世界十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)

1、世界十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)最近，美國(guó)兩位學(xué)者在全美物理學(xué)家中做了一份調(diào)查，請(qǐng)他們提名有史以來(lái)最岀 色的十大物理試驗(yàn)，結(jié)果刊登在了 9月份的 美國(guó)物理世界雜志上。令人驚奇的是十 大經(jīng)典試驗(yàn)幾乎都是由一個(gè)人獨(dú)立完成的。 從十大經(jīng)典科學(xué)試驗(yàn)評(píng)選本身，我們也能清 楚地看出2 0 0 0年來(lái)科學(xué)家們最重大的發(fā)現(xiàn)軌跡。下面是美國(guó)著名物理學(xué)家投票評(píng)選出的十大經(jīng)典實(shí)驗(yàn)（按時(shí)間順序排列）。埃拉托色尼來(lái)自:http:/via-在公元前3世紀(jì)，埃及的一個(gè)名叫阿斯瓦的小 鎮(zhèn)上，夏至正午的陽(yáng)光懸在頭頂。物體沒(méi)有影子， 太陽(yáng)直接照入井中。埃 拉托色尼意識(shí)到這可 以幫助他測(cè)量地球的 圓周。在幾年后的同一 天的同一時(shí)間，他記錄 了

2、同一地點(diǎn)的物體的 影子。發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光線有 稍稍偏離，與垂直方向 大約成7度角。剩下的 就是幾何問(wèn)題了。假設(shè) 地球是球狀，那么它的 圓周應(yīng)是3 6 0度。如 果兩座城市成7度角， 就是7 / 3 6 0的圓周，就是當(dāng)時(shí)5 0 0 0個(gè)希臘 運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的距離。因此地球圓周應(yīng)該是2 5萬(wàn)個(gè)希臘 運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。今天我們知道埃拉托色尼的測(cè)量誤差僅僅 在5 %以內(nèi)。直到1 6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(diǎn)挑戰(zhàn)，他從斜塔上同時(shí)扔下一輕一重的物體，讓大家看到兩個(gè)物體同時(shí)落地。伽刊db（的片求 自：h卄haidi i rnr伽利略繼續(xù)他的物體移動(dòng)研究。他做了一個(gè)6米多長(zhǎng)、3

3、米多寬的光滑直木板 槽。再把這個(gè)木板槽傾斜固定，讓銅球從木 槽頂端沿斜面滑下。然后測(cè)量銅球每次下滑 的時(shí)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(dòng)球的速度是均勻不變的: 銅球滾動(dòng)兩倍的時(shí)間就走出兩倍的路程。伽利略卻證明銅球滾動(dòng)的路程和時(shí)間的平方成正銅球比:兩倍的時(shí)間里,timedistance00112439416525636滾動(dòng)4倍的距離。因?yàn)榇嬖谥亓铀俣?。艾薩克牛頓出生那年，伽利略與世 長(zhǎng)辭。當(dāng)時(shí)大家都認(rèn)為白光是一種純的沒(méi)有 其他顏色的光，為了驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)，牛頓把 一面三棱鏡放在陽(yáng)光下，透過(guò)三棱鏡，光在 墻上被分解為不同顏色，后來(lái)我們稱之為光 譜。牛頓的結(jié)論是：正是這些紅、橙、

4、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。牛燼阻瑚比視三超岳時(shí)踽 （糸自 hip薩z牛頓的另一大貢獻(xiàn)是他的萬(wàn)有引力理 論:兩個(gè)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(wàn)有引力到底多大？ 1 8世紀(jì)末，英國(guó)科學(xué) 家虧痢i 迪許決定要找到一個(gè)計(jì)算方 法。他把兩頭帶有金屬球的6英尺木棒用金 屬線懸吊起來(lái)。再用兩個(gè)3 5 0磅重的皮球 放在足夠近的地方，以吸引金屬球轉(zhuǎn)動(dòng)，從 而使金屬線扭動(dòng)，然后用自制的儀器測(cè)量出 微小的轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)量結(jié)果驚人的準(zhǔn)確，他測(cè)出 了萬(wàn)有引力的參數(shù)恒量o在卡文迪許的基礎(chǔ) 上可以計(jì)算地球的密度和質(zhì)量。地球重： 6.0x1

