初中物理课外读本 10真空
l九年级全一册物理第十章知识点
l九年级全一册物理第十章知识点九年级全一册物理第十章知识点在九年级全一册物理的课程中，第十章是关于电磁感应的知识点。
电磁感应是指通过磁场的变化引起导体中的电流产生现象。
本章将从电动势、磁感应强度以及法拉第电磁感应定律等几个方面展开讨论。
1. 电动势电动势是指导体两端产生的电压，也可以理解为单位正电荷沿闭合回路移动时所做的功。
在电磁感应中，产生电动势的主要方式有两种：一是通过导体磁场的变化产生的电动势，即磁生电；二是通过导体自身的动运动产生的电动势。
2. 磁感应强度磁感应强度是指磁场对物体产生的影响程度，单位为特斯拉(T)。
磁感应强度的大小与磁场的密度有关，当磁场密度越大时，磁感应强度也越大。
在电磁感应中，当导体与磁场交互作用时，磁感应强度会发生变化，从而引起电流的产生。
3. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的数学表达式。
根据该定律，当导体与磁场相对运动时，磁感应强度的变化率与导体中产生的电动势大小成正比。
也就是说，电磁感应的大小取决于磁感应强度的变化速度。
该定律是电磁感应现象的基本定律，对于理解电磁感应过程非常重要。
4. 涡旋电场涡旋电场是指在导体中由于电磁感应产生的电场。
当导体与磁场交互作用时，磁场的变化会引起导体中的电流，进而产生涡旋电场。
涡旋电场存在于导体内部，其方向与电流的方向相反，能够对导体产生一定的力和热效应。
5. 皮肤效应皮肤效应是指在高频电磁场中，电流主要分布在导体表面，而不是整个导体内部。
这是由于高频电磁场的电磁波具有很强的穿透力，导致电流主要沿导体表面流动。
皮肤效应在电磁感应中起到重要作用，可以减小电流的损耗和产生的热效应。
6. 弗莱明右手定则弗莱明右手定则是用来确定电磁感应过程中磁感应强度、电流以及运动方向之间关系的定则。
根据该定则，在电磁感应过程中，右手握住导体且大拇指指向运动方向，四指弯曲的方向即为感应电流的方向。
这个定则对于解决电磁感应问题非常有帮助。
什么是真空？
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
什么是真空？
什么是真空?
在给定的空间内低于一个大气压的气体状态称之为真空状态。
这种特定的真空状态与大气状态相比较，主要有两个基本特点：首先，处于真空状态的真空容器要受到大气压强的作用;其次，真空状态下气体的分子密度小于大气状态下的气体分子密度，因此，分子之间以及分子与固体表面(如器壁)之间碰撞的几率相对减小。
用吸管喝饮料时，吸管内的压强低于大气压强而处于真空状态，因此饮料在大气压作用下沿着吸管进入口中。
本文介绍的真空，主要是在科学研究领域中所需的真空，具体来讲是残留气体对使用目的的影响可以忽略的真空状态。
真空有不同的程度(简称真空度)，通常情况下按以下标准来划分。
(1)低真空领域(105～103Pa)
气体的物理性质和大气压下的空气状态基本没有区别，该真空领域的主要特征是真空容器内外产生强大的压力差。
利用这一特征的吸引和吸附技术，在产业领域被广泛利用。
(2)中真空领域(103～10-1Pa)
气体的流体性质和大气压下的空气状态相比可以忽略。
该领域物质的沸点降低，在更低温度下即可实现物质的蒸发。
(3)高真空领域(10-1～10-5Pa)
以稀薄气体为特征的真空特性成为主导，气体分子的平均自由程增大。
(4)超高真空领域(10-5～10-8Pa)。
初二物理真空的概念与应用
初二物理真空的概念与应用初二物理：真空的概念与应用在物理学中，真空是指不含任何物质的空间。
它是一个非常特殊且重要的概念，在各个领域都有着广泛的应用。
本文将介绍真空的概念以及一些在现实生活中的具体应用。
一、真空的概念真空是指没有气体、液体或固体分子存在的状态。
通常情况下，我们所说的真空主要指的是高度稀薄的气体状态，不过在实验室中，还可以通过物理手段将真空程度进一步提高，达到更为极端的状态。
真空状态的划分常使用帕斯卡（Pa）作为单位来表示。
一般大气压下的真空状态称为大气真空，其压力约为10^5Pa。
