實(shí)驗(yàn)儀器的發(fā)展史

室是英國(guó)劍橋大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)室，實(shí)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(guó)的zui高學(xué)府。劍橋大學(xué)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室建于187l～1874年間，是當(dāng)時(shí)劍橋大學(xué)的一位校長(zhǎng)威廉化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器 ·卡文迪許私人捐款興建的。他是十八～十九世紀(jì)對(duì)物理學(xué)和化學(xué)做出過(guò)巨大貢獻(xiàn)的科學(xué)家亨利·卡文迪許的近親。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室就取名卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，當(dāng)時(shí)用了捐款8450英鎊，除去蓋成一棟實(shí)驗(yàn)樓館，還買(mǎi)了一些儀器設(shè)備。英國(guó)是十九世紀(jì)zui發(fā)達(dá)的資本主義國(guó)家之一。把物理實(shí)驗(yàn)室從科學(xué)家私人住宅中擴(kuò)展出來(lái)，成為一個(gè)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(duì)科學(xué)發(fā)展的要求，為科學(xué)研究的開(kāi)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(lái)越大，社會(huì)化和專(zhuān)業(yè)化是必然的趨勢(shì)。卡文迪許實(shí)驗(yàn)室后來(lái)幾十年的歷史，證明劍橋大學(xué)這位校長(zhǎng)是有遠(yuǎn)見(jiàn)的。負(fù)責(zé)創(chuàng)建卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的是物理學(xué)家、電磁場(chǎng)理論的奠基人麥ke斯韋。他還擔(dān)任了*屆卡文迪許實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授，實(shí)際上就是實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了教學(xué)和多項(xiàng)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(shí)，還輔以表演實(shí)驗(yàn)。表演實(shí)驗(yàn)則要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，學(xué)生易于掌握。他說(shuō)：“這些實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)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(huì)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(lài)，而不敢拆成零件。”從那個(gè)時(shí)候起，使用自制儀器就形成了卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的傳統(tǒng)。麥克斯韋 實(shí)驗(yàn)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(shí)間整理一百年前H.卡文迪許有關(guān)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的論著，并帶領(lǐng)大家重復(fù)和改進(jìn)卡文迪許做過(guò)的一些實(shí)驗(yàn)。有人不理解他的想法，但是后來(lái)證明麥克斯韋是有遠(yuǎn)見(jiàn)的。同時(shí)，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室還進(jìn)行了多項(xiàng)研究，例如：地磁、電磁波速度、電氣常數(shù)的精密測(cè)量、歐姆定律實(shí)驗(yàn)、光譜實(shí)驗(yàn)、雙軸晶體等等，這些工作起了為后人開(kāi)辟道路的作用。物理實(shí)驗(yàn)儀器物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)地開(kāi)設(shè)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)。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(duì)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室有貢獻(xiàn)，在他的建議下，從1895年開(kāi)始，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室實(shí)行吸收外校(包括國(guó)外)畢業(yè)生當(dāng)研究生的制度，一批批的青年陸續(xù)來(lái)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(shí)驗(yàn)室的工作人員開(kāi)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(duì)基本電荷進(jìn)行測(cè)量，不斷改進(jìn)方法，為以后的油淌實(shí)驗(yàn)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(wú)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?？ㄎ牡显S實(shí)驗(yàn)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(wàn)、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(shù)，其中有多人得諾貝爾獎(jiǎng)，有的后來(lái)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(jiān)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(jī)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，是原子核物理學(xué)的*。盧瑟福更重視對(duì)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(dòng)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(shí)驗(yàn)室大大地?cái)U(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。卡文迪許實(shí)驗(yàn)室至今仍不失為世界實(shí)驗(yàn)室之一。應(yīng)該指出，卡文迪許實(shí)驗(yàn)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(shí)代背景和社會(huì)條件，但是它創(chuàng)造的經(jīng)驗(yàn)還是很值得人們吸取和借鑒的。