一位物理学家的科学探究过程,包括人物介绍,主要发现和发现过程字数不要太多,也别太少

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一位物理学家的科学探究过程,包括人物介绍,主要发现和发现过程
字数不要太多,也别太少

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编辑词条 欧姆 【简介】
乔治·西蒙·欧姆(Georg Simon Ohm,1787～1854年)是德国物理学家.生于巴伐利亚埃尔兰根城.欧姆的父亲是一个技术熟练的锁匠,对哲学和数学都十分爱好.欧姆从小就在父亲的教育下学习数学并受到有关机械技能的训练,这对他后来进行研究工作特别是自制仪器有很大的帮助.欧姆的研究,主要是在1817～1827年担任中学物理教师期间进行的!
1800年在中学接受过古典式教育.1803年考入埃尔兰根大学,未毕业就在一所中学教书.1811年欧姆又回到埃尔兰根完成了大学学业,并通过考试于1813年获得哲学博士学位.1817年,他的《几何学教科书》一书出版.同年应聘在科隆大学预科教授物理学和数学.在该校设备良好的实验室里,作了大量实验研究,完成了一系列重要发明.他最主要的贡献是通过实验发现了电流公式,后来被称为欧姆定律.1826年,他把这些研究成果写成题目为《金属导电定律的测定》的论文,发表在德国《化学和物理学杂志》上.欧姆在1827年出版的《动力电路的数学研究》一书中,从理论上推导了欧姆定律,此外他对声学也有贡献.1833年,他前往纽伦堡理工学院任物理学教授.1841年,欧姆获英国伦敦皇家学会的柯希利奖章,第二年当选为该学会的国外会员.1852年,他被任命为慕尼黑大学教授.为了纪念他,人们把电阻的单位命名为欧姆.其定义是：在电路中两点间,当通过1安培稳恒电流时,如果这两点间的电压为1伏特,那么这两点间导体的电阻便定义为1欧姆.
1805年,欧姆进入爱尔兰大学学习,后来由于家庭经济困难,于1806年被迫退学.通过自学,他于1811年又重新回到爱尔兰大学,顺利地取得了博士学位.大学毕业后,欧姆靠教书维持生活.从1820年起,他开始研究电磁学.
欧姆的研究工作是在十分困难的条件下进行的.他不仅要忙于教学工作,而且图书资料和仪器都很缺乏,他只能利用业余时间,自己动手设计和制造仪器来进行有关的实验.1826年,欧姆发现了电学上的一个重要定律——欧姆定律,这是他最大的贡献.这个定律在我们今天看来很简单,然而它的发现过程却并非如一般人想象的那么简单.欧姆为此付出了十分艰巨的劳动.在那个年代,人们对电流强度、电压、电阻等概念都还不大清楚,特别是电阻的概念还没有,当然也就根本谈不上对它们进行精确测量了；况且欧姆本人在他的研究过程中,也几乎没有机会跟他那个时代的物理学家进行接触,他的这一发现是独立进行的.
欧姆最初进行的试验主要是研究各种不同金属丝导电性的强弱,用各种不同的导体来观察磁针的偏转角度.后来在试验改变电路上的电动势中,他发现了电动势与电阻之间的依存关系,这就是欧姆定律.这一定律可以表示为两种形式：一是部分电路的欧姆定律,通过部分电路的电流,等于该部分电路两端的电压,除以该部分电路的电阻；二是全电路的欧姆定律,即通过闭合电路的电流,等于电路中电源的电动势,除以电路中的总电阻.
欧姆的研究成果最初公布时,没有引起科学界的重视,并受到一些人的攻击,直到1841年,英国皇家学会授予欧姆科普勒奖章,欧姆的工作才得到了普遍的承认.科普勒奖是当时科学界的最高荣誉.1854年7月,欧姆在德国曼纳希逝世.
【英文简述】
Georg Simon Ohm was born in Erlangen, Bavaria (a region of Germany), on March 16, 1787. Ohm's experimentation with voltage and direct current led him to the fundamental relationship that they are exactly proportional in a perfect conductor. Ohm's Law (U=IR) is as basic to the study of electronics, as Newton's Law (F=mA) is to classical physics. Ohm's Law applies at DC, where he measured it, and just as well at microwave frequencies. Semiconductors have been known to bend Ohm's law, but it took more than a century for this to happen. Ohm's idiot colleages apparently dismissed his work, causing him both poverty and humiliation. He died in 1854, but his name is still used approximately one billion times each day!
