关于惠更斯你还知道些什么?

克里斯蒂安·惠更斯

克里斯蒂安·惠更斯(1629年4月14 —1695年7月8日),荷兰物理学家、天文学家和数学家,是泰坦的发现者。他还发现了猎户座星云和土星环。他还设计了一个摆钟来计时。

克里斯蒂安·惠更斯(1629 ~ 1695)是荷兰物理学家、天文学家和数学家。他是伽利略和牛顿之间物理学的重要先驱。

惠更斯于1629年4月出生于海牙。他的父亲是一名部长、外交官和诗人,他经常与科学家互动。惠更斯从小就聪明、勤奋、机智、多才多艺。65,438+03岁时,他自己做了一台车床,并得到当时著名人物笛卡尔的直接指导。他的父亲亲切地称他为“我的阿基米德”。65,438+06岁进入莱顿大学学习法律和数学,两年后转入布雷达大学,在那里获得65,438+0655法学博士学位。他在那里开始了他重要的科学生涯。1663年访问英国,成为新成立的皇家学会会员。1666年,他是应路易十四的邀请在任刚成立的法国科学院的院士。惠更斯体弱多病,致力于科学事业,他从未结婚。他于1995年7月8日在海牙去世。

惠更斯是在一个富裕和宽松的家庭和社会条件,并从宗教迫害自由。他善于将科学实践与理论研究相结合,彻底解决了一些重要问题,形成了理论与实验相结合的工作方法和清晰的物理思想。他给人们留下了68种科学论文和著作,全集有22卷,在碰撞、摆、离心力和光的涨落理论、光学仪器等方面都有所建树。

他最早的成就是数学。他研究了包络线、二次曲线和曲线长度的求法。他发现了悬链线摆线和抛物线的区别。他是概率论的创始人。

1668 ~ 1669年,他是英国皇家学会碰撞论文奖获得者之一。他详细研究了完全弹性碰撞的问题(当时称为“中心上的碰撞”)。他死后在《论物体的碰撞运动》(1703)中全面发表,包括5个假说,65438+。

惠更斯从实践和理论两方面研究了摆及其理论。1656年,他首次将钟摆引入钟表,取代了过去的重力齿轮钟。在《摆钟》(1658)和《摆钟或钟用钟摆的运动的几何证明》(1673)中,他提出了著名的单摆周期公式。研究了复摆及其振动中心的求解。通过对渐屈线和渐屈线的研究,发现了等时线和摆线。研究了三线摆、圆锥线摆、倒立摆和摆线夹。图2-2-7显示了惠更斯海洋钟的外观和内部结构,包括钟摆、摆线夹板和每半秒钟由驱动锤解锁的棘爪。

惠更斯在研究摆的重心波动时发现了物体系统的重心和欧拉后来所说的惯性矩,并引入了“反馈”的物理思想,这在今天更有意义。他为一款船用钟表设计了游丝,大大缩小了手表的体积。他还用摆计算出重力加速度的精确值,并建议用第二摆的长度作为自然长度标准。惠更斯提出了他的离心力定理。他还研究了物体系统旋转时的圆周运动、摆、离心力以及泥球和地球旋转时的扁率等问题。这些研究促进了后来万有引力定律的建立。他提出了许多有趣而有启发性的离心力问题。

他设计制造了精美的光学和天文仪器,如磨透镜、改进望远镜(发现了土星环等。)和显微镜,以及今天仍在使用的惠更斯目镜,还有几十米长的“天空望远镜”(无管、长焦距、消色差)和显示星空的“行星机”(也就是今天天象仪的雏形)。

惠更斯在1678年给巴黎科学院的信,以及他在1690年出版的《论光》一书,都阐述了他的光波原理,即惠更斯原理。他认为每个发光体的粒子将脉冲传递给相邻的扩散介质(“以太”)的粒子,每个被激发的粒子成为一个球面小波的中心。基于弹性碰撞理论,他认为这样的粒子虽然各自独立,但是,向各个方向传播的脉冲可以同时被传送,所以光束互相交叉而不互相影响。在此基础上,用图形来解释光的反射和折射。《论光》最精彩的部分是双折射的模型,用球面和椭球面传播的方式解释了普通光和非常光引起的奇怪现象。书中有几十个复杂的几何图形,足以说明他的数学功底。

补充

荷兰物理学家、天文学家和数学家。他和牛顿同时是科学家,是历史上最著名的物理学家之一。他为力学的发展和光学的研究做出了杰出的贡献,在数学和天文学方面也有杰出的成就。他是现代自然科学的重要先驱。他建立了向心力定律,提出了动量守恒原理,改进了计时器。

1629年4月14日出生于海牙。我的父亲是一位牧师兼诗人,他与r .笛卡尔等学术名人交往密切。惠更斯从小就聪明。13岁,自己动手做车床,表现出很强的动手能力。1645-1647在莱顿大学学习法律和数学,1647-1649转到布雷达学院深造。在阿基米德和笛卡尔的直接影响下,他致力于力学、光学、天文学和数学的研究。他善于将科学实践与理论研究相结合,彻底解决问题,因此在钟摆的发明、天文仪器的设计、弹性体的碰撞、光的波动理论等方面都有突出的成就。1663年被聘为皇家学会第一位外籍会员,1666年被新成立的法国皇家科学院选为院士。惠更斯体弱多病,致力于科学,从未结婚。1695 7月8日死于海牙。

