让·贝尔纳·莱昂·傅科,法国物理学家,1819年9月18日生于巴黎一个出版商家庭,由于从小体弱多病,不能像其他孩子一样去学校读书,只能在家中接受家庭教育。经过专门辅导,傅科通过了业士学位考试(业士学位考试是法国对中学生进行的毕业水平测试,相当于我国的高中毕业会考)。在职业道路选择上,父亲希望他成为一名医生,但因为晕血,他很快放弃了医学学习,改学了物理学。
出于热爱,他与物理学家阿尔芒·菲佐一起对各种物理学问题展开了研究。他最初的工作是改进路易·达盖尔的摄影技术。1839年,达盖尔发明了摄影术,傅科抱着极大的兴趣去研究摄影术并对其进行改进。1845年,傅科与菲佐合作,首次将达盖尔摄影术应用于天文摄影。
1845年,傅科成为《辩论周报》的科学通讯员,开辟科学专栏讨论科学发展的最新成就。从1844年到1846年,傅科为法国的业士毕业考试编写并出版了几何、算术、化学等教科书。此外,他还在家里建立实验室进行科学实验,从事物理学研究,发表学术论文。1851年,他通过一个巧妙的单摆实验,成功地向公众展示了地球的自转效应,这便是著名的“傅科摆”。1853年,傅科获得物理学博士学位,他的博士论文是《关于比较光在空气中和在水中的传播速度》。
傅科的另一项光学成就便是进行了光速测量。在光速测量研究中,傅科采用了与菲佐的旋转齿轮法不同的技术路径,改为用一个高速均匀转动的平面镜来代替齿轮装置。由于光源较强,且聚焦效果好,能精密地测量很短的时间间隔。傅科只用一个透镜、一个旋转的平面镜和一个凹面镜。平行光通过旋转的平面镜汇聚到凹面镜的圆心上,同样用平面镜的转速可以求出时间。傅科用这种方法测出的光速是298000km/s。离如今的299792.458km/s已经非常接近。值得一提的是,傅科还在整个装置中注入了水,测定了光在水中的传播速度。他发现光在水中的速度与空气中的速度之比近似等于空气和水折射率的反比,约为3/4。这个发现表明,光在水中的传播速度要慢于在真空中的速度。这个实验结果为光的波动理论提供了决定性的证据。
傅科的旋转镜法实验装置
(图中D为旋转镜与固定镜之间的距离,θ为光的入射线与旋转镜之间的夹角)
1867年,傅科患了脑病,尽管如此,他仍然在每星期四组织科学家朋友在他的家中聚会,讨论科学问题。傅科患病7个月后,于1868年2月11日去世,年仅48岁。为了纪念傅科,月球上有一座撞击坑以他的名字命名。傅科的一生虽然短暂,但是他的认真钻研与勤奋努力,使他在物理学上取得了诸多成就,成为19世纪最伟大的实验物理学家之一。