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惠更斯
來(lái)源：本站 | 作者：admin | 時(shí)間：2006-07-15 04:42:46 ]荷蘭物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家。是與牛頓同一時(shí)代的科學(xué)家，是歷史上最著名的物理學(xué)家之一，他對(duì)力學(xué)的發(fā)展和光學(xué)的研究都有杰出的貢獻(xiàn)，在數(shù)學(xué)和天文學(xué)方面也有卓越的成就，是近代自然科學(xué)的一位重要開(kāi)拓者。他建立向心力定律，提出動(dòng)量守恒原理，改進(jìn)了計(jì)時(shí)器。
1629年4月14 日出生于海牙。父親是大臣和詩(shī)人，與R.笛卡兒等學(xué)界名流交往甚密。惠更斯自幼聰慧，13歲時(shí)曾自制一臺(tái)車(chē)床，表現(xiàn)出很強(qiáng)的動(dòng)手能力。1645～1647年在萊頓大學(xué) 學(xué)習(xí)法律與數(shù)學(xué)，1647～1649年轉(zhuǎn)入布雷達(dá)學(xué)院深造。 在阿基米德等人著作及笛卡兒等人直接影響下，致力于 力學(xué)、光學(xué)、天文學(xué)及數(shù)學(xué)的研究。他善于把科學(xué)實(shí)踐和理論研究結(jié)合起來(lái)，透徹地解決問(wèn)題，因此在擺鐘的 發(fā)明、天文儀器的設(shè)計(jì)、彈性體碰撞和光的波動(dòng)理論等 方面都有突出成就。1663年他被聘為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)第一 個(gè)外國(guó)會(huì)員，1666年剛成立的法國(guó)皇家科學(xué)院選他為院士?；莞贵w弱多病，一心致力于科學(xué)事業(yè)，終生未婚。 1695年7月8日在海牙逝世。
惠更斯曾首先集中精力研究數(shù)學(xué)問(wèn)題，惠更斯在數(shù)學(xué)上有出眾的天才，早在22歲時(shí)就發(fā)表過(guò)關(guān)于計(jì)算圓周長(zhǎng)、橢圓弧及雙曲線的著作。他對(duì)各種平面曲線，如懸鏈線、曳物線、對(duì)數(shù)螺線等都進(jìn)行過(guò)研究，還在概率論和微積分方面有所成就。
1657年發(fā)表的《論賭博中的計(jì)算》，就是一篇關(guān)于概率論的科學(xué)論文，顯示了他在數(shù)學(xué)上的造詣。從1651年起，對(duì)于圓、二次曲線、復(fù)雜曲線、懸鏈線、概率問(wèn)題等發(fā)表了一些論著，他還研究了浮體和求各種形狀物體的重心等問(wèn)題。
擺的研究和運(yùn)用
對(duì)擺的研究是惠更斯所完成的最出色的物理學(xué)工作。多少世紀(jì)以來(lái)，時(shí)間測(cè)量始終是擺在人類(lèi)面前的一個(gè)難題。當(dāng)時(shí)的計(jì)時(shí)裝置諸如日規(guī)、沙漏等均不能在原理上保持精確。直到伽利略發(fā)現(xiàn)了擺的等時(shí)性，惠更斯將擺運(yùn)用于計(jì)時(shí)器，人類(lèi)才進(jìn)入一個(gè)新的計(jì)時(shí)時(shí)代。
當(dāng)時(shí)，惠更斯的興趣集中在對(duì)天體的觀察上，在實(shí)驗(yàn)中，他深刻體會(huì)到了精確計(jì)時(shí)的重要性，因而便致力于精確計(jì)時(shí)器的研究。當(dāng)年伽利略曾經(jīng)證明了單擺運(yùn)動(dòng)與物體在光滑斜面上的下滑運(yùn)動(dòng)相似，運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)與位置有關(guān)?；莞惯M(jìn)一步確證了單擺振動(dòng)的等時(shí)性并把它用于計(jì)時(shí)器上，制成了世界上第一架計(jì)時(shí)擺鐘。這架擺鐘由大小、形狀不同的一些齒輪組成，利用重錘作單擺的擺錘，由于擺錘可以調(diào)節(jié)，計(jì)時(shí)就比較準(zhǔn)確。在他隨后出版的《擺鐘論》一書(shū)中，惠更斯詳細(xì)地介紹了制作有擺自鳴鐘的工藝，還分析了鐘擺的擺動(dòng)過(guò)程及特性，首次引進(jìn)了“擺動(dòng)中心”的概念。他指出，任一形狀的物體在重力作用下繞一水平軸擺動(dòng)時(shí)，可以將它的質(zhì)量看成集中在懸掛點(diǎn)到重心之連線上的某一點(diǎn)，以將復(fù)雜形體的擺動(dòng)簡(jiǎn)化為較簡(jiǎn)單的單擺運(yùn)動(dòng)來(lái)研究。
惠更斯在他的《擺鐘論》中還給出了他關(guān)于所謂的“離心力”的基本命題。他提出：一個(gè)作圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有飛離中心的傾向，它向中心施加的離心力與速度的平方成正比，與運(yùn)動(dòng)半徑成反比。這也是他對(duì)有關(guān)的伽利略擺動(dòng)學(xué)說(shuō)的擴(kuò)充。
