世界十大最美物理實(shí)驗(yàn)

1、世界十大最美物理實(shí)驗(yàn) 排名前十的最美麗的物理實(shí)驗(yàn)，其中大多數(shù)都是我們耳熟能詳?shù)慕?jīng)典之作。所有這些實(shí)驗(yàn)共同之處是他們都僅僅“抓”住了物理學(xué)家眼中“最美麗”的科學(xué)靈魂，這種美麗是一種經(jīng)典：最簡單的儀器和設(shè)備，發(fā)現(xiàn)最根本、最單純的科學(xué)概念，就像是一座座歷史豐碑一樣，人們長久的困惑和含糊頃刻間一掃而空，對自然界的認(rèn)識更加清晰。1、托馬斯·楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉的實(shí)驗(yàn)    牛頓和托馬斯·楊對光的性質(zhì)的研究得出的結(jié)論都不完全的正確。光既不是簡單由粒子構(gòu)成，也不是一種單純的波。20世紀(jì)初，麥克斯·普朗克和阿爾伯特·愛因斯坦分別指出一

2、種叫光子的東西發(fā)出光和吸收光。但是其他實(shí)驗(yàn)還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：波粒二象性。    將托馬斯·楊的雙縫演示改造一下可以很好的說明這一點(diǎn)。科學(xué)家們用電子流代替光束來解釋這個試驗(yàn)。根據(jù)量子力學(xué)，電粒子流被分成兩股，被分的更小的粒子流產(chǎn)生波效應(yīng)，它們互相影響，以致產(chǎn)生象托馬斯·楊的雙縫實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的加強(qiáng)光和陰影。這說明微粒也有波的效應(yīng)。    物理學(xué)世界編輯比特·洛戈斯推測，直到1961年

3、，某一位科學(xué)家才在真實(shí)的世界里做出了這一實(shí)驗(yàn)。2、伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)    在16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的快，因?yàn)閭ゴ蟮膩喞锸慷嗟乱呀?jīng)這么說了。伽利略，當(dāng)時在比薩大學(xué)數(shù)學(xué)系任職，他大膽的向公眾的觀點(diǎn)挑戰(zhàn)。著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為科學(xué)中的一個故事：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。伽利略挑戰(zhàn)亞里士多德的代價也許是他失去工作，但他展示的是自然界的本質(zhì)，而不是人類的權(quán)威，科學(xué)作出了最后的裁決。3、羅伯特·米里肯的油滴實(shí)驗(yàn)    很早以前，科學(xué)家就在研究電。人們知道這種無形的

4、物質(zhì)可以從天上的閃電中獲得，也可以通過摩擦頭發(fā)得到。1897年，英國物理學(xué)家J·J·托馬斯已經(jīng)確立電流是由帶負(fù)電粒子即電子組成。1909年美國科學(xué)家羅伯特·米里肯開始測量電流的電荷。米里肯用一個香水瓶子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接一個電池，讓一邊成為正電板，另一邊成為負(fù)電板。當(dāng)小油滴通過空氣時，就會吸引一些靜電，油滴下落的速度可以通過改變電板間的電壓來控制。    米里肯不斷改變電壓，仔細(xì)觀察每一顆油滴的運(yùn)動。經(jīng)過反復(fù)的研究，米里肯得出結(jié)論：電荷的值是某個固定的常量，最小的單位就是單個電子的帶電量。4、牛

5、頓的棱鏡分解太陽光    埃薩克·牛頓出生那年，伽利略與世長辭。牛頓1665年畢業(yè)于劍橋大學(xué)的三一學(xué)院，后來因躲避鼠疫在家呆了兩年，后來順利地得到了工作。當(dāng)時大家都認(rèn)為白光是一種純的沒有其它顏色的光（亞里士多德就是這樣認(rèn)為的），而彩色光是一種不知何故發(fā)生變化的光。    為了驗(yàn)證這個假設(shè)，牛頓一面三棱鏡放在陽光下，透過三棱鏡，光在墻上分解為不同的顏色，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(rèn)為那是因?yàn)椴徽?。牛頓的結(jié)論是：正是這些紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、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

