發明儀器有哪些作用

『壹』 中國四大發明的用途

在發明指南針之前人類在茫茫大海中航行，常常會迷失方向，造成不可想像的後果,是中國人發明了指南針，使人類航行有了方向。指南針是用以判別方位的一種簡單儀器。中國古代四大發明之一。主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉動的磁針。磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上。磁針的北極指向地理的南極，利用這一性能可以辨別方向。常用於航海、大地測量、旅行及軍事等方面。

指南針的發明是我國勞動人民，在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。由於生產勞動，人們接觸了磁鐵礦，開始了對磁性質的了解。人們首先發現了磁石引鐵的性質。後來又發現了磁石的指向性。經過多方的實驗和研究，終於發明了可以實用的指南針。

春秋時期，中國勞動人民就在采礦、冶煉中，逐漸認識了磁石。到戰國時期，就有人用磁石做成器具來判定方向，當時叫「司商」它是在一個無沿的方盤上放置一隻水勺似的磁石，水勺的柄端向南指。到北宋後期（公元11世紀），中國人民創造了人工磁鐵，此後又創制了「指南魚」把用磁鋼片製成的「魚」放在水面上，以此指示方向。後來經過反復研究改進，又把磁鋼片改成細小的磁鋼針，並使它的尖端成磁北極，末端成為磁南極，這就成了指南針。

火葯

火葯是我國古代四大發明之一。因為是用硝石、硫黃和木炭這三種物質混和製成的，而當時人們都把這三種東西作為治病的葯物，所以取名「火葯」，意思是「著火的葯」。

自秦漢以後，煉丹家用硫黃、硝石等物煉丹，從偶然發生爆炸的現象中得到啟示，再經過多次實踐，找到了火葯的配方。三國時有個聰明的技師馬鈞，用紙包火葯的方法做出了娛樂用的「爆仗」，開創了火葯應用的先河。

唐朝末年，火葯開始應用到軍事上。人們利用拋射石頭的拋石機，把火葯包點著以後，拋射出去，燒傷敵人，這是最原始的火炮。後來人們將球狀火葯包紮在箭桿頭附近，點著引線以以後，用弓箭將火葯射出去燒傷敵人。還有把火葯、毒葯，再加上一些瀝清、桐油等，搗在一起做成毒球，點著以後，用弓箭射出，殺傷敵人是後來的「萬人敵」。到了宋朝，人們將火葯裝填在竹筒里，火葯背後扎有細小的「定向棒」，點燃火管上的火硝，引起筒里的火葯迅速燃燒，產生向前的推力，使之飛向敵陣爆炸，這是世界上第一種火葯火箭。以後又發明了火槍和槍，這些都是用竹管製成的原始管形火器，是近代代槍炮的老祖宗。

造紙術

造紙技術的發明，是中華民族對世界文明出貢獻之一。

大約在3500多年前的商朝，我國就有了刻在龜甲和獸骨上的文字，稱為甲骨文。到了春秋時，用竹片和木片替代龜甲和獸骨，稱為竹簡和木牘。甲骨和簡牘都很笨重，戰國時思想家惠施外出講學，帶的書簡就裝了五車，所以有學富五車的典故。西漢時在宮廷貴族中又用縑帛或綿紙寫字。縑是細絹、帛是絲織品的總稱吏一方縑帛上寫字時，便於書寫，不但比簡牘寫得多，而且還可以在上面作畫，但是價格昂貴，只能供少數王宮貴族使用。公元前2世紀西漢初期已經有了紙。

發明人

東漢和帝元興元年(公元105年)，蔡倫在總結前人製造絲織晶的經驗的基礎上，發明了用樹皮、破漁網、破布、麻頭等作原料，製造成了適合書寫的植物纖維紙，才使紙成為普遍使用的書寫材料。被稱為「蔡侯紙」。

蔡倫只是改進造紙術，而不是紙的發明人。

造紙術在7世紀經朝鮮傳到日本。8世紀中葉傳到阿拉伯聯合大公國。到12世紀，歐洲才仿效中國的方法開始設廠造紙。

發明地點
洛陽

活字印刷術

印刷術是中國古代四大發明之一。它開始於隋朝的雕版印刷，經宋仁宗時的畢升發展、完善，產生了活字印刷，並由蒙古人傳至了歐洲，所以後人稱畢升為印刷術的始祖。中國的印刷術是人類近代文明的先導，為知識的廣泛傳播、交流創造了條件。

雕版印刷是用刀在一塊塊木板上雕刻成凸出來的反寫字，然後再上墨，印到紙上。每印一種新書，木板就得從頭雕起，速度很慢。如果刻版出了差錯，又要重新刻起，勞作之辛苦，可想而知。

