科海人物誌:法拉第,一個了不起的科學家(物理篇)

2020-12-04 心靈細語

學過物理的人都知道兩個如雷貫耳的名字:牛頓和法拉第。牛頓是經典力學的奠基人,法拉第是電磁學理論的奠基人。這兩個科學家不僅僅對物理學的貢獻巨大,在歷史的長河中,更能閃閃發光的是他們對科學的態度和高尚的品質,更值得我們去學習。

今天我要跟大家介紹的是偉大的物理學家法拉第――一個有著驚人堅強意志且淡泊名利、平易近人的科學家。

法拉利1791年出生於英國的一個鐵匠家庭,雖然家境貧寒,但父親非常注意對孩子們的教育,要他們勤勞樸實,不要貪圖金錢地位,要做一個正直的人。這對法拉第的思想和性格產生了很大的影響。十幾歲時就在裝訂工廠當學徒,他利用這個條件,讀了很多科學書籍,從中獲得了豐富的知識。他喜歡做實驗,還積極參加科學報告會。1813年,22歲的法拉利毛遂自薦,成了著名化學家戴維的助理實驗員。

1820年4月奧斯特發現了電流的磁效應使科學界發生了地震,它證實電現象與磁現象是有聯繫的。有關電與磁關係的嶄新研究領域洞開在人們面前,激發了科學家們的探索熱情。一個接一個的新發現,像浪潮一樣衝擊著歐洲大陸,也激勵著英國的科學界,更激勵著年輕的法拉第。他敏銳地覺察到:磁與電之間也應該有類似的感應,並在1822年的一篇日記中,寫下了「由磁產生電」閃光的思想。

法拉利生活的時代,正值第一次工業革命完成。蒸汽機的應用催生了資本主義大工業,人類進入工業文明時代,電力應用的情景已經初現端倪。而那時的中國正出於閉關鎖國的清朝。

法拉利慧眼感知:伏打電池昂貴,產生的電流小,而自然界中的天然磁石比較豐富。如果可以磁產生電,就能得到廉價的電力。他說:「我因為對當時產生電的方法感到不滿意,因此,急於發現磁與感應電流的關係,覺得電學在這條路上一定可以充分發展」。

然而道路並不平坦。法拉第分別於1822年12月、1825年11月和1828年4月做過三次集中的實驗研究,然而均以失敗告終。失敗的原因是他在實驗當中所使用的都是恆定電流產生的磁場,他想看看這樣的磁場是不是會在某個電路中產生感應電流。

經歷過多次失敗以後,1831年8月29日,他終於發現了電磁感應現象:他把兩個線圈繞在同一個鐵環上,一個線圈接到電源上,另一線圈接入「電流表」,在給一個線圈通電或者斷電的瞬間,另一個線圈中也出現了電流。這讓法拉第驚喜不已,尋找10年之久的「磁生電」的效應,終於被發現了!成功屬于堅持不懈的有心人。

從此,法拉利茅塞頓開,領悟到磁生電是一種在變化、運動的過程中才能出現的效應。於是他設計並動手做了幾十個實驗,深藏不露的各種「磁生電」的現象噴湧而出。法拉利把引起電流的原因開關為五類,它們都有變化和運動相聯繫,這就是:變化的電流、變化的磁場、運動的恆定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。他把這些現象定名為電磁感應,產生的電流叫感應電流。

電磁感應的發現使人們對電與磁內在聯繫的認識更加完善,宣告了電磁學作為一門統一學科的誕生,這是物理學界的巨大發展!

1831年10月28日,法拉第在一次會議上展示了他發明的圓盤發電機。它是利用電磁感應的原理製成的,是人類歷史上第一臺發電機。據說,在法拉利第展示他的圓盤發電機時,一位貴夫人問道:「法拉第先生,這東西有什麼用呢?」「夫人,一個剛剛出生的嬰兒有什麼用呢?」法拉第巧妙地回答了這個刁鑽的問題。

法拉利還認為,電磁相互作用是通過介質來傳遞的,並把這種「介質」叫做「場」,他以驚人的想像力創造性地用「力線」(即現代物理學說的磁感線和電場線)形象地描述「場」的物理圖景,這真是個天才的設想!至今還在被應用。

法拉利在一生的探索中遭遇了多次失敗。在他當年的日記中,「未顯示作用」「毫無反應」「不行」等詞語,記錄著艱苦的探索歷程。幾十年的經歷使他在晚年感嘆道:「……就是最有成就的科學家,得以實現的建議、猜想、願望和初步判斷,也不到十分之一」。

法拉第幼時貧寒,年輕時沒有上過大學,但靠他的勤勉努力,一生為科學事業的貢獻巨大。他拒絕了皇家學會會長、皇室研究院院長、倫敦大學教授職位和頭銜,也不肯接受貴族爵位,是名副其實的平民科學家,受世人敬仰!

