佛山仪器校验,设计出测量微小引力的新方法“工欲善其事,必先利其器”。1750年,年仅19岁的卡文迪许听到一个消息:剑桥大学的约翰·米歇尔在研究磁力时,使用一种新的测力方法。
即用一根细绳将细长的磁针从中间吊起来,利用细绳的扭转程度表示力的大小。卡文迪许专程前往求教,仔细观察、认真学习了这套装置。卡文迪许利用米歇尔的装置,设计出测量微小引力的新方法,将两只小铅球装在一根细长杆的两端,做成一个“哑铃”样的东西,用一根细丝从中间吊起“哑铃”。
实验时再用两个大铅球分别去靠近小铅球。由于大小铅球之间万有引力的仪器校验作用,“哑铃”将有微小的转动,仔细测量细丝扭转的程度,就可以计算出大小铅球之间的引力,从而推算出地球的质量。但他多次实验却不能成功。
为什么呢?现在我们知道:两个1千克的铅球,相距10厘米时,吸引力只有十亿分之一千克!要测量出这么极其微小的力,谈何容易!卡文迪许陷入了长期苦闷之中,他想:实验时细丝肯定发生了扭转,只是太小太小,肉眼观察不出来。能不能把微小的扭转加以放大呢?
可是用什么办注呢?卡文迪许冥思苦想。有一天,他去皇家学会活动,路上看见几个小孩正在做游戏:用手中的小镜反射太阳光,互相照着玩,小镜只要稍一转动,远处光点的位置就发生很大的变化。
卡文迪许的脑海中迸发出一个明亮的火花:“小镜!光点!小镜!光点!”他叫出了声!卡文迪许马上跑回实验室,动手修改仪器装置,他将一个小镜固定在细丝上面,用来将一束光线反射到一个刻度尺上面。这样,只要细丝有一极其微小的转动,刻度尺上的光点就会有明显的移动,仪器的灵敏度大大地增强了。卡文迪许又进一步设法解决了仪器的各种干扰问题,例如空气流动和震动的影响。这套经过改进可以测量微小力的仪器,定名为“扭秤”,现在仍然在精密实验中发挥着作用。