十大最美麗的物理實驗

1、十大最美麗的物理實驗 用最簡單的儀器和設備，發(fā)現(xiàn)了用最簡單的儀器和設備，發(fā)現(xiàn)了最根本、最單純的科學概念。這些實最根本、最單純的科學概念。這些實驗驗“抓抓”住了物理學家眼中住了物理學家眼中“最美的最美的”科學之魂，就像是一座座歷史豐碑一科學之魂，就像是一座座歷史豐碑一樣，把人們長久的困惑和含糊頃刻間樣，把人們長久的困惑和含糊頃刻間一掃而空，使人們對自然界的認識更一掃而空，使人們對自然界的認識更加清晰。加清晰。十大最美麗的物理實驗1. 埃拉托色尼測量地球圓周長埃拉托色尼測量地球圓周長十大最美麗的物理實驗 公元前三世紀，希臘天公元前三世紀，希臘天文學家文學家Eratosthenes(公元公元前前27

2、6194）發(fā)現(xiàn)在夏至這）發(fā)現(xiàn)在夏至這一天，太陽直射到賽伊城一天，太陽直射到賽伊城（今埃及阿斯旺城）的水井（今埃及阿斯旺城）的水井中。而在同一天、同一時間，中。而在同一天、同一時間，觀察亞歷山大城的物體的影觀察亞歷山大城的物體的影子發(fā)現(xiàn)，太陽光線有輕微的子發(fā)現(xiàn)，太陽光線有輕微的傾斜，在垂直方向偏離大約傾斜，在垂直方向偏離大約7度角。度角。十大最美麗的物理實驗 假設地球是球狀，那么它的圓周應跨假設地球是球狀，那么它的圓周應跨360度。如果兩度。如果兩座城市成座城市成7度角，就是度角，就是7/360的圓周，也就是當時的圓周，也就是當時5000個個希臘運動場的距離。因此地球周長應該有希臘運動場的距離。

3、因此地球周長應該有25萬個希臘運萬個希臘運動場長。今天，通過航跡測算，我們驚嘆埃拉托色尼的測動場長。今天，通過航跡測算，我們驚嘆埃拉托色尼的測量誤差僅僅在量誤差僅僅在5以內。以內。地球平均半徑：地球平均半徑：6372.8km 地球周長：地球周長：40021.2km 地球周長：地球周長：37500km十大最美麗的物理實驗2. 自由落體實驗自由落體實驗 兩個不同質量的物體從同一高度落下，哪個先落地？兩個不同質量的物體從同一高度落下，哪個先落地？ 亞里士多德（公元前亞里士多德（公元前384年年前前322年），古希臘年），古希臘斯吉塔拉人，世界古代史上最偉大的哲學家、科學家和斯吉塔拉人，世界古代史上最

4、偉大的哲學家、科學家和教育家之一。教育家之一。 “物體下落的速度和重量成正比。物體下落的速度和重量成正比。” 十大最美麗的物理實驗 伽利略伽利略(Galileo ，1564-1642)，意大利物理學意大利物理學家、天文學家、哲學家，近代實驗科學的先驅者。家、天文學家、哲學家，近代實驗科學的先驅者。被譽為是被譽為是“經典物理學的奠基人經典物理學的奠基人”。 十大最美麗的物理實驗 伽利略當時在比薩大學數(shù)學系伽利略當時在比薩大學數(shù)學系任職。任職。1590年的一天，他將一個重年的一天，他將一個重10磅，一個重磅，一個重1磅的鐵球同時拋下，磅的鐵球同時拋下，幾乎同時落地幾乎同時落地 。在場的觀眾個個目。

5、在場的觀眾個個目瞪口呆。這一實驗驗證了亞里士多瞪口呆。這一實驗驗證了亞里士多德的說法是錯誤的，使統(tǒng)治人們思德的說法是錯誤的，使統(tǒng)治人們思想長達想長達2000多年的亞里士多德的學多年的亞里士多德的學說第一次發(fā)生動搖。伽利略對亞里說第一次發(fā)生動搖。伽利略對亞里士多德的挑戰(zhàn)展示了自然界的本質。士多德的挑戰(zhàn)展示了自然界的本質。著名的比薩斜塔實驗已經成為科學著名的比薩斜塔實驗已經成為科學史上的經典。史上的經典。十大最美麗的物理實驗 伽利略做了一個伽利略做了一個6米多長、米多長、3米多寬的光滑直木板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槽。再把這個木板槽傾斜固定，讓銅球從木槽頂端

