卡文迪许用扭秤测量引力常量的实验是怎样的

Question

如题所述

Answer 1

在物理学发展的前期，人们对微弱作用的测量感到困难，因为这些微弱的作用人们通常都感觉不到。后来，物理学家们想到了悬丝，要把一根丝拉断需要较大的力，而要使一根悬丝扭转，有一个很小的力就可以做到了。根据这个设想，法国物理学家库仑和英国的科学怪杰卡文迪许于1785年和1789年分别独立地发明了扭秤。扭秤实验可以测量微弱的作用，关键在于它把微弱的作用效果经过了两次放大：一方面微小的力通过较长的力臂可以产生较大的力矩，使悬丝产生一定角度的扭转；另一方面在悬丝上固定一平面镜，它可以把入射光线反射到距离平面镜较远的刻度尺上，从反射光线射到刻度尺上的光点的移动，就可以把悬丝的微小扭转显现出来。
1 库仑定律的发现
法国物理学家库仑于1785年利用他发明的扭秤实验，测定了电荷之间的作用力。扭秤如图1所示。库仑在实验中发现静电力与距离平方成反比，同时他也认识到了静电力与电量的乘积成正比，从而得到了完整的库仑定律。库仑定律第一次打开了电的数学理论的大门，使静电学进入了定量研究的新阶段，也为泊松等人发展电学理论奠定了基础。库仑还曾用扭秤证明了地磁场对磁针有力矩的作用，力矩大小与磁针对子午线偏斜角的正弦成正比，这构成了磁矩概念的基础。

2 验证万有引力定律，测定引力常量
英国科学怪杰卡文迪许于1789年用他发明的扭秤，验证了牛顿的万有引力定律的正确性，并测出了引力常量，扭秤如图2所示。卡文迪许的实验结果跟现代测量结果是很接近的，它使得万有引力定律有了真正的实用价值，卡文迪许也被人们称为第一个逗能称出地球质量的人地。