【逆境中的欧姆】
欧姆爱好物理和数学,欧姆自幼受到父亲的教导,在科学和技术方面得到了不少的启迪.在大学期间,因生活困难,不得不退学去做家庭教师.但他仍然坚持学习,终于完成了学业,获得了博士学位.他曾在几处中学任教,并在繁重的工作之余,坚持进行科学研究.
欧姆正处在电学飞速发展的时期,新的电学成果不断地涌现,其他科学家的发现激励着他去进一步探索一个重要的问题：使用伏打电池的电路中,电流强度可能随电池数目的增多而增大,但是,这中间到底存在什么规律呢?他决心通过实验寻找答案.
当时还没有测量电流强弱的仪器,欧姆曾设想用电流的热效应去测量电流的强弱,但没有成功.
1821年施魏格尔和波根多夫发明了一种原始的电流计,这个仪器的发明使欧姆受到鼓舞.他利用业余时间,向工人学习多种加工技能,决心制作必要的电学仪器与设备.为了准确地量度电流,他巧妙地利用电流的磁效应设计了一个电流扭秤.用一根扭丝挂一个磁针,让通电的导线与这个磁针平行放置,当导线中有电流通过时,磁针就偏转一定的角度,由此可以判断导线中电流的强弱了.他把自己制作的电流计连在电路中,并创造性地在放磁针的度盘上划上刻度,以便记录实验的数据.这样,1825年从根据实验结果得出了一个公式,可惜是错的,用这个公式计算的结果与欧姆本人后来的实验也不一致.欧姆很后悔,意识到问题的严重性,打算收回已发出的论文,可是已经晚了,论文已发散出去了.急于求成的轻率做法,使他吃了苦头,科学家对他也表示反感,认为他是假充内行.
欧姆决心要挽回影响和损失,更重要的是还要继续通过实验找规律.这时欧姆多么需要人们的理解和支持啊!当时有位科学家叫波根多夫,从欧姆这位中学教师身上看到了追求真理勇于创新的才华,写信鼓励欧姆继续干下去.并建议他在实验中,使用更加稳定的塞贝克温差电池.这种电池是1821年由塞贝克发明的,它的原理是：用钢、铋两种不同的导线连接而组成的电路中,两个接头的温度不同时可以产生电流,温差越大,电流越强.欧姆鼓起勇气,用了温差电池重新认真地做实现,他把一个接头浸入沸水中,温度保持100℃,另一接头埋入冰块,温度保持0℃,从而保证一个能供应稳定电压的电源.多次实验之后,终于在1827年提出了一个关系式：X＝a／（b+x）式中X表示电流强度,a表示电动势（高中物理中学到）,b+x表示电阻,b是电源内部的电阻,x为外部电路的电阻.这就是欧姆定律,这在电学史上是具有里程碑意义的贡献.
但是,科学界仍不承认欧姆的科学发现,许多人对他还抱有成见,甚至认为定律太简单,不足为信.这一切使欧姆也感到万分痛苦和失望.
但是,真理之光终究会放射出来的.说来也凑巧,1831年有位叫波利特的科学家发表了一篇论文,得到的是与欧姆同样的结果.这才引起科学界对欧姆的重新注意.
1841年,英国皇家学会授予他科普利金质奖章,并且宣称欧姆定律是“在精密实验领域中最突出的发现”.他得到了应有的荣誉.
1854年欧姆与世长辞.十年之后英国科学促进会为了纪念他,决定用欧姆的名字作为电阻单位的名称.使人们每当使用这个术语时,总会想起这位勤奋顽强、卓有才能的中学教师.
【科研】
从1820年起,他开始研究电磁学.欧姆的研究工作是在十分困难的条件下进行的.
