卡文迪许扭秤实验
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T形架水平部分的的两端各装一个质量 是m的小球,竖直部分装一面小平面镜 M,把射来的光线反射到刻度尺上,比 较精确地测量金属丝地扭转。
当万有引力产生的力矩与金属丝扭转力 矩平衡时,T形架静止不动,扭转的角度 可以从小镜M反射的光点在刻度尺上移 动的距离求出,再根据金属丝的扭转力 矩跟扭转角度的关系,就可以算出这时 的扭转力矩,进而求得m与m'的引力F卡 Nhomakorabea迪许扭秤实验
赵俊林
万有引力定律
G=6.67×10⁻¹¹ N·m²/kg²
G最早如何测得?
卡文迪许扭秤实验
实验原理
用准直的细光束照射镜子,细光束 反射到一个很远的地方,标记下此 时细光束所在的点。 用两个质量一样的铅球同时分别吸 引扭秤上的两个铅球。由于万有引 力作用。扭秤微微偏转。但细光束 所反射的远点却移动了较大的距离。 用此计算出了万有引力公式中的常 数G。
2.勇于创新
化小为大,将十分微小的变化通过设计实现放大,巧妙设计扭秤实验来测量引 力常数,凭借高超的实验技巧和强大的数理基础,为科学界做出卓越的贡献。
THANKS
实验精妙之处
实验巧妙地利用光的反射实现二次放大(微小形变放大) 1. 尽可能地增大了T型架连接两球的长度使两球间万有引 力产生较大的力矩,使杆偏转
2. 尽力的增大弧度尺与系统的距离使小镜子的反射光在弧 线上转动了较大角度
启发
1.严谨的求知态度
卡文迪许认为大铅球对小铅球的引力是极其微小的,任何一个极小的干扰力就会 使实验失败。他发现最难以防止的干扰力来自冷热变化和空气的流动。为了排除误 差来源,卡文迪许把整个仪器安置在一个关闭房间里,通过望远镜从室外观察扭秤 臂杆的移动。测得引力常量G=6.754×10-11m3kg-1s2,与目前的公认值只差百分之一, 在此后得89年间竟无人超过他的测量精度。