擺的研究和運用
對擺的研究是惠更斯所完成的最出色的物理學(xué)工作。
多少世紀(jì)以來，時間測量始終是擺在人類面前的一個難題。當(dāng)時的計時裝置諸如日規(guī)、沙漏等均不能在原理上保持精確。直到伽利略發(fā)現(xiàn)了擺的等時性，惠更斯將擺運用于計時器，人類才進(jìn)入一個新的計時時代。
當(dāng)時，惠更斯的興趣集中在對天體的觀察上，在實驗中，他深刻體會到了精確計時的重要性，因而便致力于精確計時器的研究。當(dāng)年伽利略曾經(jīng)證明了單擺運動與物體在光滑斜面上的下滑運動相似，運動的狀態(tài)與位置有關(guān)�；莞惯M(jìn)一步確證了單擺振動的等時性并把它用于計時器上，制成了世界上第一架計時擺鐘。這架擺鐘由大小、形狀不同的一些齒輪組成，利用重錘作單擺的擺錘，由于擺錘可以調(diào)節(jié)，計時就比較準(zhǔn)確。在他隨后出版的《擺鐘論》一書中，惠更斯詳細(xì)地介紹了制作有擺自鳴鐘的工藝，還分析了鐘擺的擺動過程及特性，首次引進(jìn)了“擺動中心”的概念。他指出，任一形狀的物體在重力作用下繞一水平軸擺動時，可以將它的質(zhì)量看成集中在懸掛點到重心之連線上的某一點，以將復(fù)雜形體的擺動簡化為較簡單的單擺運動來研究。
惠更斯在他的《擺鐘論》中還給出了他關(guān)于所謂的“離心力”的基本命題。他提出：一個作圓周運動的物體具有飛離中心的傾向，它向中心施加的離心力與速度的平方成正比，與運動半徑成反比。這也是他對有關(guān)的伽利略擺動學(xué)說的擴(kuò)充。
在研制擺鐘時，惠更斯還進(jìn)一步研究了單擺運動，他制作了一個秒擺（周期為2秒的單擺），導(dǎo)出了單擺的運動公式。在精確地取擺長為3.0565英尺時，他算出了重力加速度為9.8米/秒2。這一數(shù)值與現(xiàn)在我們使用的數(shù)值是完全一致的。
后來，惠更斯和胡克還各自發(fā)現(xiàn)了螺旋式彈簧絲的振蕩等時性，這為近代游絲懷表和手表的發(fā)明創(chuàng)造了條件。
在古代和中世紀(jì)的漫長歲月里，光是哲學(xué)家和自然科學(xué)家十分關(guān)心的問題。到了十七世紀(jì)，科學(xué)家們對光學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行了研究，他們通過出色的實驗工作，奠定了近代物理學(xué)的基礎(chǔ)。這個時期，曾經(jīng)發(fā)生了一場關(guān)于光的本性問題的討論。
惠更斯在巴黎工作期間曾致力于光學(xué)的研究。1678年，他在法國科學(xué)院的一次演講中公開反
他說，如果光是微粒性的，那么光在交叉時就會因發(fā)生碰撞而改變方向。可當(dāng)時人們并沒有發(fā)現(xiàn)這現(xiàn)象，而且利用微粒說解釋折射現(xiàn)象，將得到與實際相矛盾的結(jié)果。因此，惠更斯在1690年出版的《光論》一書中正式提出了光的波動說，
建立了著名的惠更斯原理。在此原理基礎(chǔ)上，他推倒出了光的反射和折射定律，圓滿的解釋了光速在光密介質(zhì)中減小的原因，同時還解釋了光進(jìn)入冰洲石所產(chǎn)生的雙折射現(xiàn)象，認(rèn)為這是由于冰洲石分子微粒為橢圓形所致。
惠更斯原理是近代光學(xué)的一個重要基本理論。但它雖然可以預(yù)料光的衍射現(xiàn)象的存在，卻不能對這些現(xiàn)象作出解釋 ，也就是它可以確定光波的傳播方向，而不能確定沿不同方向傳播的振動的振幅。因此，惠更斯原理是人類對光學(xué)現(xiàn)象的一個近似的認(rèn)識。直到后來，菲涅耳對惠更斯的光學(xué)理論作了發(fā)展和補(bǔ)充，創(chuàng)立了“惠更斯--菲涅耳原理”，才較好地解釋了衍射現(xiàn)象，完成了光的波動說的全部理論。
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