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惠更斯的生平?

克裏斯蒂安·惠更斯是荷蘭的物理學家、天文學家和數學家。他是伽利略和牛頓之間物理學的重要先驅,也是歷史上最著名的物理學家之壹。他為力學的發展和光學的研究做出了傑出的貢獻。他建立了向心力定律,提出了動量守恒原理,改進了計時器。

他於1629年4月出生於海牙。我的父親是壹位牧師兼詩人,他與r .笛卡爾等學術名人交往密切。惠更斯從小就聰明。13歲,自己動手做車床,表現出很強的動手能力。1645-1647在萊頓大學學習法律和數學,1647-1649轉到布雷達學院深造。在阿基米德和笛卡爾的直接影響下,他致力於力學、光學、天文學和數學的研究。他善於將科學實踐與理論研究相結合,徹底解決問題,因此在鐘擺的發明、天文儀器的設計、彈性體的碰撞、光的波動理論等方面都有突出的成就。1663年被聘為皇家學會第壹位外籍會員,1666年被新成立的法國皇家科學院選為院士。惠更斯體弱多病,致力於科學,從未結婚。1695 7月8日死於海牙。成就■總結

惠更斯是在壹個富裕和寬松的家庭和社會條件,並從宗教迫害自由。他善於將科學實踐與理論研究相結合,徹底解決了壹些重要問題,形成了理論與實驗相結合的工作方法和清晰的物理思想。他給人們留下了68種科學論文和著作,全集有22卷,在碰撞、擺、離心力和光的漲落理論、光學儀器等方面都有所建樹。

■數學方面

惠更斯首先集中精力研究數學問題。惠更斯在數學方面有傑出的天賦。早在22歲時,他就發表了關於計算圓周、橢圓弧和雙曲線的著作。他研究各種平面曲線,如懸鏈線(他發現了擺線和拋物線的區別)、拖線、對數螺線等等,在概率論和微積分方面都有建樹。

1657發表的《論賭博中的計算》是壹篇概率論的科學論文(他是概率論的創始人),可見他在數學方面的造詣。從1651開始,發表了壹些關於圓、二次曲線、復雜曲線、懸鏈線、概率問題等方面的作品。他還研究了浮體和尋找各種形狀物體的重心。

■光學方面

惠更斯原理是現代光學的壹個重要基礎理論。但它雖然能預測光衍射的存在,卻不能解釋這些現象,即能確定光波的傳播方向,卻不能確定不同方向傳播的振動的振幅。所以惠更斯原理是人類對光學現象的壹種近似理解。直到後來菲涅爾發展和補充了惠更斯的光學理論,創立了“惠更斯-菲涅爾原理”,才很好地解釋了衍射現象,完成了光波理論的整個理論。

惠更斯在1678年寫給巴黎科學院的信和他在1690年出版的《論光》壹書都闡述了他的光波原理,即惠更斯原理。惠更斯原理認為,對於任何壹種波,波源發出的波面上的任何壹點都可以作為小波的波源,每個子波源的波面就是下壹個新波面。他認為每個發光體的粒子將脈沖傳輸到壹個相鄰的擴散介質(“以太”)粒子,每個被激發的粒子成為壹個球面小波的中心。基於彈性碰撞理論,他認為這樣壹組粒子可以同時傳播向各個方向傳播的脈沖,所以光束互相交叉而不互相影響。在此基礎上,作為圖解的方法來解釋光的反射和折射。《論光》最精彩的部分是雙折射的模型,用球面和橢球面傳播的方式解釋了普通光和非常光引起的奇怪現象。書中有幾十個復雜的幾何圖形,足以說明他的數學功底。

此外,惠更斯在巴黎工作期間致力於光學的研究。1678年,他在法國科學院的壹次演講中公開反對牛頓的光粒子理論。他說,如果光是微粒,它穿越時會改變方向。但當時人們並沒有發現這壹現象,用粒子理論解釋折射現象會得到與現實相矛盾的結果。因此,惠更斯在1690年出版的《論光》壹書中正式提出了光的漲落理論,確立了著名的惠更斯原理。在這個原理的基礎上,他推導出了光的反射和折射定律,滿意地解釋了光速在致密介質中下降的原因,也解釋了光進入冰洲石後產生的雙折射現象,認為是由冰洲石的橢圓形分子顆粒引起的。

■天文方面

惠更斯對天文學做出了巨大貢獻。他設計制造了精美的光學和天文儀器,如磨透鏡、改進望遠鏡(發現了土星環等。)和顯微鏡,以及今天仍在使用的惠更斯目鏡,還有幾十米長的“天空望遠鏡”(無管、長焦距、消色差)和顯示星空的“行星機”(也就是今天天象儀的雛形)。

