掌握。他说:这些实验的教育价值,往往与仪器的复杂性成反比,学生用自制仪器,虽然经常出毛病,但他却会比用仔细调整好的仪器,学到更多的东西。仔细调整好的仪器学生易于依赖,而不敢拆成零件。从那个时候起,使用自制仪器就形成了卡文迪许实验室的传统。

麦克斯韦 实验室附有工厂,可以制作很精密的仪器,麦克斯韦很重视科学方法的训练,特别是科学史的研究。例如:他用了几年的时间整理一百年前H.卡文迪许有关电学实验的论著,并带领大家重复和改进卡文迪许做过的一些实验。有人不理解他的想法,但是后来证明麦克斯韦是有远见的。同时,卡文迪许实验室还进行了多项研究,例如:地磁、电磁波速度、电气常数的精密测量、欧姆定律实验、光谱实验、双轴晶体等等,这些工作起了为后人开辟道路的作用。 物理实验仪器 物理实验仪器 麦克斯韦的继任者是斯特技特即瑞利第三。他在声学和电学方面很有造诣。在他主持下,卡文迪许实验室系统地开设了学生实验。1884年,瑞利因被选为皇家学院教授而辞职,由二十八岁的J.J.汤姆逊继任。 汤姆逊 J.J.汤姆逊对卡文迪许实验室有卓越贡献,在他的建议下,从1895年开始,卡文迪许实验室实行吸收外校(包括国外)毕业生当研究生的制度,一批批的优秀青年陆续来到这里,在J.J.扬姆逊的指导下进行学习与研究。在他任职的三十五年间,卡文迪许实验室的工作人员开展了如下工作:进行了气体导电的研究,从而导致了电子的发现;进行了正射线的研究,发明了质谱仪,从而导致了同位素的研究;对基本电荷进行测量,不断改进方法,为以后的油淌实验奠定了基础;膨胀云室的发明,为基本粒子的研究提供了有力武器;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。其他如X射线,放射性以及αβ射线的研究都处于世界领先地位。

卡文迪许实验室在J.J.汤姆逊的领导下,建立了一整套研究生培养制度和良好的学风。他培养的研究生当中,著名的有卢瑟福、朗之万、汤森德、麦克勒伦、W.L.布拉格、C.T.R.威尔逊、H.A.威尔逊、里查森、巴克拉等等,这些人都有重大建树,其中有多人得诺贝尔奖,有的后来调到其他大学主持物理系工作,成为科学研究的中坚力量。 卢瑟福 1919年,J.J.汤姆逊让位于他的学生卢瑟福。卢瑟福是一位成绩卓著的实验物理学家,是原子核物理学的开创者。卢瑟福更重视对青年人的培养。在他的带领下,查德威克发现了中子,考克拉夫特和瓦尔顿发明静电加速器,布拉凯特观察到核反应,奥利法特发现氰,卡皮查在高电压技术和低温研究取得硕果,另外还有电离层的研究,空气动力学和磁学的研究等等。

1937年,卢瑟福去世后,由W.L.布拉格继任第五届教授,以后是莫特和皮帕德。七十年代以后,古老的卡文迪许实验室大大地扩建了,研究的领域包括天体物理学,粒子物理学,固体物理以及生物物理等等。卡文迪许实验室至今仍不失为世界著名实验室之一。 应该指出,卡文迪许实验室之所以能在近代物理学的发展中做出这么多的贡献,有它特定的时代背景和社会条件,但是它创造的经验还是很值得人们吸取和借鉴的。