他不仅要忙于教学工作,而且图书资料和仪器都很缺乏,他只能利用业余时间,自己动手设计和制造仪器来进行有关的实验.1826年,欧姆发现了电学上的一个重要定律——欧姆定律,这是他最大的贡献.这个定律在我们今天看来很简单,然而它的发现过程却并非如一般人想象的那么简单.欧姆为此付出了十分艰巨的劳动.在那个年代,人们对电流强度、电压、电阻等概念都还不大清楚,特别是电阻的概念还没有,当然也就根本谈不上对它们进行精确测量了；况且欧姆本人在他的研究过程中,也几乎没有机会跟他那个时代的物理学家进行接触,他的这一发现是独立进行的.欧姆独创地运用库仑的方法制造了电流扭力秤,用来测量电流强度,引入和定义了电动势、电流强度和电阻的精确概念.
欧姆对导线中的电流进行了研究.他从傅立叶发现的热传导规律受到启发,导热杆中两点间的热流正比于这两点间的温度差.因而欧姆认为,电流现象与此相似,猜想导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力,即现在所称的电动势.
欧姆花了很大的精力在这方面进行研究.开始他用伏打电堆作电源,但是因为电流不稳定,效果不好.后来他接受别人的建议改用温差电池作电源,从而保证了电流的稳定性.但是如何测量电流的大小,这在当时还是一个没有解决的难题.开始,欧姆利用电流的热效应,用热胀冷缩的方法来测量电流,但这种方法难以得到精确的结果.后来他把奥斯特关于电流磁效应的发现和库仑扭秤结合起来,巧妙地设计了一个电流扭秤,用一根扭丝悬挂一磁针,让通电导线和磁针都沿子午线方向平行放置；再用铋和铜温差电池,一端浸在沸水中,另一端浸在碎冰中,并用两个水银槽作电极,与铜线相连.当导线中通过电流时,磁针的偏转角与导线中的电流成正比.他将实验结果于1826年发表.1827年欧姆又在《电路的数学研究》一书中,把他的实验规律总结成如下公式：S＝γE.式中S表示电流；E表示电动力,即导线两端的电势差,γ为导线对电流的传导率,其倒数即为电阻.
欧姆在自己的许多著作里还证明了：电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积和传导性成反比；在稳定电流的情况下,电荷不仅在导体的表面上,而且在导体的整个截面上运动.
欧姆定律及其公式的发现,给电学的计算,带来了很大的方便.人们为纪念他,将电阻的单位定为欧姆,简称“欧”,符号为Ω.
【趣闻轶事】
1、灵巧的手艺是从事科学实验之本
欧姆的家境十分困难,但从小受到良好的重陶,父亲是个技术熟练的锁匠,还爱好数学和哲学.父亲对他的技术启蒙,使欧姆养成了动手的好习惯,他心灵手巧,做什么都像样.物理是一门实验学科,如果只会动脑不会动手,那么就好像是用一条腿走路,走不快也走不远.欧姆要不是有这一手好手艺,木工、车工、钳工样样都能来一手,那么他是不可能获得如此成就的.
在进行了电流随电压变化的实验中,正是欧姆巧妙地利用电流的磁效应,自己动手制成了电流扭秤,用它来测量电流强度,才取得了较精确的结果.
2、乌云和尘埃遮不住科学真理之光
1827年,欧姆发表《伽伐尼电路的数学论述》,从理论上论证了欧姆定律,欧姆满以为研究成果一定会受到学术界的承认也会请他去教课.可是他想错了.书的出版招来不少讽刺和诋毁,大学教授们看不起他这个中学教师.德国人鲍尔攻击他说：“以虔诚的眼光看待世界的人不要去读这本书,因为它纯然是不可置信的欺骗,它的唯一目的是要亵渎自然的尊严.”这一切使欧姆十分伤心,他在给朋友的信中写道：“伽伐尼电路的诞生已经给我带来了巨大的痛苦,我真抱怨它生不逢时,因为深居朝廷的人学识浅薄,他们不能理解它的母亲的真实感情.”
当然也有不少人为欧姆抱不平,发表欧姆论文的《化学和物理杂志》主编施韦格（即电流计发明者）写信给欧姆说：“请您相信,在乌云和尘埃后面的真理之光最终会透射出来,并含笑驱散它们.”欧姆辞去了在科隆的职务,又去当了几年私人教师,直到七、八年之后,随着研究电路工作的进展,人们逐渐认识到欧姆定律的重要性,欧姆本人的声誉也大大提高.1841年英国皇家学会授予他科普利奖章,1842年被聘为国外会员,1845年被接纳为巴伐利亚科学院院士.为纪念他,电阻的单位“欧姆”,以他的姓氏命名.