当压力降低到10^-3Pa时，即为高真空状态；当压力降低到10^-7Pa时，即为超高真空状态；而当压力降低到更低的10^-10Pa时，则称为极高真空状态。
二、真空的应用1. 真空泵道的应用真空泵道是一种通过机械或物理手段产生真空环境的装置。
它被广泛应用于各个领域，尤其是科研、制造业和航天领域。
在科研实验中，真空泵道可以用于制造高质量的材料、合成新材料以及研究微观领域中的物质性质。
而在制造业中，真空泵道则可用于制造电子元件、航天器零件等高精度产品。
航天领域则需要利用真空泵道模拟太空中真空的环境条件，对航天器进行测试和性能验证。
2. 真空绝缘体材料的应用真空绝缘体材料是一种具有优良隔热性能的材料，可广泛用于制造保温杯、真空瓶等保温容器。
这些容器内外都是真空环境，通过防止热传导，有效地阻止了热量的流失或进入。
这使得保温杯和真空瓶能够有效地保持热饮料的温度，延长食品的保鲜时间，并且在户外活动中提供热饮料和食物的便利性。
3. 真空电子器件的应用真空电子器件是利用真空环境中的特殊性质设计和制造的电子设备。
其中最著名的例子是电子真空管，它曾是早期电子技术的核心元件，如今在音频放大器、射频设备和高频通信系统中仍有应用。
此外，微观电子器件和纳米科技领域中也有需求利用真空环境来制造和测试器件。
4. 太空科学的应用太空中是真空的极端环境，因此在太空科学研究中，与真空相关的技术非常重要。
《真空基础知识》课件
高真空
超高真空
超高真空是指在极低压力下的真空状 态，通常在10^-6Pa至10^-9Pa之间 。
高真空是指在较高压力下的真空状态 ，通常在10^-3Pa至10^-5Pa之间。
02
真空的物理性质
真空中的气体分子分布
真空环境
在真空环境中，气体分子数极低，物质处于高度纯净状态， 有利于科学研究和技术应用。
真空的度量单位
帕斯卡（Pa）
帕斯卡是国际单位制中压力的单位，也是真空度的一种度量单位。
托（Torr）
托是国际单位制中压力的单位，常用于表示真空度。
毫米汞柱（mmHg）
毫米汞柱是常用的真空度单位，常用于表示低压力下的真空度。
中需要使用高真空或超高真空环境。
02
在物理实验中，高真空可以消除空气阻力对实 验的影响，例如在研究自由落体运动、弹性碰
撞等实验中需要使用高真空。
04
在材料科学中，高真空可以用于材料制备、表面处 理等，例如在薄膜制备、晶体生长等领域中需要使
用高真空或超高真空环境。
真空在工业生产中的应用
真空在工业生产中的应用也非常 广泛，例如在机械制造、航空航 天、电子制造等领域中需要使用 真空技术。
机械真空泵
利用机械运动将气体吸入并排出，以达到抽气 的目的。
扩散泵
通过加热使气体分子热运动加速，从而实现气 体扩散。
溅射泵
利用高能粒子将气体分子打散，使气体分子从 表面逸出。
真空的测量 技术
皮拉尼真空计
利用电阻丝加热后冷却的原理，测量 真空度。
冷阴极电离真空计
利用不同气体在加热状态下热导率不 同的原理，测量真空度。
真空的基本概念
⎯Milton Ohring著，Academic Press出版
习题与作业
根据你所在实验室的一个具体的真 空设备，画出设备结构简图，注明 所使用的真空阀、真空泵及真空计 的类型。
⎯热偶规的特点
• 工作范围：大气∼ 10-4 torr ； • 价格低廉、方便、快捷、耐用
⎯热偶规的使用
• 工作电流：每支热偶规的工作电流都不完全一样 ； • 零点的校准：真空度小于10-4 torr时 设置为1×10-4 torr
真空的测量
Pirani规
⎯工作原理
• 灯丝：测量灯丝、参比灯丝； • 参比灯丝密封在高真空管中； • 通过桥电流的大小测量气体密度(真空度)
真空的基本概念
真空系统、抽速和漏率
⎯真空系统: 真空室：法兰、阀、观察窗…… 抽气系统：泵、管道、阀 测量系统：真空规、真空计 ⎯抽速和漏率: 真实漏率 放气率 抽速S ： l/s 漏率Q：l⋅Pa/s Q=Q1+Q0 抽气方程： pS =−Vdp/dt+Q 气压随时间的变化(Q=0): p=p0exp(− t/τ) 极限压力： pu=Q/S
真空的获得
连接与密封
⎯胶圈密封
• 普通O形圈密封及快卸法兰
– 优点：方便、快捷、经济 – 缺点：对UHV有影响、不能烘烤 – 氟橡胶圈：10-6 Pa
• J圈密封
– 适用于转动密封
⎯金属密封
