傅科的一生对物理学有多方面的重要贡献,尤其在力学、光学、电学方面更为突出。他的研究工作偏重于仪器的制备、新实验方法的设计、以及对物理量的精确测量。他的最出色的工作是光速的测定、“傅科摆”实验以及提出涡电流理论。
1850年,傅科采用旋转镜法,测量了光在空气和在水中的速度,差不多和菲佐在同一时期首创了在实验室测定光速的方法。1862年傅科改进了原有的实验装置,加装了一套推动圆周屏的轮系统,以便准确量度旋转镜的旋转速度,又使光经过几次反射,加长了光经过的路程,以便准确量度光经过此路程的时间。由此测得光在空气中的速度为289000千米每秒。后来,他把自己的工作写成题为《光速的实验测定:太阳的视差》的文章,于1862年发表在《法兰西科学院周报》第55卷上。傅科对光速的测量为光的波动理论的胜利提供了有力的证据。同年他被授予荣誉骑士二级勋章,并被聘为经度局成员。
1851年,傅科进行了著名的傅科摆实验。他根据地球自转的理论,提出除地球赤道以外的其他地方,单摆的振动面会发生旋转的现象,并付诸实验。他选用直径为30厘米、重28千克的摆锤,摆长为67米,将它悬挂在巴黎万神殿圆屋顶的中央,使它可以在任何方向自由摆动。下面放有直径6米的沙盘和启动栓。如果地球没有自转,则摆的振动面将保持不变;如果地球在不停地自转,则摆的振动面在地球上的人看来将发生转动。当人们亲眼看到摆每振动一次(周期为16.5秒),摆尖在沙盘边沿画出的路线移动约3毫米,每小时偏转11°20'(即31小时47分回到原处)时,许多教徒目瞪口呆,有人甚至在久久凝视以后说:“确实觉得自己脚底下的地球在转动!”这一实验又曾移到巴黎天文台重做,结论相同。后又在不同地点进行实验,发现摆的振动面的旋转周期随地点而异,其周期正比于单摆所处地点的纬度的正弦,在两极的旋转周期为24小时。振动面旋转方向,北半球为顺时针,南半球为逆时针。以上实验就是著名的傅科摆实验,它是地球自转的最好证明。由此,傅科被授予荣誉骑士五级勋章。
1855年,傅科发现在磁场中的运动圆盘因电磁感应而产生涡电流,被称为“傅科电流”。这是傅科在电磁学方面的重要发现。同年,他被英国皇家学会授予科普利奖章。
傅科在其他方面的贡献还有:1845~1847年间,傅科和菲佐合作,改进了达盖尔的照相技术,并把它应用于天文摄影;1847年,改进了惠更斯的锥摆钟,而制成了傅科钟,后来用它测定地球的转动;1848年,发现当日光通过合钠盐的碳弧焰时,在其光谱的钠D线处,出现两条黑线,后来知道,这就是钠的吸收光谱;1852年发明了回转仪,并发现了回转罗盘效应;1855年设计了光度计;1857年创制了“傅科棱镜”,用于偏振光的研究并提出用镀银玻璃反射镜代替金属反射镜;1858年,又设计了反射式望远镜的椭球面镜;1860年发明了定日镜的跟踪系统。
傅科对物理实验有着特殊的兴趣和爱好,他思路巧妙,工艺精湛,动手能力极强,再加上他的勤奋努力,致使在短暂的一生中,有多方面的发明创造,为实验物理学做出了重大的贡献。
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