世界十大經(jīng)典物理試驗

1、世界十大經(jīng)典物理實驗這些經(jīng)典實驗的共通之處是他們都僅僅“抓”住了物理學(xué)家眼中“最美麗”的科學(xué)之魂：最簡單的儀器和設(shè)備，發(fā)現(xiàn)了最根本、最單純的科學(xué)概念，就像是一座座歷史豐碑一樣，掃開人們長久的困惑和含糊，開辟了對自然界的嶄新認識。從十大經(jīng)典科學(xué)試驗本身，我們也能清楚地看由 20002000年來科學(xué)家們最重大的發(fā)現(xiàn)軌跡，就像我們“鳥瞰”歷史一樣,讓我們從第十名開始，回顧這些經(jīng)典的實驗。第十名米歇爾傅科鐘擺實驗 18511851 年法國科學(xué)家傅科當眾做了一個實驗， 用一根長 220220 英尺的鋼絲吊著一個重 6262 磅重的頭上帶有鐵筆的鐵球懸桂在屋頂下，觀測記錄它的擺動軌跡。周圍觀眾發(fā)現(xiàn)鐘擺每次

2、擺動都會稍稍偏離原軌跡并發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，無不驚訝。實際上這是因為房屋在緩緩移動。傅柯的演示說明地球是在圍繞地軸旋轉(zhuǎn)。在巴黎的緯度上，鐘擺的軌跡是順時針方向，3030 小時一周期。在南半球，鐘擺應(yīng)是逆時針轉(zhuǎn)動，而在赤道上將不會轉(zhuǎn)動。在南極，轉(zhuǎn)動周期是 2424 小時。目前在人大附中中，還有一個傅科鐘擺的模型。第九名盧瑟福的阿爾法粒子散射實驗 19111911 年盧瑟福還在曼徹斯特大學(xué)做放射能實驗時，原子在人們的印象中就好像是“葡萄干布丁”，大量正電荷聚集的糊狀物質(zhì)，中間包含著電子微粒。但是他和他的助手發(fā)現(xiàn)向金箔發(fā)射帶正電的阿爾法微粒時有少量被彈回，這使他們非常吃驚。盧瑟福計算由原子并不是一團糊狀物質(zhì)

3、，大部分物質(zhì)集中在一個中心小核上，現(xiàn)在叫作原子核，電子在它周圍環(huán)繞。第八名伽利略的加速度實驗伽利略進行他的物體移動研究。他做了一個 6 6 米多長，3 3 米多寬的光滑直木板槽。再把這個木板槽傾斜固定，讓銅球從木槽頂端沿斜面滑下。然后測量銅球每次下滑的時間和距離，研究它們之間的關(guān)系。亞里士多德曾預(yù)言滾動球的速度是均勻不變的： 銅球滾動兩倍的時間就走由兩倍的路程。伽利略卻證明銅球滾動的路程和時間的平方成比例： 兩倍的時間里，銅球滾動 4 4 倍的距離。因為存在重力加速度。第七名埃拉托色尼測量地球圓周在公元前 3 3 世紀，埃及的一個名叫阿斯瓦的小鎮(zhèn)上，夏至正午的陽光懸在頭頂。物體沒有影子，太陽直

4、接照入井中。埃拉托色尼意識到這可以幫助他測量地球的圓周。在幾年后的同一天的同一時間，他記錄了同一地點的物體的影子。發(fā)現(xiàn)太陽光線有稍稍偏離，與垂直方向大約成 7 7 度角。剩下的就是幾何問題了。假設(shè)地球是球狀，那么它的圓周應(yīng)是 360360度。如果兩座城市成 7 7 度角，就是 7/3607/360 的圓周，就是當時 5005000 0個希臘運動場的距離。 因此地球圓周應(yīng)該是 2525 萬個希臘運動場。 今天我們知道埃拉托色尼的測量誤差僅僅在 5%5%以內(nèi)。第六名卡文迪許扭秤實驗牛頓的另一大貢獻是他的萬有引力理論：兩個物體之間的吸引力與他們質(zhì)量的平方成正比，與他們距離的平方成反比。但是萬有引力到

