十大最美实验（NO6）卡文迪许扭秤实验

牛顿推导出了万有引力定律，但是万有引力到底多大？一百多年后，英国科学家亨利·卡文迪许决定要找出这个引力。

1、实验原理：

      

     他将小金属球m系在长木棒的两边并用金属线悬吊起来，细线上固定一面镜子。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m’ 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。他用此计算出了万有引力常数G。

     此实验的巧妙之处在于将微弱的力的作用进行了放大。

2、实验演示（俯视图）：      

3、物理方法：微小形变放大法

      (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)尽量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

4、实验室装置：

    以卡文迪许命名的实验室坐落在英国剑桥大学，物理学上许多重要发现是在这里做出的。截止到2020年，这个最牛实验室培养了29位诺贝尔奖获得者。

卡文迪许简介

      1731年10月10日，卡文迪许出生在英国一个贵族家庭。 两岁时母亲病逝，父亲忙于社交，把他交由保姆看管，直到11岁才被送入学校，所以卡文迪许性格有点孤僻。 他整天埋头进行科学研究：客厅是实验室，卧室是观象台，另两处住宅分别改为实验室和图书馆。

     卡文迪许在科学研究中兴趣广泛：上至天文气象、下至地质采矿、抽象的数学、具体的冶金工艺，他都进行过探讨。特别在化学和物理学的研究中，他有极高的造诣，取得许多重要的成果。 

      他在35岁时发表了第一篇论文，介绍了收集空气的实验，对当时科学家研究气体是很有启发的；后来，卡文迪许研究了空气的组成，发现了二氧化碳及氢气，确定了水的成分，提供了一种由空气制取硝酸的方法；通过碳酸钙结晶实验破解了石钟、石乳、右笋的形成原因，从而解释了喀斯特地形构造。

       卡文迪许是个了不起的科学家，对牛顿更是非常敬仰。他从牛顿身上不仅吸取了献身科学的力量，还接下了牛顿的许多研究项目：他通过扭秤实验测出了万有引力常量G，这一测量被称为开创了“弱力测量的新时代”；他通过实验还测定出地球的密度，计算地球的相对重量；他还根据万有引力定律，研究过动力学；依据牛顿提出的热是微粒振动的观点，做了有关热的许多实验、发现了比热的测定法。

     卡文迪许从事科研不图名利，他还进行了大量重要而不为人知的研究。他在1777年提出电荷之间的作用力可能呈现与距离的平方成反比的关系，后来被库仑通过实验证明、成为库仑定律；他通过大量实验，提出了电势与电流成正比的关系，这一关系1827年被欧姆重新发现，即欧姆定律。

     因为他很慎重、总认为自己没有足够的实验依据，所以在卡文迪许将近50年的科研生涯中没有写一本书，许多论文和实验报告没有发表，这对于促进科学研究的发展是很可惜的。