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世界十大最美物理实验

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世界十大最美物理实验排名前十的最美丽的物理实验,其中大多数都是我们耳熟能详的经典之作 所有这些实验共同之处是他们都仅仅“抓”住了物理学家眼中“最美丽”的科 学灵魂,这种美丽是一种经典:最简单的仪器和设备,发现最根本、最单纯的科 学概念,就像是一座座历史丰碑一样,人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空, 对自然界的认识更加清晰1、托马斯■杨的双缝演示应用于电子干涉的实验牛顿和托马斯•杨对光的性质的研究得出的结论都不完全的正确光既不是简 单由粒子构成,也不是一种单纯的波20世纪初,麦克斯•普朗克和阿尔伯特•爱 因斯坦分别指出一种叫光子的东西发出光和吸收光但是其他实验还证明光是一 种波状物经过几十年发展的量子学说最终总结了两个矛盾的真理:光子和亚原 子微粒(如电子、光子等等)是同时具有两种性质的微粒,物理上称它们:波粒 二象性将托马斯•杨的双缝演示改造一下可以很好的说明这一点科学家们用电子流 代替光束来解释这个试验根据量子力学,电粒子流被分成两股,被分的更小的 粒子流产生波效应,它们互相影响,以致产生象托马斯•杨的双缝实验中出现的 加强光和阴影这说明微粒也有波的效应《物理学世界》编辑比特•洛戈斯推测,直到1961年,某一位科学家才在真 实的世界里做出了这一实验。

2、伽利略的自由落体实验在16世纪末,人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落的快,因为伟大 的亚里士多德已经这么说了伽利略,当时在比萨大学数学系任职,他大胆的向 公众的观点挑战著名的比萨斜塔实验已经成为科学中的一个故事:他从斜塔上 同时扔下一轻一重的物体,让大家看到两个物体同时落地伽利略挑战亚里士多 德的代价也许是他失去工作,但他展示的是自然界的本质,而不是人类的权威, 科学作出了最后的裁决3、罗伯特■米里肯的油滴实验,b — ■中获得,也可以通过摩擦头发得到1897年,英国物理学家J・J・托马斯已经确 立电流是由带负电粒子即电子组成1909年美国科学家罗伯特•米里肯开始测量 电流的电荷米里肯用一个香水瓶子的喷头向一个透明的小盒子里喷油滴小盒 子的顶部和底部分别接一个电池,让一边成为正电板,另一边成为负电板当小 油滴通过空气时,就会吸引一些静电,油滴下落的速度可以通过改变电板间的电 压来控制米里肯不断改变电压,仔细观察每一颗油滴的运动经过反复的研究,米里 肯得出结论:电荷的值是某个固定的常量,最小的单位就是单个电子的带电量4、牛顿的棱镜分解太阳光11埃萨克•牛顿出生那年,伽利略与世长辞。

牛顿1665年毕业于剑桥大学的三 一学院,后来因躲避鼠疫在家呆了两年,后来顺利地得到了工作当时大家都认 为白光是一种纯的没有其它颜色的光(亚里士多德就是这样认为的),而彩色光 是一种不知何故发生变化的光为了验证这个假设,牛顿一面三棱镜放在阳光下,透过三棱镜,光在墙上分 解为不同的颜色,后来我们称作为光谱人们知道彩虹的五颜六色,但是他们认 为那是因为不正常牛顿的结论是:正是这些红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫基础 色有不同的色谱才形成了表面上颜色单一的白色光,如果你深入地看看,会发现 白光是非常美丽的5、托马斯■杨的光干涉实验牛顿也不是永远都正确的在多次争吵后,牛顿让科学界接受了这样的观点: 光是有微粒组成的,而不是一种波1830年,英国医生、物理学家托马斯•杨用 实验来验证这一观点他在百叶窗上开了一个小洞,让光线通过,并用一面镜子 反射透过的光线然后他用一个厚约1/30英寸的纸片把这束光从中间分成两束结果看到了相交的光线和阴影这说明两束光线可以像波一样相互干涉这个实 验为一个世纪后量子学的创立起到了至关重要的作用6、卡文迪许扭矩试验牛顿的另一伟大贡献是他的万有引力定律,但是万有引力到底有多大?18世纪末,英国科学家亨利•卡文迪许决定要找出这个引力。

他将两边系有 小金属球的6英尺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测量的结果惊人的准确,他测出了万有引力恒量的参数,在此基础上卡文迪 许计算出地球的密度和质量卡文迪许的计算结果是:地球中6.0x1024千克, 或者说是13万亿万亿磅7、埃拉托色尼测量地球的周长Muuindna古埃及一个现名为阿斯旺的小镇在这个小镇上,夏日正午的阳光悬在头顶: 物体没有影子,阳光直射入深水井中埃拉托色尼亚是公元前3世纪亚历山大图 书馆的馆长,他意识到这一信息可以帮助他估计地球的周长,在以后几年的时间 里的同一天、同一时间,他在亚历山大测量了同一地点的物体的影子发现太阳 光线有轻微的倾斜,在垂直方向偏离了大约7度角剩下的就是几何学的问题了假设地球是球状,那么它的圆周应该跨越360 度如果两座城市成7度角,就是7/360的圆周,就是当时5000个希腊运动场 的距离因此地球的周长就应该是25万个希腊运动场今天,通过航迹测算, 我们知道埃拉托色尼的测量误差仅在5%以内8、伽利略的加速实验伽利略继续提炼他有关物体运动的观点。

他了一个6米多长、3米多宽的光 滑直木板槽再把这个木板的斜槽固定住,让铜球从木槽顶端沿斜面滑下,并用 水钟测量铜球每次下滑的时间,研究它们之间的关系亚里士多德曾预言滚动球 的速度是均匀不变的;铜球滚动两倍的时间就走出两倍的路程伽利略却证明铜 球滚动的路程和时间的平方成反比:两倍的时间里,铜球滚动的4倍的距离,因 为存在恒定的重力加速度9、卢瑟福发现核子的实验1911年卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能的实验时,原子在人们的印象中就 好像是''葡萄干布丁〃,大量正电荷聚集的糊状物质,中间包含着电子的微粒但 是他和他的助手发现向金箔发射带正电的阿尔法微粒时少量被弹回,这是他们非 常吃惊卢瑟福计算出原子不是一团糊状物质,大部分物质集中在一个中心小核 上,现在叫做核子,电子在它周围环绕10、米歇尔■弗科钟摆实验去年,科学家们在南极安置一个摆钟,并观察它的摆动他们是在重复1851 年巴黎的一个著名实验1851年法国科学家傅科在公众面前做了一个著名的实 验,用一根长220英尺的钢丝将一个62磅重的头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶 下,观测记录他前后摆动的轨迹周围观众发现每次摆动都会稍稍偏离原来轨迹 并发生旋转时,无不惊讶。

实际上这是因为房屋在缓缓移动傅科的演示说明地球是在围绕地轴自转的在巴黎的纬度上,钟摆的轨迹是 顺时针方向,30小时一个周期在南半球,钟摆应该逆时针转动,而赤道上将 不会转动在南极,转动周期是24小时。

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