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在中國,公元前300~公元*年,有人利用天然磁石的性質(zhì),發(fā)明了磁羅盤,即定向儀器;指南針到宋代發(fā)展成熟。中國西夏時候就有觀測和記錄天文的儀器,叫渾天儀元代的郭守儀(1231年~1361年)對渾天儀進(jìn)行了改造,制成簡儀,其制造水平在當(dāng)時 ,其原理在現(xiàn)代工程測量、地形觀測和航海儀器中廣泛使用。東漢時期,張衡發(fā)明了世界上臺自動天文儀——渾天儀和世界上臺觀測氣象的候風(fēng)儀,開創(chuàng)了人類使用儀器測量地震的歷史。
(二)中世紀(jì)的儀器
至1500年,世界上已有了精密儀器。這時的天文儀器已經(jīng)比較精確,主要有赤道經(jīng)緯儀、子午渾儀、視差儀,以及希臘的角度儀、水準(zhǔn)儀及星盤等;計時儀器有便攜式日昝和水鐘;計算和證明儀器有天球儀、日歷、小時計算器等。這些儀器的制造工藝和使用材料等在當(dāng)時都有相當(dāng)高的水平和測量精度。780年,穆斯林造幣廠的工人把天平放在密閉容器中,以兩次的稱量結(jié)果相比較,天平經(jīng)過無數(shù)次擺動達(dá)到平衡后讀取數(shù)據(jù),能稱出1 /3毫克。這是分析天平的始祖。
(三)文藝復(fù)興時期的科學(xué)儀器
15世紀(jì)后期,隨著自然科學(xué)的發(fā)展,早期的科學(xué)儀器也以不同的背景和形式逐漸形成,主要有光學(xué)儀器、溫度計、擺鐘、數(shù)學(xué)儀器等。
光學(xué)儀器
1590年左右,荷蘭人扎哈里那斯·詹森制造了個非常精確的復(fù)合顯微鏡,這就是今天人們常說的顯微鏡。
另一荷蘭人漢斯·利佩于1608年發(fā)明了單筒望遠(yuǎn)鏡,后來又發(fā)明了雙筒望遠(yuǎn)鏡。伽利略把望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡次用于科學(xué)實驗,并于1609年后制造了臺長29米、直徑42毫米的鉛管儀器,所以后來人們常把伽利略作為望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡的實際。1611年,刻卜勒出版了《屈光學(xué)》,解釋了望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡的光學(xué)原理,并提出了“天文望遠(yuǎn)鏡”的設(shè)想。再后來,沙伊納制造架天文望遠(yuǎn)鏡,牛頓于1668年制成了架天文反射望遠(yuǎn)鏡。
18世紀(jì)后半葉,所有的光學(xué)儀器都是在開普勒式透鏡組合的基礎(chǔ)上改造。
溫度計
伽利略在他早期的實驗中,用玻璃管制成了空氣溫度計。后來,托斯卡斯的大公斐迪南二世改良制成液體溫度計。
大約1714年,華倫海特創(chuàng)造了以其名字命名的溫度計,被稱為華氏溫度計。17世紀(jì)末,氣壓計和溫度計與刻度標(biāo)尺、指針和其它配件配合安裝在一起,成為儀器大家庭中的重要組成部分,也是儀器制造貿(mào)易中的重要部分。
數(shù)學(xué)儀器
英格蘭的吉米尼( Thomas Gemini)率行數(shù)學(xué)儀器(1524年~1562年)的制造,之后不久英國雕刻匠和制模匠科爾(Humfray Cole)開始從事儀器的專門制作,從此開始出現(xiàn)了大批的儀器供應(yīng)商,產(chǎn)品范圍也由星盤、日昝和象限儀擴展到觀測和測量用儀器,以及一系列演示“自然科學(xué)實驗”的儀器。
其它儀器
到1650年后,新型的精密儀器就不斷地被制造出來。如測量用的圓周儀、量角器,航海用的高度觀測儀和反向式八分儀,繪圖和校儀用的分度尺和繪圖儀,還有經(jīng)緯儀、氣泡水平儀、新型望遠(yuǎn)準(zhǔn)鏡、測探儀、海水取暖器、玻意爾制造的比重計、擺鐘,等等。這些精密儀器為17世紀(jì)后自然科學(xué)的發(fā)展提供了重要保障,是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志,也為科學(xué)儀器的進(jìn)一步發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。
近代儀表
到了18世紀(jì)初,由于科學(xué)研究和科學(xué)課堂的需求,制造者們開始設(shè)計和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的儀器和配件;儀表工匠與其它專業(yè)制造者聯(lián)合起來,制造了光學(xué)、氣動、磁力和電力等方面的儀器,從此將儀器與儀表正式結(jié)合起來,使儀器儀表融為一體,成為一個專門的學(xué)科。
以蒸汽機的發(fā)明為標(biāo)志,一種將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機械功的往復(fù)式動力機械,引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命,人類進(jìn)入了工業(yè)化時代。
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