6、沿斜面滑下，并用水鐘測量銅球每次下滑的時間，研究斜面滑下，并用水鐘測量銅球每次下滑的時間，研究它們之間的關系。它們之間的關系。 3.加速度實驗加速度實驗(斜面實驗斜面實驗) 伽利略的斜面加速度實驗原理圖伽利略的斜面加速度實驗原理圖十大最美麗的物理實驗 亞里士多德曾預言滾動球的速度是均勻不變的；亞里士多德曾預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與時間的平方成比例：兩倍的時間明銅球滾動的路程與時間的平方成比例：兩倍的時間里，銅球滾動里，銅球滾動4倍的距離。伽利略對運動基本概念，倍的距離。伽利略對運動

7、基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究并給出了包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究并給出了嚴格的數(shù)學表達式。尤其是加速度概念的提出，在力嚴格的數(shù)學表達式。尤其是加速度概念的提出，在力學史上是一個里程碑。學史上是一個里程碑。 “為了測量時間，我們把一只盛水的大容器置于為了測量時間，我們把一只盛水的大容器置于高處，在容器底部焊上一根口徑很細的管子，用小杯高處，在容器底部焊上一根口徑很細的管子，用小杯子收集每次下降時由細管流出的水，不管是全程還是子收集每次下降時由細管流出的水，不管是全程還是全程的一部分，都可收集到。然后用極精密的天平稱全程的一部分，都可收集到。然后用極精密的天平稱水的重

8、量；這些水重之差和比值就給出時間之差和比水的重量；這些水重之差和比值就給出時間之差和比值。精確度如此之高，以至于重復許多遍，結果都沒值。精確度如此之高，以至于重復許多遍，結果都沒有明顯的差別。有明顯的差別。” 十大最美麗的物理實驗4. 棱鏡分解太陽光棱鏡分解太陽光 Newton（1643-1727）英國物理學家、天文學家、數(shù)學家。英國物理學家、天文學家、數(shù)學家。 當時大家都認為白光是一種純的、沒有其他顏色的當時大家都認為白光是一種純的、沒有其他顏色的光（亞里士多德就是這樣認為的），而彩色光是一種不光（亞里士多德就是這樣認為的），而彩色光是一種不知何故發(fā)生了變化的光。知何故發(fā)生了變化的光。十大最

9、美麗的物理實驗 從從1670年到年到1672年，牛頓研究了光的折射。他把一年，牛頓研究了光的折射。他把一面三棱鏡放在陽光下，透過三棱鏡，墻上出現(xiàn)不同顏色的面三棱鏡放在陽光下，透過三棱鏡，墻上出現(xiàn)不同顏色的光帶，后來我們稱作為光譜。人們知道彩虹由七種顏色組光帶，后來我們稱作為光譜。人們知道彩虹由七種顏色組成，但是大家認為那是不正常的。牛頓的結論是：正是這成，但是大家認為那是不正常的。牛頓的結論是：正是這些些紅紅、橙橙、黃黃、綠綠、青青、藍藍、紫紫基礎色有不同的色譜才形基礎色有不同的色譜才形成了表面上顏色單一的白色光。成了表面上顏色單一的白色光。十大最美麗的物理實驗5. 卡文迪許扭矩實驗卡文迪許扭

10、矩實驗 Henry Cavendish（1731-1810）英國科學家，稱量地球第一人。英國科學家，稱量地球第一人。 十大最美麗的物理實驗 18世紀末，亨利世紀末，亨利卡文迪許將兩邊系有小金屬球的卡文迪許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；英尺木棒用金屬線懸吊起來，這個木棒就像啞鈴一樣；再將兩個再將兩個350磅重的鉛球放在相當近的地方，以產生足夠磅重的鉛球放在相當近的地方，以產生足夠的引力讓啞鈴轉動，并扭動金屬線。然后用自制的儀器的引力讓啞鈴轉動，并扭動金屬線。然后用自制的儀器測量出微小的轉動。如圖是卡文迪許使用的裝置圖。測量出微小的轉動。如圖是卡文迪許使用的