1867年8月25日,法拉第坐在書房的椅子上平靜地離開了人世。一代實驗物理學家隕落。

他的學生和朋友丁鐸爾在《作為一個發現者的法拉第》一書中感慨地寫道:「在他的眼中,華麗的宮廷和布拉頓高原上的雷雨比起來,算得了什麼?皇家的一切器具和落日比較起來,又算什麼?我之所說出雷雨和落日,因為這些現象在他的心裡挑起一種狂喜……」

按照法拉第的意願,親人們將他安葬在倫敦北郊的海格特公墓(Highgate Cemetery),沒有盛大葬禮,沒有華麗的墓志銘。只有他的出生年月。

法拉第的貢獻惠及每個人,把人類文明提高到空前高度,把文明進程提前幾十幾百年。

法拉第確實給人類帶來光明動力。生活在電氣化時代的我們,應該永遠記住他!

最後用一首小詩來緬懷這位偉大的物理學家!

「十年磨一劍,發現「磁生電」

光明全世界,美名傳萬代」

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    【10月17日科技名家推薦:法拉第】  1831年10月17日,英國科學家法拉第首次發現電磁感應現象。但是父親非常注意對孩子們的教育,要他們勤勞樸實,不要貪圖金錢地位,要做一個正直的人。這對法拉第的思想和性格產生了很大的影響。  由於貧困,法拉第家裡無法供他上學,因而法拉第幼年時沒有受過正規教育,只讀了兩年小學。1803年,為生計所迫,他上街頭當了報童。第二年又到一個書商兼訂書匠的家裡當學徒。
  • 法拉第電磁感應實驗
    現在人們已經無法離開電,沒有電,將是一個「癱瘓和黑暗」的世界。許多科學家為電學的發展做出過貢獻,而英國物理學家法拉第(1791—1867)的電磁學研究,把這一研究推向了頂峰,開闢了我們今天稱之為「現代物理」的新時代。現代物理最偉大的成就之一,就是確立了場這一概念,而這一概念首次提出者也是法拉第。  法拉第是一個自學成才的典範,出生在一個鐵匠家庭,家境貧寒。
  • 偉大的法拉第,太感人了!
    在塔圖姆的講座上,法拉第做了詳細的筆記,回家後他會重新整理這些筆記,加深理解。塔圖姆的講座不僅給法拉第提供了基礎性科學教育,還給了他一個難得的機會。裡鮑向一位熟人展示了法拉第做的講座筆記,這位熟人看完之後深受觸動,就給了法拉第一張倫敦城裡最搶手的門票。拿著這張票,法拉第可以去英國皇家學院聽當時最受歡迎的英國科學家漢弗萊·戴維(Humphry Davy)授業解惑。
  • 法拉第的電學實驗研究成就輝煌,也超過了許多著名的科學家!
    文章還對「未來的貴族法拉第爵士」作了一番繪聲繪色的描寫,說他喜歡喝香檳,愛唱鄉村歌曲,繪畫天才超過他的物理才能等等。法拉第看到報紙,只是一笑了之,朋友們紛紛跑來詢問消息是否確實,並向他祝賀。法拉第仍報以淡淡一笑。「沒有那回事!再說,我為什麼要當爵士呢?」他說道。但是傳聞很快得到證實。從宮中傳出消息,皇室確實打算要授爵士稱號予法拉第。
  • 一位頗具影響力的英國科學家麥可-法拉第
    法拉第於1791年9月22日出生在倫敦南部,父母相對貧窮。14歲時,他離開了學校,開始在當地的裝訂機上學徒。在業餘時間,他是一個狂熱的讀者,教自己許多科學概念。因此,法拉第大部分都是自學成才,儘管他的基礎數學成熟,但他仍然是最偉大的科學家之一。1812年,在20歲時,他獲得了著名科學家漢弗萊·戴維的一系列講座的門票。
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    這本書的內容也很簡單,就是歷數人類歷史上科學技術發展與進步的關鍵事件,其中主要的線索一是時間二就是這些推動著前進之輪的偉大科學家們,因此可以在其中讀到很多科學家的故事。因為大學學的是文科,自己的科學知識巔峰就停留在了高中,本就知道只是如微塵一般不足為道,但沒想到在這本書中至少有一半的科學家名字竟從未耳聞,連一個感謝他們的機會都沒有過。
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    法拉第法拉第於1791年9月22日出生於英國的一個貧窮的鐵匠家庭,他父親是一個鐵匠,收入菲薄,經常生病,加上子女多,家庭經濟非常困難,經常依靠社會救濟過日子。,他大吃一驚,當斯送給法拉第四張皇家學院的聽講券,法拉第極為興奮的來到皇家學院旁聽,作報告的是當時赫赫有名的戴維,在皇家學院富麗堂皇的演講大廳裡,階梯形的大廳座無虛席,誰也沒有注意到法拉第的存在,法拉第飛快的記錄戴維的每一句話,每一個插圖,晚上,他就開始整理白天記的筆記,每個細節都不遺漏,他虔誠的把戴維的四次演講記錄整理好,精心裝訂,並在書面印上了「亨.戴維爵士講演錄」。
