正文 第3章 光柵的發明(1)(1 / 3)

光柵又稱衍射光柵,是利用多縫衍射原理使光發生色散的光學元件。光柵是夫琅和費於1821年左右發明的。他最早是用細金屬絲密排地纏在兩個平行的細螺絲上,焊好後剪去一邊,剩下的一邊成為柵欄的形狀,所以叫光柵。當白光通過這些平行的柵形密縫時,由於衍射和幹涉的作用,光的能量便重新分布,不同波長的光其行進方向不同,從而形成光譜。夫琅和費接著改用刻劃鍍在玻璃上的金屬膜的方法製造光柵,後來又用金剛鑽直接在玻璃麵上刻劃光柵。

聲學大師——玄姆霍茲

亥姆霍茲(1821~1894)是德國物理學家、生物學家,提出了世界是物質的,而物質必定守恒的觀點,在醫學、生理學、物理學等學科均有重大貢獻。主要成就:(1)第一次以數學方式給出大家已理解的能量守恒定律。(2)發亥姆霍茲研究電磁的設備模型。展了邁爾和焦耳的成果,討論了當時已知的力學、熱學、電學、化學的各種問題,嚴謹地論證了各種運動中能量的守恒定律。(3)論證了生理力學和生理光學的關係。(4)發明了至今仍在使用的檢眼鏡。(5)研究了流體力學和渦流現象,用發明的亥姆霍茲共鳴器來分離並加強聲音的諧音,指出同一頻率和同一音強的聲音由於倍頻的不同而具有不同的音色。(6)在解剖學的基礎上研究了人耳的聽覺。(7)由於他的宣傳,麥克斯韋的電磁理論才在歐洲引起注意,並引導他的學生赫茲在電磁波的研究中取得突出成就。(8)把化學反應中的隻能轉化為熱的能量叫“束縛能”,轉化為其他形式的能量叫“自由能”。

亥姆霍茲的主要著作有:《力之守恒》、《生理學手冊》,《音調的生理基礎》、《化學過程的熱力學》等。

亥姆霍茲研究共鳴現象的實驗裝置。證明地球自轉第一人——傅科

傅科(1819~1868)是法國實驗物理學家,早年學醫,後轉為實驗物理學的研究。主要成果:(1)發現光在空氣中的傳播速度比水中大。(2)用傅科擺測出了地球的自轉。(3)改善了照相術,並用於天文學的研究。(4)實現了惠更斯的錐擺鍾——傅科鍾,重新測定了地球的轉動。(5)發現日光通過含鈉鹽碳弧焰的光譜中,在鈉光的兩條黃線處出現兩條黑線,提出弧焰能吸收它發出的光。(6)發現在磁場中,運動的圓盤因電磁感應能產生渦電流——傅科電流。(7)設計了光度計。(8)創製了偏振儀器。(9)設計了反射式望遠鏡的橢球麵鏡。(10)創製了定日鏡的跟蹤裝置。1855年獲得英國皇家學會的科普利獎章。1862年被授予法國榮譽騎士二級勳章。

傅科擺

1851年1月3日,法國物理學家博科為了證實地球的自轉,在巴黎的一座教堂裏向公眾展示了一個專門的儀器——擺。擺在重力和懸掛線的張力作用下,在其鉛垂位置附近做振動。傅科所用的擺的長度為67米,擺錘是質量為28千克的鐵球。由於傅科的實驗直接驗證了地球自轉,因此被授予榮譽騎士五級勳章,這套實驗裝置也被後人稱為傅科擺。超導現象的發現昂尼斯是荷蘭物理學家,1853年9月出生。1911年,昂尼-斯發現水銀被冷卻到269℃時,超導現象的發現為電學的研究開辟了新的領域。它的電阻消失得無影無蹤。這一發現引起了科學家們的強烈興趣。後來一位美國科學家做了這樣一個著名實驗。他用金屬鋁做了一個封閉的圓環,把它放在接近絕對零度的超低溫中,通以電流,然後再把電流切斷。幾年後,當他再去測量鋁環中的電流時,發現電流的強弱依然如故,還在環中奔跑如飛,沒有明顯的減弱。人們把這種電阻突然消失的零電阻現象,叫做超導現象。現在人們發現的超導體已經有30多種純金屬和上千種合金及化合物。

光速測定第一人——斐索

斐索(1819~1896)是法國實驗物理學家。曾在法蘭西學院攻讀光學。1878年任法國物理學會副主席。主要成就:(1)利用旋轉齒輪的裝置在實驗室中測定了光速為312000千米/秒。這是第一次在地球上測得比較正確的光速數值。(2)用同樣的裝置測得光在水中的傳播速度,證實光速在水中比空氣中小,這對當時的光波動說起到判決性的作用。(3)測量了運動媒質中的光速,證實了菲涅耳的部分曳引公式。(4)和傅科合作開創了天文照相術,並於1845年第一次清晰地攝得了太陽的表麵像。(5)用分光儀觀察了天體光譜,用偏振器獨立地發現光的多普勒效應,用其可測定天體的視向速度,因此又稱多普勒一斐索效應。(6)預言了光是橫波,但沒有得到令人信服的結果。(7)和傅科合作,發現了太陽紅外線的不可見輻射和可見光規律相同。(8)測量過星體的運行速度和直徑。