11、裝置圖。十大最美麗的物理實驗2rmmGF GgRM22RMGg 萬有引力定律：萬有引力定律：G卡文迪許的計算結果是：地球重卡文迪許的計算結果是：地球重 5.961024 千克。千克。 測量結果驚人的準確，他測出了萬有引力常量的參數(shù)：測量結果驚人的準確，他測出了萬有引力常量的參數(shù)：在此基礎上卡文迪許計算了地球質量。在此基礎上卡文迪許計算了地球質量。-11106.754G-11106.67G十大最美麗的物理實驗姓姓名名獲獎年代獲獎年代主要貢獻主要貢獻瑞利第三瑞利第三1904研究氣體密度，發(fā)現(xiàn)氮研究氣體密度，發(fā)現(xiàn)氮J.J.湯姆遜湯姆遜1906氣體導電的理論和實驗研究氣體導電的理論和實驗研究盧瑟福盧瑟

12、福1908因放射性研究獲諾貝爾化學獎因放射性研究獲諾貝爾化學獎W.H.布拉格、布拉格、W.L.布拉格布拉格1915用用x射線研究晶體結構射線研究晶體結構巴克拉巴克拉1917發(fā)現(xiàn)作為元素特征的二次發(fā)現(xiàn)作為元素特征的二次X射線射線阿斯頓阿斯頓1922因發(fā)明質譜儀而獲諾貝爾化學獎因發(fā)明質譜儀而獲諾貝爾化學獎C.T.R.威爾遜威爾遜1927發(fā)現(xiàn)用蒸汽凝結的方法顯示帶電粒子的軌跡發(fā)現(xiàn)用蒸汽凝結的方法顯示帶電粒子的軌跡理查森理查森1928研究熱電子現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)理查森定律研究熱電子現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)理查森定律查德威克查德威克1935發(fā)現(xiàn)中子發(fā)現(xiàn)中子從卡文迪什實驗室出身的諾貝爾獎獲得者從卡文迪什實驗室出身的諾貝爾獎獲得

13、者 十大最美麗的物理實驗姓姓名名獲獎年代獲獎年代主要貢獻主要貢獻G.P.湯拇遜湯拇遜1937電子衍射電子衍射阿普列頓阿普列頓1947上層大氣的物理特性上層大氣的物理特性布萊開特布萊開特1948改進威爾遜云室，由此在核物理和宇宙線改進威爾遜云室，由此在核物理和宇宙線領域中有新發(fā)現(xiàn)領域中有新發(fā)現(xiàn)鮑威爾鮑威爾1950照相乳膠探測技術照相乳膠探測技術科克拉夫特、瓦科克拉夫特、瓦爾頓爾頓1951用人工加速原子粒子實現(xiàn)原子核嬗變用人工加速原子粒子實現(xiàn)原子核嬗變泡魯茲、肯德紐泡魯茲、肯德紐1962用用X射線分析大分子蛋白質的結構，獲諾射線分析大分子蛋白質的結構，獲諾貝爾化學獎貝爾化學獎克利克、瓦森、克利克、

14、瓦森、維爾京斯維爾京斯1962發(fā)現(xiàn)去氧核糖核酸的雙螺旋結構，獲生理發(fā)現(xiàn)去氧核糖核酸的雙螺旋結構，獲生理學或醫(yī)學獎學或醫(yī)學獎從卡文迪什實驗室出身的諾貝爾獎獲得者從卡文迪什實驗室出身的諾貝爾獎獲得者十大最美麗的物理實驗姓姓名名獲獎年代獲獎年代主要貢獻主要貢獻克利克、瓦森、克利克、瓦森、維爾京斯維爾京斯1962發(fā)現(xiàn)去氧核糖核酸的雙螺旋結構，獲生發(fā)現(xiàn)去氧核糖核酸的雙螺旋結構，獲生理學或醫(yī)學獎理學或醫(yī)學獎約瑟夫遜約瑟夫遜1973發(fā)現(xiàn)約瑟夫森效應發(fā)現(xiàn)約瑟夫森效應賴爾賴爾1974射電天文學射電天文學赫維賽赫維賽1974發(fā)現(xiàn)脈沖星發(fā)現(xiàn)脈沖星莫特莫特1977磁性與無規(guī)系統(tǒng)的電子結構磁性與無規(guī)系統(tǒng)的電子結構從卡文