在研制擺鐘時(shí)，惠更斯還進(jìn)一步研究了單擺運(yùn)動(dòng)，他制作了一個(gè)秒擺（周期為2秒的單擺），導(dǎo)出了單擺的運(yùn)動(dòng)公式。在精確地取擺長(zhǎng)為3.0565英尺時(shí)，他算出了重力加速度為9.8米/秒2。這一數(shù)值與現(xiàn)在我們使用的數(shù)值是完全一致的。
后來(lái)，惠更斯和胡克還各自發(fā)現(xiàn)了螺旋式彈簧絲的振蕩等時(shí)性，這為近代游絲懷表和手表的發(fā)明創(chuàng)造了條件。
光的波動(dòng)說(shuō)
在古代和中世紀(jì)的漫長(zhǎng)歲月里，光是哲學(xué)家和自然科學(xué)家十分關(guān)心的問(wèn)題。
到了十七世紀(jì)，科學(xué)家們對(duì)光學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行了研究，他們通過(guò)出色的實(shí)驗(yàn)工作，奠定了近代物理學(xué)的基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期，曾經(jīng)發(fā)生了一場(chǎng)關(guān)于光的本性問(wèn)題的討論。
惠更斯在巴黎工作期間曾致力于光學(xué)的研究。1678年，他在法國(guó)科學(xué)院的一次演講中公開(kāi)反對(duì)了牛頓的光的微粒說(shuō)。他說(shuō)，如果光是微粒性的，那么光在交叉時(shí)就會(huì)因發(fā)生碰撞而改變方向。可當(dāng)時(shí)人們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這現(xiàn)象，而且利用微粒說(shuō)解釋折射現(xiàn)象，將得到與實(shí)際相矛盾的結(jié)果。因此，惠更斯在1690年出版的《光論》一書(shū)中正式提出了光的波動(dòng)說(shuō)，建立了著名的惠更斯原理。在此原理基礎(chǔ)上，他推倒出了光的反射和折射定律，圓滿的解釋了光速在光密介質(zhì)中減小的原因，同時(shí)還解釋了光進(jìn)入冰洲石所產(chǎn)生的雙折射現(xiàn)象，認(rèn)為這是由于冰洲石分子微粒為橢圓形所致。
惠更斯原理是近代光學(xué)的一個(gè)重要基本理論。但它雖然可以預(yù)料光的衍射現(xiàn)象的存在，卻不能對(duì)這些現(xiàn)象作出解釋 ，也就是它可以確定光波的傳播方向，而不能確定沿不同方向傳播的振動(dòng)的振幅。因此，惠更斯原理是人類(lèi)對(duì)光學(xué)現(xiàn)象的一個(gè)近似的認(rèn)識(shí)。直到后來(lái)，菲涅耳對(duì)惠更斯的光學(xué)理論作了發(fā)展和補(bǔ)充，創(chuàng)立了“惠更斯--菲涅耳原理”，才較好地解釋了衍射現(xiàn)象，完成了光的波動(dòng)說(shuō)的全部理論。
惠更斯在天文學(xué)方面有著很大的貢獻(xiàn)。他把大量的精力放在了研制和改進(jìn)光學(xué)儀器上。當(dāng)惠更斯還在荷蘭的時(shí)候，就曾和他的哥哥一起以前所未有的精度成功地設(shè)計(jì)和磨制出了望遠(yuǎn)鏡的透鏡，進(jìn)而改良了開(kāi)普勒的望遠(yuǎn)鏡。惠更斯利用自己研制的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了大量的天文觀測(cè)。因此，他得到的報(bào)酬是解開(kāi)了一個(gè)由來(lái)已久的天文學(xué)之謎。伽利略曾通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察過(guò)土星，他發(fā)現(xiàn)了“土星有耳朵”，后來(lái)又發(fā)現(xiàn)了土星的“耳朵”消失了。伽利略以后的科學(xué)家對(duì)此問(wèn)題也進(jìn)行過(guò)研究，但都未得要領(lǐng)?！巴列枪脂F(xiàn)象”成為了天文學(xué)上的一個(gè)謎。當(dāng)惠更斯將自己改良的望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)這顆行星時(shí)，他發(fā)現(xiàn)了在土星的旁邊有一個(gè)薄而平的圓環(huán)，而且它很傾向地球公轉(zhuǎn)的軌道平面。伽利略發(fā)現(xiàn)的“土星耳朵”消失，是由于土星的環(huán)有時(shí)候看上去呈現(xiàn)線狀。以后惠更斯又發(fā)現(xiàn)了土星的衛(wèi)星--土衛(wèi)六，并且還觀測(cè)到了獵戶(hù)座星云、火星極冠等。 中學(xué)生科技網(wǎng) http://m.lgmparts.com
在力學(xué)方面的研究，惠更斯是以伽利略所創(chuàng)建的基礎(chǔ)為出發(fā)點(diǎn)的。在《論擺鐘》一書(shū)中還論述了關(guān)于碰撞的問(wèn)題。大約在1669年，惠更斯就已經(jīng)提出解決了碰撞問(wèn)題的一個(gè)法則——“活力”守恒原理，它成為能量守恒的先驅(qū)?；莞估^承了伽利略的單擺振動(dòng)理論，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究。他把幾何學(xué)帶進(jìn)了力學(xué)領(lǐng)域，用令人欽佩的方法處理力學(xué)問(wèn)題，得到了人們的充分肯定。點(diǎn)擊：53
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