惠更斯首先集中精力研究数学问题。惠更斯在数学方面有杰出的天赋。早在22岁时,他就发表了关于计算圆周、椭圆弧和双曲线的著作。他研究过悬链线、拖线、对数螺线等各种平面曲线,在概率论和微积分方面都有建树。

《论赌博中的计算》发表于1657是一篇概率论的科学论文,显示了他在数学方面的造诣。从1651开始,发表了一些关于圆、二次曲线、复杂曲线、悬链线、概率问题等方面的作品。他还研究了浮体和寻找各种形状物体的重心。

摆的研究与应用

对摆的研究是惠更斯完成的最好的物理工作。几个世纪以来,时间测量一直是人类的一个难题。当时,日晷和沙漏等计时装置在原理上无法保持准确。直到伽利略发现了摆的同步性,惠更斯将摆应用于计时器,人类才进入计时的新时代。

当时,惠更斯的兴趣集中在对天体的观测上。在实验中,他深深体会到精确计时的重要性,于是投身于精确计时器的研究。伽利略曾证明单摆运动类似于物体在光滑的斜坡上的滑动运动,运动的状态与位置有关。惠更斯进一步证实了单摆振动的等时性,并将其应用于计时器,制成了世界上第一个计时摆钟。这个摆钟是由不同大小和形状的齿轮组成的。它用一个重锤作为钟摆。因为钟摆可以调节,所以计时更准确。惠更斯在随后出版的《论摆》一书中,详细介绍了钟摆的制作过程,分析了摆的摆动过程和特点,并首次引入了“摆动中心”的概念。他指出,当任意形状的物体在重力作用下绕水平轴摆动时,其质量可视为集中在悬点与重心连线上的某一点,从而将复杂物体的摆动简化为单摆运动来研究。

惠更斯在他的摆理论中也给出了关于所谓“离心力”的基本命题。他提出,做圆周运动的物体有飞离中心的趋势,它对中心施加的离心力与速度的平方成正比,与运动半径成反比。这也是他对伽利略摆动理论的拓展。

在研制摆钟时,惠更斯进一步研究了单摆的运动。他做了第二摆(周期为2秒的单摆),推导出单摆的运动公式。当精确地将摆长取为3.0565英尺时,他计算出重力加速度为9.8米/秒2。这个值和我们现在用的值完全一致。

后来,惠更斯和胡克还发现了螺旋弹簧丝的等时振荡,为现代游丝怀表和手表的发明创造了条件。

光的波动理论

在古代和中世纪的漫长岁月里,光是哲学家和自然科学家非常关心的问题。

17世纪科学家研究光学现象,通过出色的实验工作奠定了现代物理学的基础。这期间有一场关于光的本质的讨论。

惠更斯在巴黎工作时致力于光学研究。1678年,他在法国科学院的一次演讲中公开反对牛顿的光粒子理论。他说,如果光是微粒,它穿越时会改变方向。但当时人们并没有发现这一现象,用粒子理论解释折射现象会得到与现实相矛盾的结果。因此,惠更斯在1690年出版的《论光》一书中正式提出了光的涨落理论,确立了著名的惠更斯原理。在这个原理的基础上,他推导出了光的反射和折射定律,满意地解释了光速在致密介质中下降的原因,也解释了光进入冰洲石后产生的双折射现象,认为是由冰洲石的椭圆形分子颗粒引起的。

惠更斯原理是现代光学的一个重要基础理论。但它虽然能预测光衍射的存在,却不能解释这些现象,即能确定光波的传播方向,却不能确定不同方向传播的振动的振幅。所以惠更斯原理是人类对光学现象的一种近似理解。直到后来菲涅尔发展和补充了惠更斯的光学理论,创立了“惠更斯-菲涅尔原理”,才很好地解释了衍射现象,完成了光波理论的整个理论。

惠更斯对天文学做出了巨大贡献。他投入大量精力开发和改进光学仪器。当惠更斯还在荷兰的时候,他和他的兄弟一起,以前所未有的精度成功地设计和研磨了望远镜的透镜,从而改进了开普勒望远镜。惠更斯用他自己的望远镜做了许多天文观测。因此,他的奖励是解决了一个长期存在的天文学之谜。伽利略曾经通过望远镜观察土星。他发现“土星有耳朵”,后来又发现土星的“耳朵”消失了。伽利略之后的科学家也研究过这个问题,但是没有抓住要点。“土星怪现象”成了天文学中的一个谜。当惠更斯将他改进的望远镜对准这颗行星时,他发现土星旁边有一个薄而平的环,它倾斜于地球公转的轨道平面。伽利略发现的土星耳朵的消失是由于土星环有时看起来是线性的。惠更斯后来发现了土星的卫星泰坦,也观察到了猎户座星云和火星的极冠。

在力学的研究中,惠更斯是以伽利略创造的基础为基础的。在关于摆钟的书里,也讨论了碰撞的问题。大约1669年,惠更斯曾提出一个解决碰撞问题的定律——“活力”守恒原理,成为能量守恒的先驱。惠更斯继承了伽利略的单摆振动理论,并对其进行了进一步的研究。他把几何带入力学领域,用令人钦佩的方式处理力学问题,得到了人们的充分肯定。