實驗儀器的發(fā)展史

室是英國劍橋大學的物理實驗室，實際上就是它的物理系。劍橋大學建于1209年，歷史悠久，與牛津大學同為英國的zui高學府。劍橋大學的卡文迪許實驗室建于187l～1874年間，是當時劍橋大學的一位校長威廉化學實驗儀器化學實驗儀器 ·卡文迪許私人捐款興建的。他是十八～十九世紀對物理學和化學做出過巨大貢獻的科學家亨利·卡文迪許的近親。這個實驗室就取名卡文迪許實驗室，當時用了捐款8450英鎊，除去蓋成一棟實驗樓館，還買了一些儀器設(shè)備。英國是十九世紀zui發(fā)達的資本主義國家之一。把物理實驗室從科學家私人住宅中擴展出來，成為一個研究單位，這種做法順應(yīng)了十九世紀后半葉工業(yè)技術(shù)對科學發(fā)展的要求，為科學研究的開展起了很好的促進作用。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，科學研究工作的規(guī)模越來越大，社會化和專業(yè)化是必然的趨勢。卡文迪許實驗室后來幾十年的歷史，證明劍橋大學這位校長是有遠見的。負責創(chuàng)建卡文迪許實驗室的是物理學家、電磁場理論的奠基人麥ke斯韋。他還擔任了*屆卡文迪許實驗物理學教授，實際上就是實驗室主任或物理系主任，直至1879年因病去世(年僅四十八歲)。在他的主持下，卡文迪許實驗室開展了教學和多項科學研究，按照麥克斯韋的主張，在系統(tǒng)地講授物理學的同時，還輔以表演實驗。表演實驗則要求結(jié)構(gòu)簡單，學生易于掌握。他說：“這些實驗的教育價值，往往與儀器的復雜性成反比，學生用自制儀器，雖然經(jīng)常出毛病，但他卻會比用仔細調(diào)整好的儀器，學到更多的東西。仔細調(diào)整好的儀器學生易于依賴，而不敢拆成零件。”從那個時候起，使用自制儀器就形成了卡文迪許實驗室的傳統(tǒng)。麥克斯韋 實驗室附有工廠，可以制作很精密的儀器，麥克斯韋很重視科學方法的訓練，特別是科學史的研究。例如：他用了幾年的時間整理一百年前H.卡文迪許有關(guān)電學實驗的論著，并帶領(lǐng)大家重復和改進卡文迪許做過的一些實驗。有人不理解他的想法，但是后來證明麥克斯韋是有遠見的。同時，卡文迪許實驗室還進行了多項研究，例如：地磁、電磁波速度、電氣常數(shù)的精密測量、歐姆定律實驗、光譜實驗、雙軸晶體等等，這些工作起了為后人開辟道路的作用。物理實驗儀器物理實驗儀器麥克斯韋的繼任者是斯特技特即瑞利第三。他在聲學和電學方面很有造詣。在他主持下，卡文迪許實驗室系統(tǒng)地開設(shè)了學生實驗。1884年，瑞利因被選為*學院教授而辭職，由二十八歲的J.J.湯姆遜繼任。湯姆遜 J.J.湯姆遜對卡文迪許實驗室有貢獻，在他的建議下，從1895年開始，卡文迪許實驗室實行吸收外校(包括國外)畢業(yè)生當研究生的制度，一批批的青年陸續(xù)來到這里，在J.J.揚姆遜的指導下進行學習與研究。在他任職的三十五年間，卡文迪許實驗室的工作人員開展了如下工作：進行了氣體導電的研究，從而導致了電子的發(fā)現(xiàn)；進行了正射線的研究，發(fā)明了質(zhì)譜儀，從而導致了同位素的研究；對基本電荷進行測量，不斷改進方法，為以后的油淌實驗奠定了基礎(chǔ)；膨脹云室的發(fā)明，為基本粒子的研究提供了有力武器；電磁波和熱電子的研究導致了真空二極管和三極管的發(fā)明，促進了無線電電子學的發(fā)展和應(yīng)用。其他如X射線，放射性以及α、β射線的研究都處于世界領(lǐng)*地位。卡文迪許實驗室在J.J.湯姆遜的領(lǐng)導下，建立了一整套研究生培養(yǎng)制度和良好的學風。他培養(yǎng)的研究生當中，的有盧瑟福、朗之萬、湯森德、麥克勒倫、W.L.布拉格、C.T.R.威爾遜、H.A.威爾遜、里查森、bake拉等等，這些人都有重大建樹，其中有多人得諾貝爾獎，有的后來調(diào)到其他大學主持物理系工作，成為科學研究的中堅力量。盧瑟福 1919年，J.J.湯姆遜讓位于他的學生盧瑟福。盧瑟福是一位成績的實驗物理學家，是原子核物理學的*。盧瑟福更重視對青年人的培養(yǎng)。在他的帶領(lǐng)下，查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，考克拉夫特和瓦爾頓發(fā)明靜電加速器，布拉凱特觀察到核反應(yīng)，奧利法特發(fā)現(xiàn)氰，卡皮查在高電壓技術(shù)和低溫研究取得碩果，另外還有電離層的研究，空氣動力學和磁學的研究等等。 1937年，盧瑟福去世后，由W.L.布拉格繼任第五屆教授，以后是莫特和皮帕德。七十年代以后，古老的卡文迪許實驗室大大地擴建了，研究的領(lǐng)域包括天體物理學，粒子物理學，固體物理以及生物物理等等。卡文迪許實驗室至今仍不失為世界實驗室之一。應(yīng)該指出，卡文迪許實驗室之所以能在近代物理學的發(fā)展中做出這么多的貢獻，有它特定的時代背景和社會條件，但是它創(chuàng)造的經(jīng)驗還是很值得人們吸取和借鑒的。