實驗儀器的發(fā)展史

室是英國劍橋大學(xué)的物理實驗室，實際上就是它的物理系。劍橋大學(xué)建于1209年，歷史悠久，與牛津大學(xué)同為英國的zui高學(xué)府。劍橋大學(xué)的卡文迪許實驗室建于187l～1874年間，是當(dāng)時劍橋大學(xué)的一位校長威廉化學(xué)實驗儀器化學(xué)實驗儀器 ·卡文迪許私人捐款興建的。他是十八～十九世紀(jì)對物理學(xué)和化學(xué)做出過巨大貢獻(xiàn)的科學(xué)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(dāng)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(jì)zui發(fā)達(dá)的資本主義國家之一。把物理實驗室從科學(xué)家私人住宅中擴(kuò)展出來，成為一個研究單位，這種做法順應(yīng)了十九世紀(jì)后半葉工業(yè)技術(shù)對科學(xué)發(fā)展的要求，為科學(xué)研究的開展起了很好的促進(jìn)作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)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?？ㄎ牡显S實驗室后來幾十年的歷史，證明劍橋大學(xué)這位校長是有遠(yuǎn)見的。負(fù)責(zé)創(chuàng)建卡文迪許實驗室的是物理學(xué)家、電磁場理論的奠基人麥ke斯韋。他還擔(dān)任了*屆卡文迪許實驗物理學(xué)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(xué)和多項科學(xué)研究，按照麥克斯韋的主張，在系統(tǒng)地講授物理學(xué)的同時，還輔以表演實驗。表演實驗則要求結(jié)構(gòu)簡單，學(xué)生易于掌握。他說：“這些實驗的教育價值，往往與儀器的復(fù)雜性成反比，學(xué)生用自制儀器，雖然經(jīng)常出毛病，但他卻會比用仔細(xì)調(diào)整好的儀器，學(xué)到更多的東西。仔細(xì)調(diào)整好的儀器學(xué)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(xué)方法的訓(xùn)練，特別是科學(xué)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(xué)實驗的論著，并帶領(lǐng)大家重復(fù)和改進(jìn)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(yuǎn)見的。同時，卡文迪許實驗室還進(jìn)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(xué)和電學(xué)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(xué)生實驗。1884年，瑞利因被選為*學(xué)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(xiàn)，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(dāng)研究生的制度，一批批的青年陸續(xù)來到這里，在J.J.揚(yáng)姆遜的指導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)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(jìn)行了氣體導(dǎo)電的研究，從而導(dǎo)致了電子的發(fā)現(xiàn)；進(jìn)行了正射線的研究，發(fā)明了質(zhì)譜儀，從而導(dǎo)致了同位素的研究；對基本電荷進(jìn)行測量，不斷改進(jìn)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(dǎo)致了真空二極管和三極管的發(fā)明，促進(jìn)了無線電電子學(xué)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(dǎo)下，建立了一整套研究生培養(yǎng)制度和良好的學(xué)風(fēng)。他培養(yǎng)的研究生當(dāng)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(xué)主持物理系工作，成為科學(xué)研究的中堅力量。盧瑟福 1919年，J.J.湯姆遜讓位于他的學(xué)生盧瑟福。盧瑟福是一位成績的實驗物理學(xué)家，是原子核物理學(xué)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(xué)和磁學(xué)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(kuò)建了，研究的領(lǐng)域包括天體物理學(xué)，粒子物理學(xué)，固體物理以及生物物理等等?？ㄎ牡显S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(xué)的發(fā)展中做出這么多的貢獻(xiàn)，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。