北宋刻字工人畢升在公元1004年至1048年間，用質細且帶有粘性的膠泥，做成一個個四方形的長柱體，在上面刻上反寫的單字，一個字一個印，放在土窯里用火燒硬，形成活字。然後按文章內容，將字依順序排好，放在一個個鐵框上做成印版，再在火上加熱壓平，就可以印刷了。印刷結束後把活字取下，下次還可再用。這種改進之後的印刷術叫做活板印刷術。

這種印刷方法雖然原始簡單，卻與現代鉛字排印原理相同，使印刷技術進入了一個新時代。

後來，元代著名農學家與機械學家王楨發明了木活字，並創造出比較簡捷的適於漢字復雜特點的轉盤排字方法，後來又發明了金屬活字，使活字印刷得到了改進。唐代的雕刻印本傳到日本，8世紀後期日本完成了木板《陀羅尼經》以後又傳到朝鮮民主主義人民共和國、阿拉伯聯合大公國一帶和東歐。15世紀，德國人學會了用合金鑄宇，從此畢升首創的活字印刷在歐洲各地推廣開來。

北宋科學家、政治家沈括曾在《夢溪筆談》中有一篇文章叫《活板》，其中詳細介紹了活板印刷術的全過程，通俗易懂，非常詳細。（希望對你有幫助）

『貳』 人們利用仿生學，發明了什麼，有什麼作用

蒼蠅與宇宙飛船
令人討厭的蒼蠅,與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及,但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了.
蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」,凡是腥臭污穢的地方,都有它們的蹤跡.蒼蠅的嗅覺特別靈敏,遠在幾千米外的氣味也能嗅到.但是蒼蠅並沒有「鼻子」,它靠什麼來充當嗅覺的呢? 原來,蒼蠅的「鼻子」——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上.
每個「鼻子」只有一個「鼻孔」與外界相通,內含上百個嗅覺神經細胞.若有氣味進入「鼻孔」,這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖,送往大腦.大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同,就可區別出不同氣味的物質.因此,蒼蠅的觸角像是一台靈敏的氣體分析儀.
仿生學家由此得到啟發,根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能,仿製成一種十分奇特的小型氣體分析儀.這種儀器的「探頭」不是金屬,而是活的蒼蠅.就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上,將引導出來的神經電信號經電子線路放大後,送給分析器；分析器一經發現氣味物質的信號,便能發出警報.這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里,用來檢測艙內氣體的成分.
這種小型氣體分析儀,也可測量潛水艇和礦井裡的有害氣體.利用這種原理,還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中.
從螢火蟲到人工冷光
自從人類發明了電燈,生活變得方便、豐富多了.但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光,其餘大部分都以熱能的形式浪費掉了,而且電燈的熱射線有害於人眼.那麼,有沒有隻發光不發熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然.
在自然界中,有許多生物都能發光,如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等,而且這些動物發出的光都不產生熱,所以又被稱為「冷光」.
在眾多的發光動物中,螢火蟲是其中的一類.螢火蟲約有1 500種,它們發出的冷光的顏色有黃綠色、橙色,光的亮度也各不相同.螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率,而且發出的冷光一般都很柔和,很適合人類的眼睛,光的強度也比較高.因此,生物光是一種人類理想的光.
科學家研究發現,螢火蟲的發光器位於腹部.這個發光器由發光層、透明層和反射層三部分組成.發光層擁有幾千個發光細胞,它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質.在熒光酶的作用下,熒光素在細胞內水分的參與下,與氧化合便發出熒光.螢火蟲的發光,實質上是把化學能轉變成光能的過程.
早在40年代,人們根據對螢火蟲的研究,創造了日光燈,使人類的照明光源發生了很大變化.近年來,科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素,後來又分離出了熒光酶,接著,又用化學方法人工合成了熒光素.由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈.由於這種光沒有電源,不會產生磁場,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作.
現在,人們已能用摻和某些化學物質的方法得到類似生物光的冷光,作為安全照明用.
電魚與伏特電池
自然界中有許多生物都能產生電,僅僅是魚類就有500餘種 .人們將這些能放電的魚,統稱為「電魚」.
各種電魚放電的本領各不相同.放電能力最強的是電鰩、電鯰和電鰻.中等大小的電鰩能產生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏；非洲電鯰能產生350伏的電壓；電鰻能產生500伏的電壓,有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓,稱得上電擊冠軍,據說它能擊斃像馬那樣的大動物.
電魚放電的奧秘究竟在哪裡?經過對電魚的解剖研究, 終於發現在電魚體內有一種奇特的發電器官.這些發電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的.由於電魚的種類不同,所以發電器的形狀、位置、電板數都不一樣.電鰻的發電器呈棱形,位於尾部脊椎兩側的肌肉中；電鰩的發電器形似扁平的腎臟,排列在身體中線兩側,共有200萬塊電板;電鯰的發電器起源於某種腺體,位於皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板.單個電板產生的電壓很微弱,但由於電板很多,產生的電壓就很大了.
電魚這種非凡的本領,引起了人們極大的興趣.19世紀初,義大利物理學家伏特,以電魚發電器官為模型,設計出世界上最早的伏打電池.因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」.對電魚的研究,還給人們這樣的啟示：如果能成功地模仿電魚的發電器官,那麼,船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決.
水母的順風耳
「燕子低飛行將雨,蟬鳴雨中天放晴.」生物的行為與天氣的變化有一定關系.沿海漁民都知道,生活在沿岸的魚和水母成批地游向大海,就預示著風暴即將來臨.
水母,又叫海蜇,是一種古老的腔腸動物,早在5億年前,它就漂浮在海洋里了.這種低等動物有預測風暴的本能,每當風暴來臨前,它就游向大海避難去了.
原來,在藍色的海洋上,由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波 (頻率為每秒8—13次),總是風暴來臨的前奏曲.這種次聲波人耳無法聽到,小小的水母卻很敏感.仿生學家發現,水母的耳朵的共振腔里長著一個細柄,柄上有個小球,球內有塊小小的聽石,當風暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時,聽石就刺激球壁上的神經感受器,於是水母就聽到了正在來臨的風暴的隆隆聲.
仿生學家仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴預測儀,相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官.把這種儀器安裝在艦船的前甲板上,當接受到風暴的次聲波時,可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉,它所指的方向,就是風暴前進的方向；指示器上的讀數即可告知風暴的強度.這種預測儀能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義.
-- 結構構件
對於構件,在截面面積相同的情況下,把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上,是有效的截面形狀.有趣的是,在自然界許多動植物的組織中也體現了這個結論.例如：「疾風知勁草」,許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結構,其截面是空心的.支持人承重和運動的骨骼,其截面上密實的骨質分布在四周,而柔軟的骨髓充滿內腔.在建築結構中常被採用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板結構、空間薄壁結構等都是根據這條結論得來的.
-- 斑馬
斑馬生活在非洲大陸,外形與一般的馬沒有什麼兩樣,它們身上的條紋是為適應生存環境而衍化出來的保護色.在所有斑馬中,細斑馬長得最大最美.它的肩高140-160厘米,耳朵又圓又大,條紋細密且多.斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外,以抵禦天敵.人類將斑馬條紋應用到軍事上是一個是很成功仿生學例子..