6、深入地看看，會發(fā)現(xiàn)白光是非常美麗的。5、托馬斯·楊的光干涉實(shí)驗(yàn)    牛頓也不是永遠(yuǎn)都正確的。在多次爭吵后，牛頓讓科學(xué)界接受了這樣的觀點(diǎn)：光是有微粒組成的，而不是一種波。1830年，英國醫(yī)生、物理學(xué)家托馬斯·楊用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一觀點(diǎn)。他在百葉窗上開了一個小洞，讓光線通過，并用一面鏡子反射透過的光線。然后他用一個厚約1/30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。這個實(shí)驗(yàn)為一個世紀(jì)后量子學(xué)的創(chuàng)立起到了至關(guān)重要的作用。6、卡文迪許扭矩試驗(yàn)    牛頓的另一偉大貢獻(xiàn)

7、是他的萬有引力定律，但是萬有引力到底有多大？    18世紀(jì)末，英國科學(xué)家亨利·卡文迪許決定要找出這個引力。他將兩邊系有小金屬球的6英尺木棒用金屬線懸吊起來，這個木棒就像啞鈴一樣。再將兩個350磅重的鉛球放在相當(dāng)近的地方，以產(chǎn)生足夠的引力讓啞鈴轉(zhuǎn)動，并扭動金屬線。然后用自制的儀器測量出微小的轉(zhuǎn)動。    測量的結(jié)果驚人的準(zhǔn)確，他測出了萬有引力恒量的參數(shù)，在此基礎(chǔ)上卡文迪許計(jì)算出地球的密度和質(zhì)量?？ㄎ牡显S的計(jì)算結(jié)果是：地球中6.0×1024千克，或者說是13萬億萬億磅。7、埃拉托色尼測量地球的周長 

8、0;  古埃及一個現(xiàn)名為阿斯旺的小鎮(zhèn)。在這個小鎮(zhèn)上，夏日正午的陽光懸在頭頂：物體沒有影子，陽光直射入深水井中。埃拉托色尼亞是公元前3世紀(jì)亞歷山大圖書館的館長，他意識到這一信息可以幫助他估計(jì)地球的周長，在以后幾年的時間里的同一天、同一時間，他在亞歷山大測量了同一地點(diǎn)的物體的影子。發(fā)現(xiàn)太陽光線有輕微的傾斜，在垂直方向偏離了大約7度角。   剩下的就是幾何學(xué)的問題了。假設(shè)地球是球狀，那么它的圓周應(yīng)該跨越360度。如果兩座城市成7度角，就是7/360的圓周，就是當(dāng)時5000個希臘運(yùn)動場的距離。因此地球的周長就應(yīng)該是25萬個希臘運(yùn)動場。今天，通過航跡測算，我們知道埃拉托色尼

9、的測量誤差僅在5%以內(nèi)。8、伽利略的加速實(shí)驗(yàn)    伽利略繼續(xù)提煉他有關(guān)物體運(yùn)動的觀點(diǎn)。他了一個6米多長、3米多寬的光滑直木板槽。再把這個木板的斜槽固定住，讓銅球從木槽頂端沿斜面滑下，并用水鐘測量銅球每次下滑的時間，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反比：兩倍的時間里，銅球滾動的4倍的距離，因?yàn)榇嬖诤愣ǖ闹亓铀俣取?、盧瑟福發(fā)現(xiàn)核子的實(shí)驗(yàn)    1911年盧瑟福還在曼徹斯特大學(xué)做放射能的實(shí)驗(yàn)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)，中間包含著電子的微粒。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少量被彈回，這是他們非常吃驚。盧瑟福計(jì)算出原子不是一團(tuán)糊狀物質(zhì)，大部分物質(zhì)集中在一個中心小核上，現(xiàn)在叫做核子，電子在它周圍環(huán)繞。10、米歇爾·弗科鐘擺實(shí)驗(yàn)    去年，科學(xué)家們在南極安置一個擺鐘，并觀察它的擺動。他們是在重復(fù)1851年巴黎的一個著名實(shí)驗(yàn)。1851年法國科學(xué)家傅科在公眾面前做了一個著名的實(shí)驗(yàn)，用一根長220英尺的鋼絲將一個62磅重的頭上帶有鐵筆的鐵球懸掛在屋頂下，觀測記錄他前后擺動的