– 优点：可实现UHV、可烘烤 – 缺点：使用成本高、每次更换 – 注意保护密封刀口
真空的获得
连接与密封
τ=V/S
真空的基本概念
真空系统、抽速和漏率
⎯气路与气导: 气导(C) ：通过气路的流速与气路两端的压力差之比 C ∝ D/l×∆p ⎯串联气路: 实际抽速：S-1=Σ Ci-1+ S0-1 ⎯并联气路: 实际抽速：S=Σ Si C=Σ Ci p p0 ⎯气路与压力: C(p−p0) = p0 S0 p= p0 (1+S0/C)
真空技术(vacuum technique)教材
真空系统
真空系统概念
• 真空系统是由真空泵、真空计、真空阀门、冷阱及真空 管道等组合而成的，是具有所需抽气功能的装置。
真空系统
真空系统应满足下列基本要求：
• 1、应能达到一定的极限真空和工作真空。 极限真空是指系统无漏气时所能达到的最低压强，它是 真空系统的一个重要性能指标。一般说来，极限压强越 低的真空系统越好。工作真空是进行某种工艺过程时所 能维持的真空。在工艺处理过程中，往往要放出大量的 气体，因此工作真空低于系统的极限真空。
真空系统
真空系统应满足下列基本要求：
• 2、有较大的有效抽速 • 3、具有适宜的气氛 • 4、此外，真空系统还要求结构简单、牢靠、操作维修方 便、价格便宜等。
真空系统
真空系统的材料
• 真空系统所用的材料，大致可分为结构材料和辅助材料 两类。结构材料是构成真空系统主体的材料，它将真空 与大气隔开，承受着大气的压力，一般是金属和玻璃。 辅助材料通常是指弹性体、绝缘体和真空油脂等。
真空系统
真空阀门
• 真空阀门是一种用来改变气流方向或控制流量大小的部 件，在真空系统中起着重要作用。
真空系统
真空阱
• 真空阱可分为机械阱、吸附阱和液氮冷阱，在低真空、 高真空系统中都可应用。在低真空系统中主要用来阻挡 和吸附来自机械泵的油蒸汽，防止油蒸汽污染真空系统； 在高真空和超高真空系统常将真空阱置于扩散泵入口的 上方用来吸附和阻挡扩散泵的油蒸汽返流到真空容器， 同时也吸附真空系统中的水和其它物质的蒸汽，以获得 所需要的清洁真空。冷阱是利用低温壁来捕集油蒸汽和 其它蒸汽，其效果取决于冷阱结构和冷剂的温度，温度 越低效果越好。
真空系统
操作注意事项
• 操作中需要尽可能避免或减少油蒸汽的污染，使真空系 统经常处于清洁、良好的状态，严格操作规程，防止故 障发生。 • （1）泵工作液的选择 • （2）设计机构的考虑 • （3）定期维护吸附阱 • （4）控制预抽压强减少机械泵油蒸汽的返流 • （5）气体净化 • （6）供给冷阱液时呀把气阀打开，放出温度较高的气体 以防冷阱温升，释放出已吸附的蒸汽物质。 • （7）定期检查机械泵油的油位，防止油量不足而降低泵 的性能 。 • （8）停机后要对机械泵放气，防止回油。
九年级物理第十章知识点总结归纳
九年级物理第十章知识点总结归纳物理是一门研究物质、能量及其相互作用的科学。
在九年级物理课程的第十章中，我们学习了许多关于电和磁的基本知识。
下面是对这些知识点的总结和归纳。
一、电路基础知识电路是电流在导体中流动的路径。
一个基本的电路由电源、导线和电器元件组成。
在电路中，电流从正极流向负极。
电源提供电流，导线传输电流，电器元件如电灯、电动工具等将电流转化为其他形式的能量。
二、电流和电压电流指电荷通过导体的速率，单位为安培（A）。
电压是电荷在电路中的势能差，也称为电位差，单位为伏特（V）。
电流和电压的关系由欧姆定律描述，即I=V/R，其中I为电流，V为电压，R为电阻。
三、串联电路和并联电路串联电路是指将电器依次连接在同一电路上，电流依次通过每个电器。
串联电路中，电流保持不变，电压按电器的电阻分配。
并联电路是指将电器并排连接在同一电路上，电流同时通过每个电器。
并联电路中，电流按电器的电阻分配，电压保持不变。
四、电阻和电阻率电阻是指电流通过导体时受到的阻碍，阻碍电流流动的程度取决于导体的电阻大小。
电阻的单位是欧姆（Ω）。
电阻率是描述导体抵抗电流流动的特性的物理量，单位是欧姆·米（Ω·m）。
五、伏安特性和电灯泡的工作原理伏安特性是描述电器元件电流和电压关系的特性曲线。
电阻器的伏安特性是一条直线，电流和电压成正比。
电灯泡的伏安特性则是一个曲线，当电压升高时，电流也随之增加，但增加速度逐渐减缓。
