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邁克爾·法拉第

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邁克爾·法拉第(Michael Faraday,1791年9月22日—1867年8月25日),英國物理學家,也精於化學,在電磁學及電化學領域有貢獻。邁克爾·法拉第是英國著名化學家戴維的學生和助手,他的發現奠定了電磁學的基礎,是麥克思韋的先導。1831年10月17日,法拉第首次發現電磁感應現象。

1 邁克爾·法拉第 -簡介

邁克爾·法拉第邁克爾·法拉第

邁克爾·法拉第 力場改變人類文明邁克爾·法拉第(Michael Faraday,公元1791~公元1867)英國物理學家、化學家,也是著名的自學成才的科學家。生於薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭。僅上過小學。1831年,他作出了關於力場的關鍵性突破,永遠改變了人類文明。1815年5月回到皇家研究所在戴維指導下進行化學研究。1824年1月當選皇家學會會員,1825年2月任皇家研究所實驗室主任,1833—1862任皇家研究所化學教授。1846年榮獲倫福德獎章和皇家勳章。

2 邁克爾·法拉第 -生平

早期生活
邁克爾·法拉第邁克爾·法拉第

邁克爾·法拉第1791年9月22日出生薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭。因家庭貧困僅上過幾年小學,13歲時便在一家書店裡當學徒。書店的工作使他有機會讀到許多科學書籍。在送報、裝訂等工作之餘,自學化學和電學,並動手做簡單的實驗,驗證書上的內容。利用業餘時間參加市哲學學會的學習活動,聽自然哲學講演,因而受到了自然科學的基礎教育。由於他愛好科學研究,專心致志,受到英國化學家戴維的賞識,1813年3月由戴維舉薦到皇家研究所任實驗室助手。這是法拉第一生的轉折點,從此他踏上了獻身科學研究的道路。

科學研究時期

當上了戴維的助手后,不久法拉第就成為英國倫敦皇家學院的一員。1813年戴維夫婦決定去歐洲大陸遊歷,他們帶著法拉第作為秘書。這次旅遊進行了18個月,這對法拉第的教育起了重大作用。他見到了許多著名的科學家,象安培、伏特、阿拉戈和蓋·呂薩克等,其中幾位學者立即發現了這位陪伴戴維的樸實年青人的才華。

法拉第的科學活動是驚人的。他從歐洲大陸旅遊回來后,幾年內都致力於化學分析,並在皇家學院擔任助手工作,其中包括對戴維的重要協助。他在1816年發表的第一篇論文,是論述托斯卡納生石灰的性質的。法拉第的實驗筆記已達到一萬六千多條,他仔細地依次編號,分訂成許多卷,在這裡法拉第快樂的顯示了他過去當裝訂工時學會的高超技能。這些筆記以及其他在裝訂成書以前或以後的幾百條筆記,都已編成書分卷出版,其中最著名的是他的《電學實驗研究》。

法拉第成就最大的時期是1830至1839年,當時他是對現代電學發現作出貢獻的第一流科學家。1821年他研究了奧斯特發現的電流的磁作用,作出了一項重大發現:磁作用的方向是與產生磁作用的電流的方向垂直的。法拉第還製成了一種電動機,證明了導線在恆定磁場內的轉動。他甚至還證明了在地磁場內的這種轉動。這個實驗給他本人和他的同時代人都留下了深刻的印象。法拉第堅信,電與磁的關係必須被推廣,如果電流能產生磁場,磁場也一定能產生電流。法拉第為此冥思苦想了十年。他做了許多次實驗結果都失敗了。直到1831年年底,他才取得了巨大的突破他發明了一種電磁電流發生器,這就是最原始的發電機。這時的法拉第不僅作出了跨時代的貢獻而且奠定了未來電力工業的基礎。

19世紀50年代,法拉第的科學活動能力有所減弱。他又為記憶力和日益衰退而苦惱。他雖然仍能做些實驗,但速度已不如前。他力圖找出重力和電之間的相互作用,結果是否定的。但這探索從法拉第,愛因斯坦,一直到現在,仍在繼續進行。1862年法拉第做了最後一次實驗,試圖發現磁場對放在磁場內的光源發出的光線的影響,但結果是否定的,因為他用的儀器還不夠靈敏,不能探測到這種微細的效應。