他投入大量精力開發和改進光學儀器。當惠更斯還在荷蘭的時候,他和他的兄弟壹起,以前所未有的精度成功地設計和研磨了望遠鏡的透鏡,從而改進了開普勒望遠鏡。惠更斯用他自己的望遠鏡做了許多天文觀測。因此,他的獎勵是解決了壹個長期存在的天文學之謎。伽利略曾經通過望遠鏡觀察土星。他發現“土星有耳朵”,後來又發現土星的“耳朵”消失了。伽利略之後的科學家也研究過這個問題,但是沒有抓住要點。“土星怪現象”成了天文學中的壹個謎。當惠更斯將他改進的望遠鏡對準這顆行星時,他發現土星旁邊有壹個薄而平的環,它傾斜於地球公轉的軌道平面。伽利略發現的土星耳朵的消失是由於土星環有時看起來是線性的。惠更斯後來發現了土星的衛星泰坦,也觀察到了獵戶座星雲和火星的極冠。

■鐘擺的研究和應用

對擺的研究是惠更斯完成的最好的物理工作。

1668 ~ 1669年,他是英國皇家學會碰撞論文獎獲得者之壹。他詳細研究了完全彈性碰撞的問題(當時稱為“中心上的碰撞”)。他死後在《論物體的碰撞運動》(1703)中全面發表,包括5個假說,65438+。

惠更斯從實踐和理論兩方面研究了擺及其理論。1656年,他首次將鐘擺引入鐘表,取代了過去的重力齒輪鐘。在《擺鐘》(1658)和《擺鐘或鐘用擺的運動的幾何證明》(1673)中,他提出了著名的單擺周期公式,t .惠更斯發現了物體系統的重心和歐拉後來所說的轉動慣量,並引入了“反饋”的物理思想,這在今天更有意義。他為壹種船用鐘表設計了遊絲,大大縮小了鐘表的體積。他還用單擺計算出重力加速度的準確值,並建議用第二擺的長度作為自然長度標準。

惠更斯還提出了他的離心力定理,他還研究了圓周運動的離心力,鐘擺,物體系統的旋轉,以及泥球和地球旋轉時的扁率等。這些研究促進了後來萬有引力定律的建立。他提出了許多有趣而有啟發性的離心力問題。

幾個世紀以來,時間測量壹直是人類的壹個難題。當時,日晷和沙漏等計時裝置在原理上無法保持準確。直到伽利略發現了擺的同步性,惠更斯將擺應用於計時器,人類才進入計時的新時代。

當時,惠更斯的興趣集中在對天體的觀測上。在實驗中,他深深體會到精確計時的重要性,於是投身於精確計時器的研究。伽利略曾證明單擺運動類似於物體在光滑的斜坡上的滑動運動,運動的狀態與位置有關。惠更斯進壹步證實了單擺振動的等時性,並將其應用於計時器,制成了世界上第壹個計時擺鐘。這個擺鐘是由不同大小和形狀的齒輪組成的。它用壹個重錘作為鐘擺。因為鐘擺可以調節,所以計時更準確。惠更斯在隨後出版的《論擺》壹書中,詳細介紹了鐘擺的制作過程,分析了擺的擺動過程和特點,並首次引入了“擺動中心”的概念。他指出,當任意形狀的物體在重力作用下繞水平軸擺動時,其質量可視為集中在懸點與重心連線上的某壹點,從而將復雜物體的擺動簡化為單擺運動來研究。

惠更斯在他的擺理論中也給出了關於所謂“離心力”的基本命題。他提出,做圓周運動的物體有飛離中心的趨勢,它對中心施加的離心力與速度的平方成正比,與運動半徑成反比。這也是他對伽利略擺動理論的拓展。

在研制擺鐘時,惠更斯進壹步研究了單擺的運動。他做了第二擺(周期為2秒的單擺),推導出單擺的運動公式。當精確地將擺長取為3.0565英尺時,他計算出重力加速度為9.8米/秒2。這個值和我們現在用的值完全壹致。

後來,惠更斯和胡克還發現了螺旋彈簧絲的等時振蕩,為現代遊絲懷表和手表的發明創造了條件。

■機械方面

在力學的研究中,惠更斯是以伽利略創造的基礎為基礎的。在關於擺鐘的書裏,也討論了碰撞的問題。大約1669年,惠更斯曾提出壹個解決碰撞問題的定律——“活力”守恒原理,成為能量守恒的先驅。惠更斯繼承了伽利略的單擺振動理論,並對其進行了進壹步的研究。他把幾何帶入力學領域,用令人欽佩的方式處理力學問題,得到了人們的充分肯定。

他不迷信權威,敢於挑戰權威。