六、电功率和功率单位电功率是指单位时间内转化的电能，单位为瓦特（W）。
电功率可以通过P=IV计算得到，其中P为电功率，I为电流，V为电压。
功率单位还有千瓦特（kW）和兆瓦特（MW）等。
七、静电和静电场静电是指物体所带电荷的问题。
当物体带有正电荷和负电荷时，它们之间会有相互吸引或排斥的力作用。
静电场是指在空间中存在的电场，它是由电荷产生的。
八、磁场和磁感线磁场是一种物理场，根据洛仑兹力，当电流通过导线时，会产生磁场。
真空常识介绍PPT课件
3
3
一个标准大气压
为了确保标准大气压是一个定值，1954年第十届国际 计量大会决议声明，规定标准大气压值为
1标准大气压＝101325 Pa（牛顿／米2 ）
1标准大气压=760mmHg=760(Torr) =1.013x105 Pa≈105 Pa
由于温度和海拔高度的影响，地球上不同纬度、不同季节的大 气压是不一样的。 通常我们日常生活的大气状态是一个比较接 近1标准大气压的环境 离地表越远的高度，空气越稀薄气压也就越低
罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外， 还取决于前级泵的极限真空 由于以上特点罗茨泵时常被串连使用
15
15
3、油扩散泵
工作原理是： 油蒸发—喷射—凝结
由于射流具有工作过程高流速 (约200米/秒)、高密度、高分 子量(300—500)，故能有效地 带走气体分子
图中左边部分表示出高速定 向的油蒸气流，右边部分表 示了气体分析扩散压缩的过 程
21
21
谢谢
22
22
个人观点供参考，欢迎讨论！
20
20
3、高真空（10-1～10-5 Pa）
分子间相互碰撞极少，分子与器壁间碰撞频繁，分子 密度很小。
此时，利用气体分子密度小任何物质与残余气体分子 的化学作用微弱的特点进行真空冶炼、真空镀膜和真空器 件生产。 主要应用：
真空镀膜 稀有金属、超纯金属、合金和半导体材料的真空熔炼 纯金属的真空蒸馏精炼、放射性同位素蒸发 难熔金属的真空烧结、半导体材料的提纯和晶体制备 光电管、离子管、电子显微镜、激光器等设备的制造 电子束除气、焊接、区域熔炼、加工等
10
10
1、旋片机械泵
常见的机械泵有旋片式、定 片式和滑阀式等。旋片式的噪声 小，运行速度高，被广泛应用在 真空镀膜机上。
低温真空技术书籍
低温真空技术书籍
以下是一些关于低温真空技术的书籍推荐：
1. "低温实验技术与应用" 作者：吴曼罕，罗伏庆，黄平，董
文君
这本书详细介绍了低温实验技术的基本原理、设备和应用，
适合初学者了解和学习低温实验技术。
2. "真空技术手册" 作者：郑小镛
这本书详细介绍了真空技术的基本概念、原理、设备、检测
和应用等内容，包括了一些与低温真空相关的内容。
3. "真空科学技术导论" 作者：杨瑞林，吴红云，张帆
这本书系统地介绍了真空科学技术的基础知识、器件和系统，包括了与低温真空相关的内容。
4. "低温物理学导论" 作者：戴海波，翟心淼
这本书介绍了低温物理学的基本概念、原理和实验方法，其
中也包括了与低温真空相关的内容。
5. "低温技术与应用" 作者：聂斌
这本书综合介绍了低温技术的基本概念、理论、方法和应用，对于了解和学习低温真空技术很有帮助。
以上是一些关于低温真空技术的书籍推荐，希望对您有帮助！。
《真空》教案共28页word资料
《真空技术与设备》教案
任课教师：曹冠英
授课班级：电信042
课程总学时： 48
课程周学时： 6
上课周次： 8
基本教材：《真空技术及其在光源中的应用》
教学进度计划
希望以上资料对你有所帮助，附励志名言3条：
1、常自认为是福薄的人，任何不好的事情发生都合情合理，有这样平常心态，将会战胜很多困难。
2、君子之交淡如水，要有好脾气和仁义广结好缘，多结识良友，那是积蓄无形资产。
很多成功就是来源于无形资产。
3、一棵大树经过一场雨之后倒了下来，原来是根基短浅。
我们做任何事都要打好基础，才能坚固不倒。
初中物理课外读本 10真空
10.真空真空的本意是“虚空”，也就是“一无所有”的意思。
说起来真空似乎很简单，然而人类对真空的认识历程即使用“跌宕起伏”四个字来形容也一点都不过分。