『叄』 張衡發明的地動儀有什麼作用

任何一方如有地震發生，便可測出發生地震的方向。

地動儀是中國東漢科學家張衡創造的傳世傑作。張衡所處的東漢時代，地震比較頻繁。張衡對地震有不少親身體驗，為了掌握全國地震動態，他經過長年研究，終於在陽嘉元年（公元132年）發明了候風地動儀，這也是世界上的第一架地動儀。

地動儀有八個方位，每個方位上均有口含龍珠的龍頭，在每條龍頭的下方都有一隻蟾蜍與其對應。任何一方如有地震發生，該方向龍口所含龍珠即落入蟾蜍口中，由此便可測出發生地震的方向。

候風地動儀絕不是地震預測儀。它只有在地震發生之後才起作用，只不過能比從驛卒更早地通知京城的人士罷了。這就好比看到閃電，就知道接下來很可能會聽到雷聲，但在閃電發生時，雷聲也已經同時發生，只不過還沒有傳到耳朵里罷了。

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漢順帝陽嘉三年十一月壬寅（公元134年12月13日），地動儀的一個龍機突然發動，吐出了銅球，掉進了那個蟾蜍的嘴裡。

當時在京師（洛陽）的人們卻絲毫沒有感覺到地震的跡象，於是有人開始議論紛紛，責怪地動儀不靈驗。沒過幾天，隴西（今甘肅省天水地區）有人快馬來報，證實那裡前幾天確實發生了地震，於是人們開始對張衡的高超技術極為信服。隴西距洛陽有一千多里，地動儀標示無誤，說明它的測震靈敏度是比較高的。

但由於歷史久遠張衡地動儀已經失傳，只留下一百多字的文字記載。