十大最美麗的物理實(shí)驗(yàn)

用最簡單的儀器和設(shè)備，發(fā)現(xiàn)了最根本、最單純的科學(xué)概念。這些實(shí)驗(yàn)“抓”住了物理學(xué)家眼中“最美的”科學(xué)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一掃而空，使人們對自然界的認(rèn)識更加清晰。十大最美麗的物理實(shí)驗(yàn)1.埃拉托色尼測量地球圓周長公元前三世紀(jì)，希臘天文學(xué)家Eratosthenes(公元前276—194）發(fā)現(xiàn)在夏至這一天，太陽直射到賽伊城（今埃及阿斯旺城）的水井中。而在同一天、同一時間，觀察亞歷山大城的物體的影子發(fā)現(xiàn)，太陽光線有輕微的傾斜，在垂直方向偏離大約7度角。假設(shè)地球是球狀，那么它的圓周應(yīng)跨360度。如果兩座城市成7度角，就是7/360的圓周，也就是當(dāng)時5000個希臘運(yùn)動場的距離。因此地球周長應(yīng)該有25萬個希臘運(yùn)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5％以內(nèi)。地球平均半徑：6372.8km

地球周長：40021.2km

地球周長：37500km

2.自由落體實(shí)驗(yàn)兩個不同質(zhì)量的物體從同一高度落下，哪個先落地？亞里士多德（公元前384年—前322年），古希臘斯吉塔拉人，世界古代史上最偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家和教育家之一?！拔矬w下落的速度和重量成正比?！?/p>

伽利略(Galileo，1564-1642)，意大利物理學(xué)家、天文學(xué)家、哲學(xué)家，近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)者。被譽(yù)為是“經(jīng)典物理學(xué)的奠基人”。伽利略當(dāng)時在比薩大學(xué)數(shù)學(xué)系任職。1590年的一天，他將一個重10磅，一個重1磅的鐵球同時拋下，幾乎同時落地。在場的觀眾個個目瞪口呆。這一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了亞里士多德的說法是錯誤的，使統(tǒng)治人們思想長達(dá)2000多年的亞里士多德的學(xué)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(zhì)。著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為科學(xué)史上的經(jīng)典。伽利略做了一個6米多長、3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，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。3.加速度實(shí)驗(yàn)(斜面實(shí)驗(yàn))伽利略的斜面加速度實(shí)驗(yàn)原理圖亞里士多德曾預(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與時間的平方成比例：兩倍的時間里，銅球滾動4倍的距離。伽利略對運(yùn)動基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究并給出了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表達(dá)式。尤其是加速度概念的提出，在力學(xué)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高處，在容器底部焊上一根口徑很細(xì)的管子，用小杯子收集每次下降時由細(xì)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(fù)許多遍，結(jié)果都沒有明顯的差別?！?/p>

4.棱鏡分解太陽光Newton（1643-1727）英國物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家。當(dāng)時大家都認(rèn)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(rèn)為的），而彩色光是一種不知何故發(fā)生了變化的光。從1670年到1672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(rèn)為那是不正常的。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。5.卡文迪許扭矩實(shí)驗(yàn)HenryCavendish（1731-1810）英國科學(xué)家，稱量地球第一人。18世紀(jì)末，亨利·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；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。如圖是卡文迪許使用的裝置圖。萬有引力定律：卡文迪許的計(jì)算結(jié)果是：地球重5.96×1024千克。測量結(jié)果驚人的準(zhǔn)確，他測出了萬有引力常量的參數(shù)：在此基礎(chǔ)上卡文迪許計(jì)算了地球質(zhì)量。姓

名獲獎年代主要貢獻(xiàn)瑞利第三1904研究氣體密度，發(fā)現(xiàn)氮J.J.湯姆遜1906氣體導(dǎo)電的理論和實(shí)驗(yàn)研究盧瑟福1908因放射性研究獲諾貝爾化學(xué)獎W.H.布拉格、W.L.布拉格1915用x射線研究晶體結(jié)構(gòu)巴克拉1917發(fā)現(xiàn)作為元素特征的二次X射線阿斯頓1922因發(fā)明質(zhì)譜儀而獲諾貝爾化學(xué)獎C.T.R.威爾遜1927發(fā)現(xiàn)用蒸汽凝結(jié)的方法顯示帶電粒子的軌跡理查森1928研究熱電子現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)理查森定律查德威克1935發(fā)現(xiàn)中子從卡文迪什實(shí)驗(yàn)室出身的諾貝爾獎獲得者姓

名獲獎年代主要貢獻(xiàn)G.P.湯拇遜1937電子衍射阿普列頓1947上層大氣的物理特性布萊開特1948改進(jìn)威爾遜云室，由此在核物理和宇宙線領(lǐng)域中有新發(fā)現(xiàn)鮑威爾1950照相乳膠探測技術(shù)科克拉夫特、瓦爾頓1951用人工加速原子粒子實(shí)現(xiàn)原子核嬗變泡魯茲、肯德紐1962用X射線分析大分子蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，獲諾貝爾化學(xué)獎克利克、瓦森、維爾京斯1962發(fā)現(xiàn)去氧核糖核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)，獲生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎從卡文迪什實(shí)驗(yàn)室出身的諾貝爾獎獲得者姓

名獲獎年代主要貢獻(xiàn)克利克、瓦森、維爾京斯1962發(fā)現(xiàn)去氧核糖核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)，獲生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎約瑟夫遜1973發(fā)現(xiàn)約瑟夫森效應(yīng)賴爾1974射電天文學(xué)赫維賽1974發(fā)現(xiàn)脈沖星莫特1977磁性與無規(guī)系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)從卡文迪什實(shí)驗(yàn)室出身的諾貝爾獎獲得者6.光的干涉實(shí)驗(yàn)ThomasYoung(1773-1829)英國醫(yī)生、物理學(xué)家，光的波動說的奠基人之一。水波干涉肥皂泡蜻蜓的翅膀7.鐘擺實(shí)驗(yàn)

1851年，法國科學(xué)家傅科在巴黎國葬院做了一個實(shí)驗(yàn)，用一根長220英尺（67米）的鋼絲吊著一個62磅重（28千克）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。傅科擺觀眾發(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(shí)際上這是因?yàn)榉课菰诰従徱苿?。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，30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。在兩個極點(diǎn)，轉(zhuǎn)動周期是24小時。北京天文臺里的傅科擺8.油滴實(shí)驗(yàn)8.油滴實(shí)驗(yàn)

1909年，美國科學(xué)家羅伯特·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(shí)驗(yàn)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。Millikan（1868-1953）密立根在諾貝爾獎頒獎典禮上，表示他的計(jì)算值等于1.5924(17)x10?19庫侖。到2006年為止，已知基本電荷值為1.60217653(14)x10?19庫侖。9.α粒子散射實(shí)驗(yàn)1911年，盧瑟福還在曼徹斯特大學(xué)做放射能實(shí)驗(yàn)時，原子(atom)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，這使他們非常吃驚。盧瑟福計(jì)算出原子并不是團(tuán)糊狀物質(zhì)，大部分物質(zhì)集中在一個中心小核上，現(xiàn)在叫做原子核，電子在它周圍環(huán)繞。放射源金箔熒光屏顯微鏡粒子Rutherford（1871-1937）

被公認(rèn)為是二十世紀(jì)最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，在放射性和原子結(jié)構(gòu)等方面，都做出了重大的貢獻(xiàn)。他被稱為近代原子核物理之父。

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