【电阻单位】
简称“欧”,符号为Ω
Ωμέγα（大写Ω,小写ω）,又称为大O,是第二十四个希腊字母,亦是最后一个希腊字母.
欧姆——以国际欧姆作为电阻单位,它以等于109CGSM电阻的欧姆作为基础,用恒定电流在融冰温度时通过质量为14.4521克、长度为106.3厘米、横截面恒定的水银柱受到的电阻.
欧姆的定义是一段电路的两端电压为1V,通过的电流为1A时,这段电路的电阻为1Ω
【欧姆定律】
Ohm’s law
电学的基本实验定律.1826年,德国物理学家G.S.欧姆由实验发现,通过一段导体的电流强度I与导体两端的电压U成正比,即I∝U,由此,将电压与电流之比定义为该导体的电阻R,得出
U＝IR这就是欧姆定律的积分形式.
电荷的流动是由电场推动的,把上述欧姆定律用于导体某处微小的电流管,得出
j＝σΕ式中j和E分别是该处的电流密度和电场强度；σ是导体的电导率.这是欧姆定律的微分形式,它以点点对应的关系更为细致地描述导体的导电规律.
欧姆定律的积分形式只适用于线性电阻,如金属、电解液（酸、碱、盐的水溶液）.非线性电阻的电压、电流关系不是直线 , 欧姆定律不适用 ,但通常仍定义其电阻为 R ＝U／I,而认为R是个变量.上述欧姆定律的微分形式也只适用于线性导体（见电阻）.当导体为各向同性媒质时,j与E方向相同,σ为标量；当导体为各向异性媒质时,j 与E方向不同,σ为张量.欧姆定律的积分形式适用于稳恒情形,也适用于变化不太快的非稳恒情形.微分形式则适用于一般的非稳恒情形.
根据大量的实验数据,他总结出了下面的公式：
X=a/(b+x)
式中的X代表电流磁效应的强度,相当于电流；x代表导线的长度,相当于外电路的电阻；a代表电源的“激活力”,也就是电动势；b相当于内阻.上式实际上就是我们现在讲的闭合电路的欧姆定律（I=E/(R+r)）.
【欧姆接触】
欧姆接触是指金属与半导体的接触,而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻,使得组件操作时,大部分的电压降在于活动区(Active region)而不在接触面.
欲形成好的欧姆接触,有二个先决条件：
（1）金属与半导体间有低的界面能障(Barrier Height)
（2）半导体有高浓度的杂质掺入(N ≥10EXP12 cm-3)
前者可使界面电流中热激发部分(Thermionic Emission)增加;后者则使界面空乏区变窄,电子有更多的机会直接穿透(Tunneling),而同使Rc阻值降低.
若半导体不是硅晶,而是其它能量间隙(Energy Cap)较大的半导体(如GaAs),则较难形成欧姆接触 (无适当的金属可用),必须于半导体表面掺杂高浓度杂质,形成Metal-n＋-n or Metal-p+-p等结构.
【欧姆杀菌】
欧姆杀菌是借助通入电流使食品内部产生热量达到杀菌目的的一种杀菌方法.
原理：所用电流为50-60Hz的低频交流电.根据Joule定律,在被加热食品内部的任一点,通入电流所产生的热量为Q=K（gradV.*gradVo)=K（ΔV）exp2
Q——某点处的单位加热功率,(W/m2 )
K——某点处的电导率(S/m).
S——电导单位西门子,它等于电阻欧姆的倒数
gradV——为任一点处的电位梯度,V/m
影响欧姆杀菌的因素
(一)电导率与温度
(二)电场强度E、频率f
(三)流体在加热器中所处的位置与受热程度的关系
(四)操作因子与欧姆加热速率的关系
欧姆杀菌工艺操作(无菌工艺)
1.装置的预杀菌
用电导率与待杀菌物料相接近的一定浓度的硫酸钠溶液的循环来实现.通过电流加热使之达到一定温度,通过压力调节阀控制杀菌压力,对欧姆加热组件、保温管和冷却管进行杀菌.其它设备用传统的蒸汽杀菌法.用电导率与产品相近的硫酸钠的作为预杀菌溶液的目的是避免设备从预杀菌到产品杀菌期间电能的大幅度调整,以保持平稳而有效地过度,且温度波动小.
