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杨氏模量与托马斯·杨

发布日期:2021-01-20

杨氏模量就是弹性模量,这是材料力学里的一个概念。


对于线弹性材料有公式σ=成立,式中σ为正应力,ε为正应变,E为弹性模量,是与材料有关的常数。设钢丝截面积为S,长为L。若沿长度方向施以外力F使钢丝伸长△L,则比值F/S 是单位截面上的作用力,称为应力;比值△L/L 是物体的相对伸长量,称为应变,表示物体形变的大小。根据胡克定律,在物体的弹性限度内,应力与应变成正比,即


F/S =E×△L/L


E即为杨氏模量。它由英国物理学家托马斯·(Thomas Young, 1773-1829))提出。


杨(ThomasYoung17731829) 英国物理学家。生于米尔弗顿。早在童年时代,就显露出非凡的才能和惊人的记忆力。9岁时能自制一些物理仪器。14岁时已掌握牛顿的微分法和拉丁、希腊、法、意、希伯莱、波斯、阿拉伯等多种语言。后进伦敦圣巴塞罗医学院学医。21岁时以其第一篇医学论文成为英国皇家学会会员。此后曾跟随外科医生约翰·亨特在伦敦从事生理光学的研究工作。曾先后在爱丁堡、剑桥、格丁根进行深造。


杨氏的后半生主要从事物理学的研究工作:18011804年任英国皇家学会教授。18021828年任英国皇家学会秘书。他还是巴黎科学院院士。


杨是波动光学的奠基人之一。在德国深造期间便对牛顿的光的微粒说发生怀疑。在格丁根的博士论文中提出关于声和语言的论题,根据对光学的研究结果,论证了声和光都是波动,不同颜色的光和不同频率的声都是不同的波。


1800年发表的《关于声和光的实验与研究提纲》论文中,系统论述光的波动观点,向牛顿光的微粒说提出挑战,认为解释强光跟弱光传播的速度一样,用波动说比微粒说更有效;指出用波动说还可以证明微粒说无法解释的冰洲石的双折射观象。


1801年,进行著名的光的干涉实验,用强光照射小孔,以它作为点光源,送出球面波。在离开小孔一定距离处,放置另外两个小孔,它们把前一小孔送来的球面波分离成两个很小的部分作为相干光源。于是在这两个小孔发出的光波相遇的区域产生了干涉现象。在双孔后面的屏幕上可得到明暗相间的干涉图样。后来发现用双缝代替双孔会得到更明亮的干涉图样。


1803年,引入干涉这个术语,并试图说明光线所引起的衍射,把干涉与衍射联系起来。证明光线在密度较大的介质上反射时,会发生半波损失。测量了不同颜色的波长,对于红光得到的值为0.7微米,对于紫光得到的值为0.42微米。


1807年,提出如下思想:光与辐射热之间的差别仅仅是波长不同。


1817年,当他得知菲涅耳和阿拉哥关于偏振光的干涉的实验后,提出光是横波。在此之前,把光学理论应用于医学之中,奠定了生理光学的基础。


1793年,提出眼睛观察不同距离的物体是靠改变眼球水晶体的曲度来调节的观点,这是最早的眼睛光学原理的解释。


1803年,提出人们对于颜色的辨别是由于视网膜上有几种不同的结构,分别感受红、绿、紫光的假想,以此可以说明色盲的成因。建立了三原色原理,认为一切色彩都是由红、绿、蓝三种原色按不同比例混合而成的,这一原理已成为现代绘画、印刷、电视、照相等技术的基础。在材料力学方面,研究了剪形变,认为剪应力是一种弹性形变。


1807年,提出弹性模量的定义,为此后人称弹性模量为杨氏模量。


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