卡文迪许扭秤实验的原理是怎样的

问题描述

精选答案

实验原理

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 万有引力公式 中的常数G。

此实验的巧妙之处在于利用 光的反射 将微弱的力的作用进行了放大。

在卡文迪许的实验中利用了一个扭秤，典型的设计可由一根 石英纤维 悬挂一根载有质量为m及m'的两个小球的杆而组成。每个小球距石英纤维的距离r相等。当一个小的可测量的扭矩加在这个系统上时，在 石英丝 上可以引起扭转，记下这个扭转值可以标定扭秤。我们可以利用这个扭矩，

它是由具有恒定的、 作用力 已知的弹簧在m的位置上施加一个水平的力而组成

如果质量为m'的两个物体分别位于与质量为m的两个小球的 水平距离 很小的位置上，我们可以观测到石英丝的旋转，如右图所示。我们可以决定m'与m距离r，然后求施加在杆的端点的水平方向上的力，由此确立加在石英丝的力矩，从而求得万有引力的大小． 从质量m的测量所得的偏离，再根据上面所说到的，由石英丝旋转大小而取得的扭秤的标定，我们可以决定F之值。由于我们可以测量F,r以及m, m'，在方程F=Gmm'^中，除了G以外，所有量都是已知的，于是可从方程直接求出G。