2.预杀菌液冷却后排出,引入待杀菌物料.通过反压阀利用无菌空气和气氮气调节压力.
3.物料加热杀菌,再依次进入保温管、冷却管和贮罐,供无菌充填.
4.生产结束后,切断电源,先用清水清洗,再用80℃的2%的氢氧化溶液循环清洗30min.
【欧姆表】
欧姆表是测量电阻的仪表,G是内阻为Rg,满刻度电流为Ig的电流表,R是可变电阻,也叫调零电阻；电池为一节干电池,电动势为E,内阻是r,红表笔（插入“+”插孔）与电池负极相连；黑表笔（插入“-”插孔）与电池正极相连.当被测电阻Rx .
【年表】
1806年欧姆曾在埃尔兰根大学求学,由于经济困难,中途辍学,去外地当家庭教师.
1811年他重新回到埃尔兰根取得博士学位.在埃尔兰根教了三个学期的数学,因收入菲薄,不得不去班堡中等学校教书.
1817年出版了欧姆的第一著作（几何教科书）,他被聘为科隆的耶稣会学院的数学、物理教师,那里实验室设备良好,为欧姆研究电学提供了条件.
1825年欧姆发表了有关伽伐尼电路的论文,但其中的公式是错误的.第二年他改正了这个错误,得出有名的欧姆定律.
1826年在德国《化学和物理学杂志》上发表论文《金属导电定律的测定》.
1827年出版著作《伽伐尼电路的数学论述》.
1833年他被聘为纽伦堡工艺学校物理教授.
1841年伦敦皇家学会授予他勋章.
1849年他当上了慕尼黑大学物理教授.他在晚年还写了光学方面的教科书.
1854年7月6日,欧姆在德国曼纳希逝世.
1888年2月12日,欧姆被评为世界十大奇迹

玛丽·居里（Marie Curie）（1867.11.7—1934.7.4），出生于波兰，法国物理学家、化学家，世界著名科学家，研究放射性现象，发现镭和钋两种放射性元素，一生两度获诺贝尔奖（第一次获得诺贝尔物理奖，第二次获得诺贝尔化学奖）。而且在研究镭的过程中，整整用了有好几年，作为杰出科学家，居里夫人有一般科学家所没有的社会影响。尤其因为是成功女性的先驱，她的典范激励了很多人。很多人在儿童时代就...

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玛丽·居里（Marie Curie）（1867.11.7—1934.7.4），出生于波兰，法国物理学家、化学家，世界著名科学家，研究放射性现象，发现镭和钋两种放射性元素，一生两度获诺贝尔奖（第一次获得诺贝尔物理奖，第二次获得诺贝尔化学奖）。而且在研究镭的过程中，整整用了有好几年，作为杰出科学家，居里夫人有一般科学家所没有的社会影响。尤其因为是成功女性的先驱，她的典范激励了很多人。很多人在儿童时代就听到她的故事但得到的多是一个简化和不完整的印象。
1896年，法兰西共和国物理学家贝克勒尔发表了一篇工作报告，详细地介绍了他通过多次实验发现的铀元素，铀及其化合物具有一种特殊的本领，它能自动地、连续地放出一种人的肉眼看不见的射线，这种射线和一般光线不同，能透过黑纸使照相底片感光，它同伦琴发现的伦琴射线也不同，在没有高真空气体放电和外加高电压的条件下，却能从铀和铀盐中自动发生。铀及其化合物不断地放出射线，向外辐射能量。这使居里夫人发生了极大的兴趣。这些能量来自于什么地方？这种与众不同的射线的性质又是什么？居里夫人决心揭开它的秘密。1897年，居里夫人选定了自己的研究课题－－对放射性物质的研究。这个研究课题，把她带进了科学世界的新天地。她辛勤地开垦了一片处女地，最终完成了近代科学史上最重要的发现之一发现了放射性元素镭，并奠定了现代放射化学的基础，为人类做出了伟大的贡献。

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