1860年他發表了他最後一次聖誕節講演,1864年他辭去了皇家學院教授職務。1867年8月25日,邁克爾·法拉第在書房安詳地離開了人世,終年76歲。遵照他「一輩子當一個平凡的邁克爾·法拉第」的意願,遺體被安葬在海格特公墓。為了紀念他,用他的名字命名電容的單位——法拉。

3 邁克爾·法拉第 -研究領域

1816年,戴維讓法拉第分析了托斯卡那的土壤成分,並把分析緒果寫成論文發表。1817年,法拉第連續發表了6篇論文,這些論文的發表,使他增強了從事科學研究的信心。

1819年,法拉第應斯達特的要求,研究了不鏽鋼與各種合金,他在皇家實驗室中,靠斯達特的資助,建造了一個小小的冶鍊爐,不久就煉出了鐵鎳合金,後來又煉出鉑、鈀、鍺、銀、鉻、錫、鈦、餓、銥等多種金屬與鐵的合金。

法拉第所研究的課題廣泛多樣:鐵合金研究(1818年-1824年);氯和碳的化合物(1820年);電磁轉動(1821年);氣體液化(1823年,1845年);光學玻璃(1825年-1831年);苯的發明(1825年);電磁感應現象(1831年);不同來源的電的同一性(1832年);電化學分解(1832年起);靜電學,電介質(1835年起);氣體放電(1835年);光、電和磁(1845年起);抗磁性(1845年起);「射線振動思想」(1846年起);重力和電(1849年起);時間和磁性(1857年起)。

4 邁克爾·法拉第 -主要成就

電學
邁克爾·法拉第邁克爾·法拉第

法拉第在電學方面的貢獻最為顯著。紀錄中法拉第最早的實驗乃是利用七半片便士、七片鋅片以及六片浸過鹽水的濕紙做成伏特電池。他並使用這個電池分解硫酸鎂。

1831年,法拉第開始一連串重大的實驗,並發現了電磁感應,雖然在弗朗西斯科·札德啟稍早的工作可能便預見了此結果,此發現仍可稱為法拉第最大的貢獻之一。這個重要的發現來自他的獨立想法:他相信,電是自然統一力中許多種(如熱,光,磁等)表現的一種。由於能量守恆,奧斯特發現電流能產生磁場,哪么,磁場也應能產生電流。在這樣的指導思想下,他將兩條獨立的電線環繞在一個大鐵環,固定在椅子上,並在其中一條導線通以電流時,另外一條導線竟也產生電流。他因此進行了另外一項實驗,並發現若移動一塊磁鐵通過導線線圈,則線圈中將有電流產生。同樣的現象也發生在移動線圈通過靜止的磁鐵上方時。法拉第並依照此定理,發明了早期的發電機,此為現代發電機的始祖。

1839年他成功了一連串的實驗帶領人類了解電的本質。法拉第使用「靜電」、電池以及「生物生電」已產生靜電相吸、電解、磁力等現象。他由這些實驗,做出與當時主流想法相悖的結論,即雖然來源不同,產生出的電都是一樣的,另外若改變大小及密度(電壓及電荷),則可產生不同的現象。(意義很不清)

1845年他發現了被他命名為抗磁性現在則稱為法拉第效應的現象:一個線性極化的光線在經過一物體介質時,外加一磁場並與光線的前進方向對齊,則此磁場將使光線在空間中劃出的平面轉向。在對於靜電的研究中,法拉第發現在帶電導體上的電荷僅依附於導體表面,且這些表面上的電荷對於導體內部沒有任何影響。造成這樣的原因在於在導體表面的電荷彼此受到對方的靜電力作用而重新分佈至一穩定狀態,使得每個電荷對內部造成的靜電力互相抵銷。這個效應稱為遮蔽效應,並被應用於法拉第籠上。

化學

法拉第最早的化學成果來自於擔任戴維助手的時期。他花了很多心血研究氯氣,並發現了兩種碳化氯。法拉第也是第一個學者實驗觀察氣體擴散,此現象最早由約翰·道爾頓發表,並由湯瑪斯·葛蘭姆及約瑟夫·羅斯密特揭露其重要性。他成功的液化了多種氣體;他研究過不同的鋼合金,為了光學實驗,他製造出多種新型的玻璃。其中一塊樣品後來在歷史上佔有一席之地,因為在一次當法拉第將此玻璃放入磁場中時,他發現了極化光平面受磁力造成偏轉及被磁力排斥。

