世界十大經(jīng)典物理實驗.doc

世界十大經(jīng)典物理實驗之世界十大經(jīng)典物理實驗最近，美國兩位學(xué)者在全美物理學(xué)家中做了一份調(diào)查，請他們提名有史以來最出色的十大物理試驗，結(jié)果刊登在了月份的美國物理世界雜志上。令人驚奇的是十大經(jīng)典試驗幾乎都是由一個人獨立完成的。從十大經(jīng)典科學(xué)試驗評選本身，我們也能清楚地看出年來科學(xué)家們最重大的發(fā)現(xiàn)軌跡。下面是美國著名物理學(xué)家投票評選出的十大經(jīng)典實驗（按時間順序排列）。測量地球圓周長（排名第）在公元前世紀(jì)，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)是度。如果兩座城市成度角，就是的圓周，就是當(dāng)時個希臘運動場的距離。因此地球圓周應(yīng)該是萬個希臘運動場。今天我們知道埃拉托色尼的測量誤差僅僅在以內(nèi)。自由落體實驗（排名第）直到世紀(jì)末，人人都認(rèn)為重量大的物體比重量小的物體下落得快。伽利略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。加速度實驗（排名第）伽利略繼續(xù)他的物體移動研究。他做了一個米多長、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出兩倍的路程。伽利略卻證明銅球滾動的路程和時間的平方成正比：兩倍的時間里，銅球滾動倍的距離。因為存在重力加速度。棱鏡分解太陽光（排名第）艾薩克牛頓出生那年，伽利略與世長辭。當(dāng)時大家都認(rèn)為白光是一種純的沒有其他顏色的光，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，后來我們稱之為光譜。牛頓的結(jié)論是：正是這些紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、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。扭矩實驗（排名第）牛頓的另一大貢獻(xiàn)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。但是萬有引力到底多大？世紀(jì)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英尺木棒用金屬線懸吊起來。再用兩個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出微小的轉(zhuǎn)動。測量結(jié)果驚人的準(zhǔn)確，他測出了萬有引力的參數(shù)恒量。在卡文迪許的基礎(chǔ)上可以計算地球的密度和質(zhì)量。地球重：. 公斤，或者說萬億萬億磅。光干涉實驗（排名第）牛頓也不是永遠(yuǎn)都對。牛頓曾認(rèn)為光是由微粒組成的，而不是一種波。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。讓光線透過，并用一面鏡子反射透過的光線。然后他用一個厚約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。鐘擺實驗（排名第）年法國科學(xué)家傅科當(dāng)眾做了一個實驗，用一根長英尺的鋼絲吊著一個磅重的頭上帶有鐵筆的鐵球懸掛在屋頂下，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。傅科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，個小時一周期。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)動周期是小時。油滴實驗（排名第）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，另一個放著通負(fù)電的電板。當(dāng)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壓來控制。經(jīng)過反復(fù)實驗密立根得出結(jié)論：電荷的值是某個固定的常量，最小單位就是單個電子的帶電量。發(fā)現(xiàn)核子（排名第）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，盧瑟福計算出原子并不是一團糊狀物質(zhì)，大部分物質(zhì)集中在一個中心小核上，現(xiàn)在叫作核子，電子在它周圍環(huán)繞。電子干涉實驗（排名第）牛頓和托馬斯 楊對光的性質(zhì)研究得出的結(jié)論都不完全正確。光既不是簡單的由微粒構(gòu)成，也不是一種單純的波。世紀(jì)初，麥克斯普克朗和艾伯特愛因斯坦分別指出一種叫光子的東西能發(fā)出光和吸收光。但是其他實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?。將托馬斯楊的雙縫演示改造一下可以很好的說明這一點。科學(xué)家們用電子流代替光束來解釋這個實驗。根據(jù)量子力學(xué)，電粒子流被分為兩