5、底多大？1818世紀末， 英國科學(xué)家亨利卡文迪許決定要找到一個計算方法。 他把兩頭帶有金屬球的 6 6 英尺木棒用金屬線懸吊起來。再用兩個 350350 磅重的皮球放在足夠近的地方，以吸引金屬球轉(zhuǎn)動，從而使金屬線扭動，然后用自制的儀器測量由微小的轉(zhuǎn)動。測量結(jié)果驚人的準確，他測生了萬有引力的參數(shù)恒量。在卡文迪許的基礎(chǔ)上可以計算地球的地球質(zhì)量為 6.06.0X X1010A A2 2 公斤第五名托馬斯楊的光干涉實驗牛頓曾認為光是由微粒組成的， 而不是一種波。18301830 年英國醫(yī)生也是物理學(xué)家的托馬斯楊向這個觀點挑戰(zhàn)。他在百葉窗上開了一個小洞，然后用厚紙片蓋住，再在紙片上戳一個很小的洞。讓光線

6、透過，并用一面鏡子反射透過的光線。 然后他用一個厚約 1/301/30 英寸的紙片把這束光從中間分成兩束。結(jié)果看到了相交的光線和陰影。這說明兩束光線可以像波一樣相互干涉。這個試驗為一個世紀后量子學(xué)說的創(chuàng)立起到了至關(guān)重要的作用。第四名牛頓的棱鏡分解太陽光艾薩克牛頓生生那年，伽利略與世長辭。 牛頓 16651665 年畢業(yè)于劍橋大學(xué)的三一學(xué)院。 當時大家都認為白光是一種純的沒有其它顏色的光，而有色光是一種不知何故發(fā)生變化的光（又是亞利斯多德的理論）。為了驗證這個假設(shè)，牛頓把一面三棱鏡放在陽光下，透過三棱鏡，光在墻上被分解為不同顏色，后來我們稱作為光譜。人們知道彩虹的五顏六色，但是他們認為那時因為不

7、正常。牛頓的結(jié)論是：正是這些紅、橙、黃、綠、青、 藍、 紫基礎(chǔ)色有不同的色譜才形成了表面上顏色單一的白色光，如果你深入地看看，會發(fā)現(xiàn)白光是非常美麗的。第三名羅伯特密立根的油滴實驗很早以前， 科學(xué)家就在研究電。 人們知道這種無形的物質(zhì)可以從天上的閃電中得到，也可以通過摩擦頭發(fā)得到。18971897 年，英國物理學(xué)家托馬斯已經(jīng)得知如何獲取負電荷電流。19091909 年美國科學(xué)家羅伯特密立根開始測量電流的電荷。 他用一個香水瓶的噴頭向一個透明的小盒子里噴油滴。小盒子的頂部和底部分別放有一個通正電的電板，另一個放有通負電的電板。當小油滴通過空氣時，就帶有了一些靜電，他們下落的速度可以通過改變電板的電

8、壓來控制。經(jīng)過反復(fù)試驗米利肯得由結(jié)論：電荷的值是莫個固定的常量，最小單位就是單個電子的帶電量。第二名伽利略的自由落體實驗在 1616 世紀末， 人人都認為重量大的物體比重量小的物體下落的快因為偉大的亞里士多德是這么說的。伽利略，當時在比薩大學(xué)數(shù)學(xué)系任職，他大膽的向公眾的觀點挑戰(zhàn)，他從斜塔上同時扔下一輕一重的物體，讓大家看到兩個物體同時落地。他向世人展示尊重科學(xué)而不畏權(quán)威的可貴精神。第一名電子干涉實驗2020 世紀初， 麥克斯普克朗和艾伯特愛因斯坦分別指由一種叫光子的東西發(fā)生光和吸收光。但是其他試驗還是證明光是一種波狀物。經(jīng)過幾十年發(fā)展的量子學(xué)說最終總結(jié)了兩個矛盾的真理：光子和亞原子微粒，（如電子、光子等等）是同時具有兩種性質(zhì)的微粒，物理上稱它們?yōu)椴６笮?。科學(xué)家