物理學(xué)史上著名實驗

物理實驗的重要性理論上美妙的假設(shè)或推理，要成為被公認的物理規(guī)律，必須有實驗結(jié)果的驗證。物理學(xué)理論還有一定的相對獨立性，理論物理學(xué)用邏輯推理的方法有過許多預(yù)言，也發(fā)現(xiàn)過不少新的規(guī)律和定理，但是，即使最嚴謹?shù)睦碚撘脖仨毻ㄟ^實驗的檢驗，才能得到證實公認。（例如當(dāng)時相對論的發(fā)表，并不被人們認可，后來通過一系列實驗才證實。）第一頁，共21頁。物理實驗的重要性，千言萬語也說不完，還是讓我們來走進物理學(xué)歷史，領(lǐng)略那些經(jīng)典實驗的魅力。第二頁，共21頁。埃拉托色尼測量地球圓周埃拉托色尼（公元前275年-193），生于希臘，在雅典接受了良好的教育，博學(xué)多才，后來成為了世界上第一個測出地球圓周的人。（古代文明中只有古希臘人認識到地球是球體。）夏至日，他在西恩納附近找到一口井，正好是陽光直射入井的時候，與此同時，他在亞歷山大里亞選擇了一個很高的方尖塔作參照，并測量了夏至日那天塔的陰影長度，這樣他就可以量出直立的方尖塔和太陽光射線之間的角度。（角度的計算）第三頁，共21頁。第四頁，共21頁。m古希臘文明的一個縮影。難度系數(shù)：☆☆☆☆☆歷史價值：☆☆☆☆☆第五頁，共21頁。伽利略的自由落體實驗在16世紀(jì)末,人人都認為重量大的物體比重量小的物體下落的快因為偉大的亞里士多德是這么說的。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。他向世人展示尊重科學(xué)而不畏權(quán)威的可貴精神。第六頁，共21頁。開啟了實驗物理的先河；用實驗結(jié)果打破了當(dāng)時人們的常識，結(jié)束了亞里斯多德的錯誤結(jié)論。難度系數(shù)：☆☆☆☆☆歷史價值：☆☆☆☆☆第七頁，共21頁?？ㄎ牡显S扭秤實驗卡文迪許用兩個質(zhì)量一樣的鉛球分別放在扭秤的兩端。扭秤中間用一根韌性很好的鋼絲系在支架上，鋼絲上有個小鏡子。用準(zhǔn)直的細光束照射鏡子，細光束反射到一個很遠的地方，標(biāo)記下此時細光束所在的點。用兩個質(zhì)量一樣的鉛球同時分別吸引扭秤上的兩個鉛球。由于萬有引力作用。扭秤微微偏轉(zhuǎn)。但細光束所反射的遠點卻移動了較大的距離。他用此計算出了萬有引力公式中的常數(shù)G。此實驗的巧妙之處在于將微弱的力的作用進行了放大。第八頁，共21頁?？ㄎ牡显S扭稱第九頁，共21頁。先測出銀絲扭轉(zhuǎn)常數(shù)a,大鉛球質(zhì)量M，小鉛球質(zhì)量為m。大球與小球球心距為r,測出銀絲扭轉(zhuǎn)角度F=a第十頁，共21頁。運用了將微小放大的思想；計算出了萬有引力常數(shù)G，從而得出了地球質(zhì)量。難度系數(shù)：☆☆☆☆☆歷史價值：☆☆☆☆☆第十一頁，共21頁。密立根油滴實驗油滴實驗（Oil-dropexperiment），是美國芝加哥大學(xué)物理學(xué)家羅伯特·安德魯·密立根及其學(xué)生哈維·福萊柴爾（HarveyFletcher）在1909年所進行的一項物理學(xué)實驗，并使羅伯特·密立根獲得1923年的獲得諾貝爾物理學(xué)獎。此實驗的目的是要測量單一電子的電荷。方法主要是平衡重力與電力，使油滴懸浮于兩片金屬電極之間。并根據(jù)已知的電場強度，計算出整顆油滴的總電荷量。重復(fù)對許多油滴進行實驗之后，密立根發(fā)現(xiàn)所有油滴的總電荷值皆為同一數(shù)字的倍數(shù)，因此認定此數(shù)值為單一電子的電荷e。第十二頁，共21頁。第十三頁，共21頁。油滴過小，不能直接測量其重力，需要用運動學(xué)模型間接求出。測出了元電荷的帶電量e;為量子化理論誕生提供了思想?yún)⒖肌ｋy度系數(shù)：☆☆☆☆☆歷史價值：☆☆☆☆☆第十四頁，共21頁。托馬斯·楊的光干涉試驗1801年，英國物理學(xué)家托馬斯·楊(1773—1829)在實驗室里成功地觀察到了光的干涉．兩列或幾列光波在空間相遇時相互疊加，在某些區(qū)域始終加強，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強弱分布的現(xiàn)象。[1-2]（當(dāng)年托馬斯·楊利用雙孔之前加一小孔S，再根據(jù)惠更斯原理，從而獲得相干光）兩小孔間距和單孔到雙縫的距離有嚴格的限制的。第十五頁，共21頁。證明了光具有波動性。為光具有波粒二象性奠定了基礎(chǔ)。提供了獲得相干光的一種方法。難度系數(shù)：☆☆☆☆☆歷史價值：☆☆☆☆☆第十六頁，共21頁。托馬斯·楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉試驗在德布羅意提出物質(zhì)波的理論后，有許多科學(xué)家就開始尋找實驗方法來驗證。由加速電場計算出電子束動量和由晶體光柵上衍射極大值與波長λ間的關(guān)系計算出λ，驗證了德布略意關(guān)于P、λ間的假設(shè)關(guān)系成立，最終使德布羅意假設(shè)被公認為理論.（v<<c),第十七頁，共21頁。第十八頁，共21頁。與兩個做比較，來驗證物質(zhì)波是否成立。為波粒二象性適用范圍推廣到其它粒子奠定了基礎(chǔ)。難度系數(shù)：☆☆☆☆☆歷史價