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    在書商兼訂書匠的家裡做學徒期間,面對書店內堆積如山的圖書,法拉第內心強烈的求知慾被瞬間點燃,他如饑似渴的閱讀著各類書籍,並從書中汲取了許多自然科學方面的知識,尤其是《大英百科全書》關於電學文章的相關內容,更是強烈的吸引著他。為了更加深刻的理解書中的內容,閒暇之餘,法拉第利用廢舊物品為試驗器材,製作完成了靜電起電機,並用它進行了許多簡單的化學和物理實驗。
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    中科大物理學院有一位風靡全校的高顏值網紅教授,他因為帥氣的外型和青春的形象而備受學生追捧,在過去一段時間,他上課的照片曾在校內平臺廣泛傳播。他就是中科大物理學院的自然》、1篇《科學》論文和9篇《物理評論快報》,成為了手握4篇CNS正刊的頂尖青年學者。
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    後來,法拉第為了維持生計,來到了書店做裝訂工,法拉第從小就聰明好學,善於動腦子思考並且喜歡親手做實驗,這為他以後可以做出各種各樣的電磁學實驗打下來實踐基礎,當他在圖書館工作的時候,法拉第如饑似渴地閱讀各類書籍。尤其是《大英百科全書》中關於電學的文章,強烈地吸引著他,他努力地將書本知識付諸實踐,利用廢舊物品製作靜電起電機,進行簡單的化學和物理實驗。
  • 法拉第:最成功的科學家,他的十個設想中能實現的也不到一個
    就是最成功的科學家,在他每十個希望和初步結論中,能實現的也不到一個。——法拉第  人物百科:  麥可·法拉第 (Michael Faraday,1791年9月22日~1867年8月25日)英國物理學家、化學家,也是著名的自學成才的科學家。生於薩裡郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭,僅上過小學。1831年,他作出了關於電力場的關鍵性突破,永遠改變了人類文明。
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    康德曾經說過:「世界上只有兩樣東西讓我敬畏,一個是我頭頂燦爛的星空,一個是我心中永恆的道德法則」,法拉第完美地結合了這兩者。年輕的法拉第陷入了海洋的知識中,他們不僅研究文學,還研究自然科學,我們應該知道當時大英帝國不是娛樂明星,而是科學家,英國皇家科學協會的每一次演講都是空洞的,科學家的每一句話和行動都比的網紅吸引了更多的關注。
  • 通信名人傳奇:麥可 · 法拉第
    於是,他只能利用廢舊物品,做一些簡單的物理和化學實驗。1810 年,在哥哥的資助下,法拉第有幸參加了學者塔特姆領導的青年科學組織——倫敦城哲學會。通過哲學會的參加一系列活動,他初步掌握了物理、化學、天文、地質、氣象等方面的基礎知識,為後來的研究工作打下了良好的基礎。這期間,法拉第連續參加了塔特姆十幾次關於自然哲學的通俗演講。
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    也就是說:法拉第磁光效應是外加磁場改變(入射或次生光使介質中的)原子極化時的方向(原子中的電子運動方向),進而導致介質中的折射偏振光和穿越介質後的透射偏振光的偏振方向發生改變。並不是磁場直接改變光的偏振方向。 一、法拉第磁光效應簡介法拉第磁光效應。
  • 讓電與磁聚首,努力與學習而走向成功的代表人物法拉第
    法拉第首先發現電磁旋轉,即電流具有磁性,後來發現變化的磁場會產生電流。因此發展了電磁感應原理。原來人們只能用電池產生電流,在1831年法拉第發現了電磁感應原理,表明可以通過運動(切割磁感線)來產生電力。於是,電,才會成為人們不可或缺的東西。法拉第也因此成為最偉大的科學家之一。
  • 法拉第不但是偉大的科學家,也是熱心的科普宣傳家!
    法拉第在皇家學院曾做過調節房間內部空氣的工作,因為地下實驗需經常通氣,在這方面有經驗。他成功地排除了燈塔裡一些有毒氣體的汙染,使那兒成為安全的地方。因此有人說,法拉第在空氣調節的研究方面也是一個先驅者。同時燈塔還有一個問題,每當冬季到來,窗玻璃經常蒙上一層厚厚的霜凍,影響照明和視線,法拉第也想辦法解決了。每當法拉第看見燈塔在濱海暮色中閃亮之時,心裡便感到無限的舒暢愉快。