卡文迪许用铅球替代原来的小球(增加质量,增大引力),并且把实验装置全部扩大(因为L1越大,放大倍数就越高);而且在钢丝上加上一面镜子,用一束光照射到镜子上,再反射到很远的墙壁上。
这样的话,扭秤转动一点点距离,光斑就会移动很多的距离——从而又进行了一次放大(实验中是用望远镜来观察的)。
在实验中,卡文迪许用的是一根39英寸的镀银铜丝吊一根6英尺木杆,杆的两端各固定一个直径2英寸的小铅球,另用两颗直径12英寸的固定着的大铅球吸引它们,测出铅球间引力引起的摆动周期,由此计算出两个铅球的引力,从而进一步计算了引力常量G。
下面把简化的计算过程和实验示意图放在一起展示:
卡文迪许所测量的万有引力常量G的数值为 6.754×10N·m^2/kg^2,而现代值的前四位数为6.672——所以,卡文迪许的实验精度是非常高的。
英国物理学家坡印廷曾对这个实验下过这样的评语:“开创了弱力测量的新时代”。
以卡文迪许的名字命名的、位于剑桥大学内部的卡文迪许实验室,也是目前世界上最著名、最先进的实验室之一。
05测量地球质量测出引力场常数G,到底 有什么用呢?
其中一个非常有趣的用法就是,可以轻松计算出地球的质量了!
把你的质量m和重力(约等于你受到的引力)带入万有引力方程,并将地球半径R=6400公里也带进去,就可以计算出来地球的质量约为M=6×10^24kg。
这也是人类第一次测量出地球的质量。