1. 德谟克利特（约公元前460－前370）与亚里士多德谈到“虚空”，就不得不提及古希腊哲学家德谟克利特。
德谟克利特在他的老师留基伯提出的原子学说的基础上，进一步地认为万物的本原是原子和虚空。
宇宙空间除了原子和虚空，什么都没有。
原子是一种最后的不可分割的微粒，它的基本属性是“充实性”；因为不可分割，所以每个原子都是毫无空隙的。
虚空即是空旷，也就是无物，它为原子提供了运动的条件；没有虚空，密实无隙，原子如何运动？正因有了空旷，原子才得以在其间运动。
仔细想想，他的说法确实有道理。
德谟克利特去世几十年后，他的原子论遭到了亚里士多德的强烈反对。
亚里士多德觉得，真空不可思议，空间怎会虚无到没有任何物质存在呢？他认为，空间必须有物质才能相互作用，空间必定是一个有作用存在的连续的物质实体。
因此，亚里士多德提出了自然“害怕真空”的观点，他断然否定了自然界中的物质是由原子和虚空组成的观点。
亚里士多德还认为：“世间万物之中，除了火和空气以外均有各自的重量。
”仔细想想，若太阳和地球之间真的空无一物，那太阳又怎么可能把地球玩玩团团转呢？没有物质，怎么可能有作用呢？他的说法似乎更有道理。
2.伽利略与托里拆利（1608－1647）对于亚里士多德的这些说法，亚里士多德的“克星”伽利略深表怀疑。
在认真地研究了物体的重心和密度后，伽利略说：“我们不能相信亚里士多德所说的火和空气没有重量……而应当认识到所有的物体都有各自的重量，只不过各有重量大小不同和质地疏密之分而已。
”他将一个密封好的空瓶（里面当然有未压缩的空气）和一堆砂子分放在天平两侧，通过增减砂粒使天平平衡。
然后他向空瓶中打气，再次密封后放在天平上，发现空瓶比原来重了。
要使天平恢复平衡，需往砂堆上再添加一两粒砂子。
这表明空气也有重量。
九年级物理第十章
科学知识梳理
知识梳理
电磁波的产生：变化的__电_流___周围能产生电磁波
电磁 波与 信息 技术
神奇 的电
电磁波的传播
磁波
不需要介质 在真空中的传播速度是_3_._0_×__1_0_8 _m_/_s_ 波速＝波长×频率，即c＝λ f
电磁波谱：γ 射线、X射线、紫外线、__可__见__光___、 红外线、__无__线__电__波__
电磁 波与 信息 技术
改变世 界的信 息技术
卫星通信：利用_人__造__地__球__卫__星_作为中继站，转发无 线电波进行通信
光缆通信：用_光__信_号__取代传统通信方式中的电信号， 从而实现信息传递 移动通信：一般都是利用___数__字__蜂__窝___系统来实现
易错概念辨析
判断下列说法的正误，并对错误的说法分析指正。 ( √ )1.电磁波可以在真空中传播。 分析指正： ______________________________________________________ ____________________________________________________。
( × )2.电磁波在空气中的传播速度是340 m/s。 分析指正： ____电__磁__波_在__空_气__中__的_传__播_速__度__和_光__速_相__同__，_约__是_3_×__1_08__m/_s___________ ____________________________________________________。
电磁 波与 信息 技术
电磁 波的 应用
电磁波本身___携__带___信息
信息方面 的应用
电磁波可以帮助人们__获__得__信息， 充当测量或检测工具 电磁波能__承__载__并_传__播__信息， 充当信息传播的媒介
真空简介
真空简介
八、真空技术的发展及应用
㈠十九世纪初，利用低真空产生压力差的原理 发明了真空提升、真空输送、吸尘、过滤、成形等 技术。1879年爱迪生发明白炽灯，抽出灯泡中化学 成份活泼的气体(氧、水蒸汽等)，防止灯丝在高温 下氧化．同年，克鲁克斯发明阴极射线管，第一次 利用真空下气体分子平均自由程增大的物理特 性．后来，在电子管、电视管、加速器、电子显微 镜、镀膜、蒸馏等方面也都应用了这一特性．1893 年发明杜瓦瓶，这是真空绝热的首次应用。
真空简介
上述介绍真空简介知识，望今 后的同仁在工作中认真学习，更上 一层楼！
真空简介
真空知识简介
主讲人：? 部 门：?