5、0 公斤，或者說(shuō)1 3萬(wàn)億萬(wàn)億 磅。卡文迪許 來(lái)自牛頓也不是永遠(yuǎn)都對(duì)。牛頓曾認(rèn)為光 是由微粒組成的，而不是一種波。18 3 0 年，英國(guó)醫(yī)生也是物理學(xué)家的托馬斯楊向 這個(gè)觀點(diǎn)挑戰(zhàn)。他在百葉窗上開(kāi)了一個(gè)小 洞，然后用厚紙片蓋住，再在紙片上戳一個(gè)很小的洞。讓光線透過(guò)，并用一面鏡子反射 透過(guò)的光線。然后他用一個(gè)厚約1 / 3 0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(shuō)明兩束光線可 以像波一樣相互干涉。(§：http>esource.ahedm)棘h汕卩酬州冊(cè)i吐閩1 8 5 1年法國(guó)科學(xué)家傅科當(dāng)眾做了 一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用一根長(zhǎng)2 2 0英尺的鋼絲吊著 一個(gè)6

6、2磅重的頭上帶有鐵筆的鐵球懸掛 在屋頂下，觀測(cè)記錄它的擺動(dòng)軌跡。周圍觀 眾發(fā)現(xiàn)鐘擺每次擺動(dòng)都會(huì)稍稍偏離原軌跡 并發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，無(wú)不驚訝。實(shí)際上這是因?yàn)?房屋在緩緩移動(dòng)o傅科的演示說(shuō)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(shí)針?lè)较颍? 0個(gè)小時(shí)一周期。在南 半球，鐘擺應(yīng)是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而在赤道上將 不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在南極，轉(zhuǎn)動(dòng)周期是2 4小時(shí)。羅伯特密立根來(lái)自 http:/vvvw.jxfyzx. com1 9 0 9年，美國(guó)科 學(xué)家羅伯特密立根開(kāi)始 測(cè)量電流的電荷。他用一 個(gè)香水瓶的噴頭向一個(gè)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(gè)通正電的電板，另 一個(gè)放著通負(fù)電的電

7、板。當(dāng)小油滴通過(guò)空氣時(shí)，就帶有了一些靜電，他們下落的速度可 以通過(guò)改變電板的電壓來(lái)控制o經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí) 驗(yàn)密立根得出結(jié)論：電荷的值是某個(gè)固定的 常量，最小單位就是單個(gè)電子的帶電量。1 9 1 1年，盧瑟福還在曼徹斯特大 學(xué)做放射能實(shí)驗(yàn)時(shí)，原子在人們的印象申就 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(shí)有少量被彈回，盧瑟福計(jì)算出原子并 不是一團(tuán)糊狀物質(zhì)，大部分物質(zhì)集中在一個(gè) 中心小核上，現(xiàn)在叫作核子，電子在它周圍 環(huán)繞。ta.'電子雙棱鏡示意圖 來(lái)自http:/www wanfengdata. c om cn牛頓和托馬斯楊對(duì)光的性質(zhì)研究得 出的結(jié)論都不完全正確o光既不是簡(jiǎn)單的由 微粒構(gòu)成，也不是一種單純的波。2 0世紀(jì) 初，麥克斯普克朗和艾伯特愛(ài)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(shí)驗(yàn)還是證明光是一種波狀 物。經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展的量子學(xué)說(shuō)最終總結(jié)了 兩個(gè)矛盾的真理：光子和亞原子微粒（如電 子、光子等等）是同時(shí)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(shuō)明這一 點(diǎn)?？茖W(xué)家們用電子流代替光束來(lái)解釋這個(gè) 實(shí)驗(yàn)。根據(jù)量子力學(xué)，電粒子流被分為兩