卡文迪许扭秤实验原理

实验原理

用准直的细光束照射镜子，细光束反射到一个很远的地方，标记下此时细光束所在的点。

用两个质量一样的铅球同时分别吸引扭秤上的两个铅球。由于万有引力作用。扭秤微微偏转。但细光束所反射的远点却移动了较大的距离。他用此计算出了万有引力公式中的常数。

此实验的巧妙之处在于将微弱的力的作用进行了放大。

尤其是光的反射的利用

在卡文迪许的实验中利用了一个扭秤，典型的设计可由一根石英纤维悬挂一根载有质量为m及m的两个小球的杆而组成。每个小球距石英纤维的距离r相等。当一个小的可测量的扭矩加在这个系统上时，在石英丝上可以引起扭转，记下这个扭转值可以标定扭秤。我们可以利用这个扭矩

英国卡文迪许用他发明的扭秤，验证了牛顿的万有引力定律的正确性，并测出了引力常量，他将两边系有小金属球的6英尺（1英尺等于0.3048米）木棒用金属线悬吊起来，这个木棒就像哑铃一样；再将两个350磅（1磅等于0.4536千克）重的铅球放在相当近的地方，以产生足够的引力让哑铃转动，并扭动金属线。然后用自制的仪器测量出微小的转动。扭秤实验可以测量微弱的作用，关键在于它把微弱的作用效果经过了两次放大：

一方面微小的力通过较长的力臂可以产生较大的力矩，使悬丝产生一定角度的扭转；

另一方面在悬丝上固定一平面镜，它可以把入射光线反射到距离平面镜较远的刻度尺上，从反射光线射到刻度尺上的光点的移动，就可以把悬丝的微小扭转显现出来。