真空简介
一、真空的定义： 所谓“真空“，是 指在给定的空间内， 压强低于一个标准大 气压强(101325帕斯 卡)的气体状态。
真空简介
二、真空度单位
在真空技术中除国际 单位制的压力单位 Pa外， 常以托（Torr）作为真空度 的单位。1托等于1毫米高的 汞柱所产生的压力，即 1Torr＝133Pa按气体压力大 小的同，通常把 真空范围 划分为：低真空 、中真空、 高真空、超高真空、极高真 空。
分子流 molecular flow 分子流 molecular effusion
超高真空
极高真 空
〈10-5
〈10-7
真空简介
六、真空测量方法
测量低于大气压的气体压强的工具称为真空 计。真空计可以直接测量气体的压强，也可以通 过与压强有关的物理量来间接地测量压强。前者 称为绝对真空计，后者称为相对真空计。按照真 空计的不同原理与结构可以分为：静态变形真空 计、压缩式真空计、热传导真空计、电离真空计、 气体放电真空计、辐射真空计等。
超高真空物理与技术基础
超高真空物理与技术基础王 勇 国家同步辐射实验室，中国科学技术大学（初 稿）第一章 绪 论1.1 真空的基本概念 1.2 真空技术发展史 1.3 真空技术的应用 1.4 真空度的单位与真空区域的划分 1.4.1 真空度的单位 1.4.2 真空区域的划分 1.5 自然真空、人为真空和标准大气成分 1.5.1 自然真空 1.5.2 人为真空 1.5.3 标准大气成分参考书： 《真空技术》 王欲知编 四川科学技术出版社 1985 《真空物理》 高本辉，崔素 科学出版社 1983 《真空设计手册》 达道安主编 国防工业出版社 1991 《Vacuum Technology》 ROTH NORTH-HOLLAND 1976 《Vacuum Physics and Technology》 Edited by G. L.Weissler & R. W. Carlson, ACADEMIC PRESS, 1979 《Foundations of Vacuum Science and Technology》 Edited by James M. Lafferty, JOHN WILEY & SONS, INC 1998 《The Physical Basis of Ultrahigh Vacuum 》 Edited by P.A.ReadHead, J.P.Hobson, E.V.Kornelsen USA 1993第一章绪论什么是真空？是虚无，是宇宙……？在大多数人的心目中，真空就是没有空 气的空间。
看看我们生活的周围世界，真空包装、热水瓶胆、电灯泡、吸尘器等 等，它们都是利用和使用真空的产品。
其实不然，真空中隐藏着巨大的奥秘。
从 微观世界里看，纵然把实物粒子都抽尽了的空间，也不是真空，它还会充满光线、 红外线、紫外线、微波、无线电波，以及 X—射线、γ—射线等，除此之外还有 中微子、引力场等的存在。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
10.真空真空的本意是“虚空”，也就是“一无所有”的意思。
说起来真空似乎很简单，然而人类对真空的认识历程即使用“跌宕起伏”四个字来形容也一点都不过分。
1. 德谟克利特（约公元前460－前370）与亚里士多德谈到“虚空”，就不得不提及古希腊哲学家德谟克利特。
德谟克利特在他的老师留基伯提出的原子学说的基础上，进一步地认为万物的本原是原子和虚空。
宇宙空间除了原子和虚空，什么都没有。
原子是一种最后的不可分割的微粒，它的基本属性是“充实性”；因为不可分割，所以每个原子都是毫无空隙的。
虚空即是空旷，也就是无物，它为原子提供了运动的条件；没有虚空，密实无隙，原子如何运动？正因有了空旷，原子才得以在其间运动。
仔细想想，他的说法确实有道理。
德谟克利特去世几十年后，他的原子论遭到了亚里士多德的强烈反对。
亚里士多德觉得，真空不可思议，空间怎会虚无到没有任何物质存在呢？他认为，空间必须有物质才能相互作用，空间必定是一个有作用存在的连续的物质实体。
因此，亚里士多德提出了自然“害怕真空”的观点，他断然否定了自然界中的物质是由原子和虚空组成的观点。
亚里士多德还认为：“世间万物之中，除了火和空气以外均有各自的重量。
”仔细想想，若太阳和地球之间真的空无一物，那太阳又怎么可能把地球玩玩团团转呢？没有物质，怎么可能有作用呢？他的说法似乎更有道理。
2.伽利略与托里拆利（1608－1647）对于亚里士多德的这些说法，亚里士多德的“克星”伽利略深表怀疑。
