物理实验室的典范 卡文迪什实验室

在现代物理学的发展中，实验室的建设具有更加重要的意义。卡文迪什实验室是20世纪物理学的摇篮之一，它的经历具有特殊的意义。卡文迪什实验室相当于剑桥大学的物理系。剑桥大学建于1209年，历史悠久，相当于牛津大学。卡文迪许实验室成立于1871年，1874年由时任剑桥大学校长威廉·卡文迪许(他是卡文迪许的近亲)私人捐赠建造。这个实验室被命名为卡文迪许实验室。当时，一笔8450英镑的捐款被用来建造一座实验室大楼，还用来购买一些仪器和设备。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的私人住宅扩建为研究单位，满足了19世纪下半叶工业技术对科学发展的要求，促进了科学技术的发展。随着科学技术的发展，科学研究的规模越来越大。社会化和专业化是必然趋势。剑桥大学的校长很有远见。当时，著名的物理学家麦克斯韦被任命建造这个实验室。在1874年建成后，他成为该实验室的第一任主任，直到1879年因病去世。在他的领导下，卡文迪许实验室进行了教学和科学研究，工作已经开始成形。根据麦克斯韦的观点，物理教学是与表演实验相结合的系统教学，要求学生自己动手。表演实验要求结构简单，学生容易掌握。麦克斯韦说:“这些实验的教育价值通常与仪器的复杂程度成反比。虽然学生们使用自制的仪器，但是他们经常会犯错误，但是他们会学到比使用经过仔细调整的仪器更多的东西。拥有经过仔细调整的仪器的学生容易依赖，并且不敢拆卸零件。”从那以后，自制仪器的使用形成了卡文迪许实验室的传统。实验室配有车间，可以制造非常精密的仪器。麦克斯韦非常重视科学方法的训练，也非常重视前人的经验。例如，在整理了卡文迪许100年前留下的电学著作之后，他亲自重复并改进了卡文迪许所做的一些实验。与此同时，卡文迪什实验室还开展了各种实验研究，如地磁、电磁波传播速度、电常数的精确测量、欧姆定律、光谱、双轴晶体等。，为未来的发展奠定了基础。麦克斯韦死后，莱利接替了卡文迪许实验室主任。瑞利在声学和电学方面很有成就。在他的领导下，卡文迪许实验室系统地开展了学生实验。1884年，莱利辞职，因为他被选为皇家学院的教授，并由28岁的J·J·汤姆逊继任。J. j .汤姆森为卡文迪许实验室的建设做出了杰出的贡献。在他的建议下，从1895年开始，卡文迪许实验室实施了一项从外国大学和学院招收研究生的制度。一批批优秀的青年学者在J·J·汤姆逊的指导下陆续来到这里学习研究。卡文迪什实验室建立了一套完整的研究生培养管理体系和良好的学风。在他培养的研究生中，许多人后来成为著名的科学家，如卢瑟福、朗之万、布拉格、威尔逊、理查森、巴克拉和其他人。他们中的许多人获得了诺贝尔奖，为科学的发展做出了巨大贡献，有些人成为了各种研究机构的学术带头人。在J·J·汤姆逊领导的35年间，卡文迪什实验室的研究工作取得了以下成果:进行了气体传导的研究，导致了电子的发现；对放射性的研究导致了α和β射线的发现。正射线的研究和质谱仪的发明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创造了条件。电磁波和热电子的研究导致了真空管的发明和改进，促进了无线电电子学的发展和应用。这些非凡的成就使卡文迪许实验室成为物理学的圣地。来自世界各地的物理学家前来参观并带回了这里的经验，这对各地的实验室建设起到了很好的指导作用。卢瑟福于1919年接替了J·J·汤姆逊。卢瑟福更注重培养年轻人。在他的领导下，查德威克发现了中子。科克思和沃尔顿发明了静电加速器。布雷特观察到核反应；霍里福特发现了氚；Kapitza在高压技术、强磁场和低温方面取得了巨大成就。卢瑟福于1937年去世，布拉格接替他成为卡文迪许实验室的教授。在他的领导下，卡文迪许实验室将其主要重点从核物理转移到晶体物理、生物物理和天体物理，实现了新形势下的战略转变。后来，固体物理学家莫特和皮帕德主持了会议。自20世纪70年代以来，古老的卡文迪许实验室得到了极大的扩展，并仍然是世界著名的实验室之一。