他也盡心於創造出於一些化學的常用方法,用結果、研究目標以及大眾展示做為分類,並從中獲得一些成果。他發明了一種加熱工具,是本生燈的前身,在科學實驗室廣為採用,作為熱能的來源。

法拉第在多個化學領域中都有所成果,發現了諸如苯等化學物質(他稱此物質為雙碳化氫),發明氧化數,將如氯等氣體液化。他找出一種氯水合物的組成,這個物質最早在1810年由戴維發現。法拉第也發現了電解定律,以及推廣許多專業用語,如陽極、陰極、電極及離子等,這些詞語大多由威廉·休艾爾發明。由於這些成就,很多現代的化學家視法拉第為有史以來最出色的實驗科學家之一。 

5 邁克爾·法拉第 -影響

邁克爾·法拉第他的照片在1991年至2001年時,被印在20元的英鎊紙幣上

法拉第創辦了一個定期的「星期五晚講座」,至今(2009年)仍延續下來。法拉第曾花費了許多精力來提高他的講演藝術,並且為此而名聲卓著。他對講演提出了各種建議和準則,完善到包括一切細節,這些建議和準則一直傳給了皇家學院現在的講演人。儘管皇家學院的聽講費頗為昂貴,但只要是法拉第講演,講演大廳里就會擠得水泄不通。其他人的講演平均只有三分之二的聽眾。

除了「星期五晚講座」外,法拉第還為兒童設立了專門的通俗講演,在聖誕節期間舉行,他的聖誕節講座的主題之一是《蠟燭的化學史》。一個多世紀以來,曾經鼓舞了無數青年人,使他們從中獲得快樂。這本書已被譯成了許多種文字。一旦有了可能,法拉第就拒絕大部分兼職工作,嚴格地削減社會活動,而把全部精力用於實驗研究。人們得到的印象是,只有實驗研究才是他真正的興趣所在。他不參加任何社會活動,拒絕了許多授給他的榮譽,包括1857年要選他為皇家學會會長。

在倫敦薩弗伊廣場,電工程師協會外,聳立著一個法拉第的雕像,布魯內爾大學新建的一個接待廳以法拉第為名。他的照片在1991年至2001年時,被印在20元的英鎊紙幣上。南極洲的前英國實驗室:法拉第氣候研究站以他為名。

6 邁克爾·法拉第 -名言

1)希望你們年青的一代,也能象蠟燭為人照明那樣,有一分熱,發一分光,忠誠而踏實地為人類偉大的事業貢獻自己的力量。

2)一旦科學插上幻想的翅膀,它就能贏得勝利。

3)我不能說我不珍視這些榮譽,並且我承認它很有價值,不過我卻從來不曾為追求這些榮譽而工作。

4)拚命去爭取成功,但不要期望一定會成功。

5)科學家不應是個人的崇拜者,而應當是事物的崇拜者。真理的探求應是他唯一的目標。

6)愛情既是友誼的代名詞,又是我們為共同的事業而奮鬥的可靠保證,愛情是人生的良伴,你和心愛的女子同床共眠是因為共同的理想把兩顆心緊緊系在一起。

7)只有無知,沒有不滿。 

7 邁克爾·法拉第 -評價

開爾文勛爵對法拉第非常了解,他在紀念法拉第的文章中說:「他的敏捷和活躍的品質,難以用言語形容。他的天才光輝四射,使他的出現呈現出智慧之光,他的神態有一種獨特之美,這有幸在他家裡——皇家學院見過他的任何人都會感覺到的,從思想最深刻的哲學家到最質樸的兒童。」

法拉第被公認為最偉大的「自然哲學家」之一。法拉第的偉大成功也許部分地正是由於他所生活的時代。豐富的想象力加上足智多謀的實驗才能,工作熱情和相應的耐性,使他能夠迅速地分辨假象,統觀一切。他具有哲學思想,他在幾何學和空間上的洞察力,以及善於持久思考的能力,正好補償了他數學上的不足。

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