在认真地研究了物体的重心和密度后，伽利略说：“我们不能相信亚里士多德所说的火和空气没有重量……而应当认识到所有的物体都有各自的重量，只不过各有重量大小不同和质地疏密之分而已。
”他将一个密封好的空瓶（里面当然有未压缩的空气）和一堆砂子分放在天平两侧，通过增减砂粒使天平平衡。
然后他向空瓶中打气，再次密封后放在天平上，发现空瓶比原来重了。
要使天平恢复平衡，需往砂堆上再添加一两粒砂子。
这表明空气也有重量。
对于自然“害怕真空”，他说：“如果人们凭感觉和理解都还不能认识到真空的存在，那么凭感觉和理解又怎能否认真空的存在呢？”然而，伽利略虽然相信“真空”是真实存在的，但他却没能用实验去证实。
在伽利略垂暮之年，工程师们在改进抽水机的过程中发现，无论怎样改进，活塞式抽水机都无法将水抽到10米以上的高度。
他们百思不解，便去向伽利略请教。
伽利略认为，提起活塞的过程中如果水不跟着上升，那水与活塞之间就会形成真空。
如果自然真的像亚里士多德所说的那样害怕真空，那水就不会只能抽到10米左右高了。
伽利略猜测，水之所以能克服重力随着活塞一起上升，可能是因为管内的真空具有一种力的作用的结果。
水最多上升10米，可能是因为这种力的作用（伽利略将之称为“真空力”）有一定的限度。
伽利略晚年的关门弟子托里拆利却不同意他的说法。
托里拆利推测，既然空气也有重量，那空气对物体也应当会有压力。
水之所以会上升，不是因为“真空力”，而是因为管外的水受到了管内的水所没有受到的空气施加的压力的缘故。
水只能上升10米左右，说明空气的压力只能支撑10米左右高的水柱。
他进一步推想，水银的密度约是水的14倍，空气的压力能支撑的水银柱高度也就应当是它能支撑的水的高度的1/14。
1643年，托里拆利在一根一头封闭、长约120厘米的玻璃管内灌满水银，用手指堵住管口后将玻璃管倒放入一个装有水银的槽中。
松开手指，水银柱迅速下降，最终静止时管内外水银面的高度差为76厘米，恰好为10米的1/14左右。
托里拆利的实验发表后，人们仍不相信“真空”是可以存在的。
他们说管内水银柱的上方不是“真空”，而是存有一种看不见的气体。
为此，托里拆利又在槽内的水银面上加水，然后慢慢地向上提起玻璃管，当管口离开水银面进入水中后，人们看到水银柱下降，水迅速充满玻璃管。
若管内有气，那水怎么可能充满玻璃管呢？然而即使这样，人们还是不相信托里拆利的说法。
这也不能全怪“人们”，托里拆利本人对于气压和液压的认识和解释都非常含糊。
最终令人们信服“真空”和大气压都真实存在的是法国科学家帕斯卡和德国科学家奥托·格里克。
3. 帕斯卡（1623－1662）与格里克（1602－1686）1647年，在听说托里拆利实验后，帕斯卡不仅重复了托里拆利的实验，而且他还把12米长的玻璃管固定在船的桅杆上，用水和葡萄酒做托里拆利实验。
当时的人们认为葡萄酒中含有“气”元素，酒柱会比水柱短，结果却是酒柱比水柱还高。
1648年，帕斯卡做出了一个可以证实大气压存在的强有力的预言——如果大气压确实是由于大气的重量产生的，那么越高的地方气压就应当越低，大气能支撑的水银柱的高度就应当越小。
因身体原因，他请他的姐夫佩里埃带着他的水银气压计测量多姆山不同高度处的气压值，结果完全证实了他的推测。
在此实验的基础上，富于推理和想象的帕斯卡推测出地球大气层之外即是真空。
不仅如此，在1649-1651年间，在帕斯卡的要求和指导下，佩里埃还进行了一系列不同时间、地点的气压观测实验。
通过实验，他们发现天气与气压有关。
这一发现为现今的人们预报天气奠定了基础。
“真空”、“大气压”相关的实验还引发了帕斯卡对流体压强的深入思考。
帕斯卡应用力的平衡的观点分析研究上述的实验。
他写道“山顶气压实验，使我亲眼看到了自然界中最轻的流体空气和最重的液体水银之间的平衡”。
通过分析，帕斯卡终于弄清楚了流体保持平衡的情形下压强的变化规律。
这些研究不仅有力地改变人们对“真空”和“大气压”的看法，而且相关的论文最终也汇集成一本帕斯卡去世一年后才出版的流体静力学方面的经典之作——《论液体的平衡和空气的重量》。
1656年后，天生体弱多病且又多才多艺的帕斯卡被人说服去为一个名叫阿尔诺的人作宗教上的辩护。
此后，充满正义感而又有哲学家气质的帕斯卡，除在1658－1659年间曾因头特别痛而短暂地研究摆线问题外，就再也没有回到自然科学的研究上来了。
说来有趣，那次头痛，对帕斯卡个人来说，是一件很痛苦的事，但对于数学乃至科学的发展来说，却是一件非常幸运的事——受帕斯卡对摆线的研究工作的启发，一个叫莱布尼兹的德国数学家发明了微积分。