15、迪什實驗室出身的諾貝爾獎獲得者從卡文迪什實驗室出身的諾貝爾獎獲得者十大最美麗的物理實驗6.光的干涉實驗光的干涉實驗 Thomas Young(1773-1829)英國醫(yī)生、物理學家，光的波動說的奠基人之一。英國醫(yī)生、物理學家，光的波動說的奠基人之一。 十大最美麗的物理實驗水波干涉水波干涉十大最美麗的物理實驗十大最美麗的物理實驗肥皂泡肥皂泡蜻蜓的翅膀蜻蜓的翅膀十大最美麗的物理實驗7. 鐘擺實驗鐘擺實驗 1851年，法國科學家傅科在巴黎國葬院做了一個實年，法國科學家傅科在巴黎國葬院做了一個實驗，用一根長驗，用一根長220英尺（英尺（67米）的鋼絲吊著一個米）的鋼絲吊著一個62磅重磅重（28千克）的

16、頭上帶有鐵筆的鐵球懸掛在屋頂下，觀測千克）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。記錄它的擺動軌跡。傅科擺傅科擺 十大最美麗的物理實驗 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)生旋轉時，無不驚訝。實際上這是因為房屋在緩緩移動。旋轉時，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。傅科的演示說明地球是在圍繞地軸旋轉。 在巴黎的緯度上，鐘擺的軌跡是順時針方向，在巴黎的緯度上，鐘擺的軌跡是順時針方向，30個個小時一周期。在南半球，鐘擺應是逆時針轉動，而在赤小時一周期。在南半球，鐘擺應是逆時針轉動，而在赤道上將

17、不會轉動。在兩個極點，轉動周期是道上將不會轉動。在兩個極點，轉動周期是24小時。小時。十大最美麗的物理實驗北京天文臺里的傅科擺北京天文臺里的傅科擺十大最美麗的物理實驗8. 油滴實驗油滴實驗 十大最美麗的物理實驗8. 油滴實驗油滴實驗 1909年，美國科學家羅伯特年，美國科學家羅伯特密立根開始測量電荷的電量。他用密立根開始測量電荷的電量。他用一個香水瓶的噴頭向一個透明的小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，另部分別放有一個通正電的電板，另一個放著通負電的電板。當小油滴一個放著通負電的電板。當小油滴通過空氣時，就帶有

18、了一些靜電，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他們下落的速度可以通過改變電板的電壓來控制。經過反復實驗密立的電壓來控制。經過反復實驗密立根得出結論：電荷的值是某個固定根得出結論：電荷的值是某個固定的常量，最小單位就是單個電子的的常量，最小單位就是單個電子的帶電量。帶電量。Millikan（1868-1953） 十大最美麗的物理實驗 密立根在諾貝爾獎頒獎典禮上，表示他的計算值等于密立根在諾貝爾獎頒獎典禮上，表示他的計算值等于1.5924(17) x 1019庫侖。到庫侖。到2006年為止，已知基本電荷值年為止，已知基本電荷值為為1.60217653(14) x 1019庫侖。庫侖。十大最美麗的物理實驗9. 粒子散射實驗粒子散射實驗 1911年，盧瑟福還在曼徹斯特大學做放射能實驗時，年，盧瑟福還在曼徹斯特大學做放射能實驗時，原子原子(atom)在人們的印象中就好像是在人們的印象中就好像是“葡萄干布丁葡萄干布丁”，大量正電荷聚集的糊狀物質，中間包含著電子微粒。但大量正電荷聚集的糊狀物質，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。盧瑟福計算出原時有少量被彈回，這使