有些人是杰出的,有些人是伟大的,还有一些人是最最伟大的。法拉第便是这种最最伟大的人,是人类恩人中的一位(有一些人,是人类的恩人)。
这篇文章就来向大家简单介绍一下,法拉第对科学的贡献到底有多么惊人。
1.首次合成碳和氯的化合物.――人们(拉瓦锡等)以前认为,只有氧气可以帮助燃烧。但是戴维发现,氯气也可以帮助燃烧,比如,铁在氯气中的燃烧几乎会引起爆炸。这带来一个重要的问题:如果氯气可以助燃,那为什么它不能与碳结合呢?碳可是优良的可燃物。法拉第想方设法让碳在氯气中燃烧,都失败了。但是法拉第坚信,氯和碳的化合物一定存在。29岁时,他第一个制成了氯和碳的化合物,六氯乙烷(C2Cl6)和四氯乙烯(C2Cl4)。他是用氯原子取代乙烯中的氢原子得到这两种化合物的。这是科学家们进行的第一次取代反应。
2.苯的发现.――长期以来,人们只是把煤用作燃料。煤还有别的用吗?没了。但是,年,法拉第(34岁)在煤气中发现了苯(C6H6)。这是一种无色的液体,带有像汽油那样的气味。苯后来在染料、医药、杀虫剂等工业上有巨大价值。
法拉第怎样发现苯的?他当时在研究加热的油蒸汽的燃点问题(好像是很平凡的问题,对吧?),他的兄弟参加了伦敦用煤气照明的工程,法拉第因此对用于供热和照明的各种油气的一般性质进行了研究,在这过程中发现了苯。
3.对钢合金的研究.――从27岁起,法拉第与一位刀匠一起开展了一系列钢合金的实验,造出了性能优异的合金。后来的Sorby等人关于钢合金的研究工作都是直接以法拉第的研究为基础的。
4.光学玻璃制造.――33岁时,皇家学会请法拉第研制性能改进的光学玻璃。光学玻璃是通过对光的折射在光学仪器中起作用。法拉第在玻璃中掺入硼硅酸铅,制成了折射率非常高的玻璃。他后来发现磁光效应时,就是用这种玻璃进行实验的。
5.第一个“电动机”.――法拉第29岁这年,奥斯特发现,电流会产生磁力,因为通电导线会让它附近的小磁针发生偏转。不过,在奥斯特的实验中,小磁针转到某个位置后就会停下来,能不能得到连续的旋转运动呢?另一方面,通电导线使小磁针旋转,反过来,能不能让通电导线绕着磁体转动呢?第二年,法拉第便设计出一种巧妙的装置,可以让磁棒绕着通电导线连续不停的转动,也能让通电导线绕着磁棒连续不停地转动。这是人们第一次从电得到连续的机械运动。
6.电磁感应.――从30岁起,法拉第一直试图用一个电流在另一个线圈中产生电流。他断断续续的各种尝试都失败了。直到40岁这年,他终于成功地让一个线圈中的电流引起第二个线圈中的电流(感应电流)。几个星期后,他发现了怎样用永磁体产生电流。这样,他就发现了奥斯特效应的逆效应:将磁力转化成电力。
7.第一个发电机.――发现电磁感应后,法拉第又设计出第一个发电机,发电机将机械力转化为电力,这与他10年前设计出的电动机的功能正好相反。
8.证明各种电的同一性.――电磁感应产生的电流,与伏打电池产生的电流,确实是同一种东西吗?还是只是表面相似的另一种东西呢?法拉第觉得有必要弄清楚这个问题(从这里我们就看到什么是科学精神了!是呀!仅仅看到第二个线圈中的指针发生了偏转,就能认为第二个线圈中产生了与伏打电流完全相同的现象吗?)发现电磁感应的次年,法拉第开始研究,那时已知的不同方式(静电起电机,伏打电池,热电偶,发电机,电鱼)产生的电究竟是不是同一种东西。戴维的兄弟约翰坚定地认为,这些电效应不是由单一的同一种东西引起的,而是由各种力量的复杂组合引起的。法拉第用详尽的实验证明了,这些不同方式产生的电,都是同一种东西。因为它们不仅是可以使电流计指针发生偏转,而且,每一种电流能做到的其它事,其它的电流也都能做到,比如,产生热,再比如,引起化学分解。法拉第证明了,与伏打电流一样,(比如)静电放电也可以引起化学分解。
9.电解定律.――在研究前一问题时,法拉第发现,静电放电和伏打电流都能使水发生分解。而在静电放电过程中,可以用静电计监测被“放出”的电荷的数量。这让法拉第想到:也许放出的电荷数量,与电化学分解得到的产物的质量之间存在联系呢?在这个想法的引导下,他最终发现了著名的电解定律。他的这一研究还证明了,化学力的本质就是电力。
10.磁光效应.――从30岁时起,法拉第就在研究一个问题:电力会不会使穿过物质的光的偏振发生变化?一直没有得到结果。他40岁时不是发现,电力和磁力可以互相转化吗?之前没有探测到电力引起光的偏振变化,也许是由于电力太弱了,电磁铁的磁力可以强得多,如果用它代替电力呢?
54岁时,法拉第终于获得了成功。他把一块高折射率的玻璃长条(就是他年轻时研制的那种玻璃)放在很强的磁场中,让线偏振光穿过玻璃,发现偏振面发生了旋转,旋转角度与磁场强度成正比。这现象表明,磁可以对光产生作用。有谁想到过这个结果呢?(我们来体味一下法拉第几项最重大的发现吧:电磁感应表明了磁力可以转化为电力,电解定律在电荷数量与电化学分解产生的物质质量之间建立起联系,磁光效应表明光与磁之间有着深刻的关系。有几个科学家的研究能达到这样的境界呀!)
11.顺磁性与逆磁性的发现.――人们一直认为,磁力只会对铁、钴、镍等少数几种物质起作用,而对大部分物质都不起作用。但是,在法拉第发现磁光效应的实验中,磁力是通过玻璃起作用的。这使法拉第想到:磁力一定存在于所有物质中。磁体(磁石,磁铁,电磁铁等)应该对所有物质都起作用,法拉第用实验证实了这一点。他还发现,物体对磁力的反应存在区别:有些物质,比如大家熟知的铁,会被吸引向磁铁,而另一些物质,比如铋,却会被磁铁排斥开。法拉第把第一种物质称为顺磁性物质,把后一种物质称为逆磁性物质。
12.场概念.――这应该是法拉第对科学的最重大的贡献。需要注意的是,场的概念不是法拉第某一天灵机一动提出来的,而是在他几十年的电学实验研究中,一点一点发展起来的。法拉第发现,当时流行的关于电的理论,在解释有关现象时都遇到无法解决的困难,为了解决这些困难,他逐渐形成自己的独特见解。场的概念经过麦克斯韦等人的发展,已成为20世纪物理学中最重要、最富有成效的观念之一。
由于常年刻苦工作,在60多岁时,法拉第的智力急剧地衰退了。尽管有着无比崇高的声望,他退出了所有的组织团体,只在皇家研究院为孩子们举办科学讲座。他68岁与69岁两年的科普讲座(物质的力,与蜡烛化学史),被克鲁克斯编辑成书,成为科学普及的经典。
法拉第没有孩子。他的妻子不是知识界的人。有一次,有人问她:你怎么不学化学(这样就可以与丈夫交流科学)?她回答:“化学已经那么吸引他,那么让他兴奋,经常让他忘记睡觉,我很满意做他头脑的枕头。”
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