虽然牛顿十多年前就发明了微积分，但他那特有的不爱发表的“嗜好”却好险令微积分在十七世纪“难产”。
没有莱布尼兹，微积分这一数学史上对数学和自然科学，特别是物理学影响最大的发明也许要到十八世纪才能面世。
帕斯卡头不那么痛后又很快“忘恩负义”地抛弃了数学，他说上帝对他的工作安排之中没有数学。
虽然自然科学因他的这种奇怪想法蒙受了一定的损失，但人文科学却因此而收获了一部不朽的著作。
他在阿尔诺作辩护的过程中写了很多的辩护词。
他的那些辩护词最终汇集成了一部他最有名的著作《思想录》。
这一著作不仅文笔轻灵优美，而且思想活泼敏锐深刻，对后世产生了广泛而又深远的影响，一举奠定了他作为一名有世界影响的哲学家和宗教人士的崇高地位。
帕斯卡的这一经历说明，善良和真心总是会有意外的回报的！托里拆利的实验传到德国后，德国科学家奥托·格里克很快重复了托里拆利实验。
不仅如此，他还利用他在1650年发明的抽气机将一木桶内的空气抽出。
结果抽着抽着，可怜的木桶就如他所料，“啪”的一声被大气压压破了。
看到普通民众仍拒绝接受托里拆利所说的“真空”和“大气压”，奥托·格里克觉得身为马德堡市市长，若不能帮助市民们破除迷信，那也实在有愧于“市长大人”这一伟大而又光荣的称号了。
经过一段时间的冥思苦想，奥托·格里克终于想到了一个非常漂亮的主意。
1654年5月8日，天气晴朗。
在当时的“德国”的特大城市雷根斯堡的市政广场上，人山人海------四面八方的人们都涌到广场看马德堡市市长奥托·格里克的表演。
只见主席台上奥托·格里克和助手在两个直径37厘米的半球壳中间垫上橡皮圈，两个半球壳内灌满水后合起来；然后又把水全部抽出，使球内形成真空；最后把气嘴封闭好。
奥托·格里克命令4个马夫、8匹高头大马，把两个半球分开。
众人的助威声中，8匹马拼尽全力都没能把铜球拉开。
8匹不行，再上8匹。
只见又上去了4个马夫、8匹高头大马。
一边8匹马，在激昂的呐喊声中拼尽全力地拉、拉、拉啊！终于，“啪”的一声巨响，两个半球分开了。
是什么在作怪呢？奥托·格里克再次登上主席台，再次灌水、抽水、密封。
然后，这位市长大人又命令几位壮汉上台拉。
几位壮汉在众人的呐喊声中拼尽吃奶的劲，拉、拉、拉啊，球却岿然不动。
奥托·格里克挥了挥手，那几位壮汉垂头丧气地走下了台。
只见市长大人拧开气嘴，稍等片刻，轻轻一拉，两个半球就分开了。
这下台下的人们更是奇怪了，“难道我们的市长大人会法术？”奥托·格里克轻轻一笑，说：“我哪会法术？里面没有空气，100个我也拉不开；空气进去了，别说是我，就是三岁的小孩也能拉开。
”奥托·格里克就这样充满戏剧性地证实了大气压和真空的真实存在。
爱因斯坦曾经说过：“政治是为现实服务的，而一个方程式则是永恒的。
”今天，我们这些几百年后的普通民众都还记得奥托·格里克，不是因为他曾做过马德堡市的市长，而是因为他做的这一个实验（格里克的科学贡献很多。
不过，他今天如此广为人知，确实是因为这个被称之为马德堡半球的著名实验。
）。
看来，不仅一个方程式是永恒的，一个漂亮的实验也是永恒的。
4.从法拉第到狄拉克然而，“真空”的故事到此却还没有结束。
到了19世纪初，科学家通过实验证实了光是一种波动。
一开始，科学家们是这样想的：声音是一种波动，声音的传播需要介质。
既然光也是一种波动，那光的传播也应当需要一种介质。
太阳发的光能到达地球，说明太阳和地球之间应当并非像以前人们所设想的那样空无一物。
加上光速又远远大于声速，所以传播光的介质一定不是寻常之物。
那是什么东西呢？于是，科学家们又把亚里士多德、笛卡尔等人曾设想过的“以太”搬了出来。
他们认为，原本认为是空无一物的真空地带，其实是充满了“以太”的。
后来，为了解释磁体、电荷、电流等之间的相互作用，英国科学家法拉第又提出了“场”的概念。
他认为磁体等物体的周围存在有一种叫做“场”的特殊物质，它们之间的相互作用就是通过“场”这种特殊的物质发生的。
这样一来，原子之间的“虚空”内就不仅仅有令人高深莫测的“以太”，而且还充满了各种各样的“场”。
更令人惊奇的是，英国科学家麦克斯韦在利用“场”的概念总结当时的电磁学成就之后得到一组方程（注：这组方程可不是同学们所熟悉的m元n次方程，而是一组微分方程）。
通过摆弄这组方程，麦克斯韦发现，“场”这种物质居然可以脱离“原子”而独立存在------他不仅预言了电磁波的存在，而且还一步地指出光就是一种电磁波。
更令人惊奇的是，他的“梦魇式”的预言居然被一个叫赫兹的德国科学家用实验证实了。