国外著名实验室介绍打印版

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1、[国外著名实验室]卡文迪什实验室在现代物理学的发展中，实验室的建设具有重要的意义。以英国物理学家和化学家H.卡文迪什(HenryCavendish)命名的卡文迪什实验室(CavendishLaboratory)相当于英国剑桥大学(UniversityofCambridge)的物理系。剑桥大学建于1209年，历史悠久，与牛津大学(UniversityofOxford)遥相对应。卡文迪什实验室创建于1871年，1874年建成，由当时剑桥大学校长W.卡文迪什(WilliamCavendish)私人捐款兴建的(他是H.卡文迪什的近亲)，这个实验室就取名为卡文迪什实验室。当时用捐款建了一座实验室楼

2、，并配备了一些仪器设备。英国是19世纪最发达的资本主义国家之一。物理实验室从科学家私人住宅中扩展为研究单位，适应了19世纪后半叶工业技术对科学发展的要求，促进了科学技术的开展。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趋势。剑桥大学校长的这一做法是有远见的。著名物理学家麦克斯韦(JamesClerkMaxwell)(1831-1879)负责筹建这所实验室。1874年实验室建成后他担任第一任实验室主任，直到他1879年因病去世。在他的主持下，卡文迪什实验室开展了教学和科学研究，工作初具规模。按照麦克斯韦的主张，物理教学在系统讲授的同时，还辅以表演实验，并要求学生自

3、己动手。表演实验要求结构简单，学生易于掌握。麦克斯韦说过：“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，但他们却会比用仔细调整好的仪器，学到更多的东西。学生用仔细调整好的仪器易产生依赖而不敢拆成零件。”从那时起，使用自制仪器就形成了卡文迪什实验室的传统。实验室附有工作间，可以制作很精密的仪器。麦克斯韦很重视科学方法的训练，也很注意前人的经验。他在整理一百年前H.卡文迪什留下的有关电学的论著之后，亲自重复并改进卡文迪什做过的一些实验。同时，卡文迪什实验室还进行了多种实验研究，例如：地磁、电磁波的传播速度、电学常数的精密测量、欧姆定律、光谱、双轴晶体等等，这

4、些工作为后来的发展奠定了基础。1897年麦克斯韦去世后，瑞利(JamesWilliamRayleigh,1842-1919)继任卡文迪什实验室主任。他因在气体密度的研究中发现氩而获1904年度的诺贝尔物理奖。瑞利在声学和电学方面很有造诣。在他的主持下，卡文迪什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。28岁的J.J.汤姆逊(J.J.Thomson,1856-1940)继瑞利之后任该实验室第三任主任。他因通过气体电传导性的研究，测出电子的电荷与质量的比值获1906年度的诺贝尔物理奖。汤姆逊对卡文迪什实验室的建设有卓越贡献。在他的建议下，从1895年开始，卡文迪

5、什实验室实行吸收外校及国外的大学毕业生当研究生的制度，建立了一整套培养研究生的管理体制，树立了良好的学风。一批批优秀的年轻学者陆续来到这里，在汤姆逊的指导下进行学习和研究。他培养的研究生中，有许多后来成了著名科学家，例如卢瑟福、朗之万、W.L.布拉格、C.T.R.威尔逊、里查森、巴克拉等人，其中多人获得了诺贝尔奖，对科学的发展有重大贡献，有的成了各重要研究机构的学术带头人。汤姆逊和卢瑟福最早证实了空气被X射线游离。从游离现象推导出游离辐射(放射线)，也就是由原子释出能量范围广大的电磁波和粒子辐射。汤姆逊最负盛名的贡献是探讨阴极射线的性质，也就是电子的性质。他借着电场以偏转阴极射线；在过去

6、是用磁场使它子偏转。他终于证实电子为带负电的粒子。接着他又测定电子的质量，约为氢原子核的二千分之一。在当时它子是被视为最小的粒子。电子是属于次原子级的粒子，汤姆逊是证明次原子级粒子存在的第一位，从此打开了次原子级的门户。后来汤姆逊证实电子和物质相互作用的结果会产生X射线，而X射线和物质相互作用的结果却会产生电子。第一个原子模型也要归功于汤姆逊，也就是闻名的“葡萄干布丁模型”。他绘出原子为一球形，充满了正电荷，同时也有相同数目的负电荷(电子)。汤姆逊因在电子和气体导电两方面的卓越成就，获得1906年度的诺贝尔物理奖。汤姆逊领导的35年中间，卡文迪什实验室的研究工作取得了如下成果：进行了气体

7、导电的研究，从而导致了电子的发现；放射性的研究，导致了α、β射线的发现；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；膨胀云室的发明，为核物理和基本粒子的研究准备了条件；电磁波和热电子的研究导致了真空管的发明和改善，促进了无线电电子学的发展和应用。这些引人注目的成就使卡文迪什实验室成了物理学的圣地，世界各地的物理学家纷纷来访，把这里的经验带回去，对各地实验室的建设起了很好的指导作用。11919年，汤姆逊的职位由他的学生卢