最美丽的十大物理实验

如题所述

米歇尔·傅科钟摆实验:在1851年,法国科学家傅科在巴黎的公众面前展示了一个实验,他使用一根长220英尺的钢丝悬挂一个带有铁笔的62磅重的铁球在屋顶下,记录其摆动的轨迹。令人惊讶的是,观众观察到钟摆的轨迹不断偏离原位并发生旋转,这是因为房屋在缓慢移动。傅科的实验证明了地球围绕地轴的自转。(排名第十)
卢瑟福发现核子实验:1911年,卢瑟福在曼彻斯特大学进行放射能实验时,发现向金箔发射带正电的α粒子时有少量被反弹回来,这使他非常惊讶。卢瑟福推断出原子并非如人们所想象的那样是一种带正电的糊状物质,而是大部分物质集中在一个中心的核上,现在称为核子,电子在它周围环绕。(排名第九)
伽利略的加速度实验:伽利略进一步提炼了他关于物体移动的观点。他设计了一个长6米多,宽3米多的光滑直木板槽,让铜球从木槽顶端沿斜面滑下,并用水钟测量铜球每次下滑的时间,研究它们之间的关系。亚里士多德曾预言滚动球的速度是均匀不变的:铜球滚动两倍的时间就走出两倍的路程。伽利略却证明铜球滚动的路程和时间的平方成比例:两倍的时间里,铜球滚动4倍的距离,因为存在恒定的重力加速度。(排名第八)
古埃及的阿斯旺小镇:在这个小镇上,夏至日正午的阳光直射头顶,物体没有影子,阳光直接射入深水井中。埃拉托色尼是公元前3世纪亚历山大图书馆馆长,他意识到这一信息可以帮助他估计地球的周长。在以后几年里的同一天、同一时间,他在亚历山大测量了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有轻微的倾斜,在垂直方向偏离大约7度角。(排名第七)
卡文迪许扭矩实验:牛顿的万有引力定律是伟大的,但万有引力到底有多大?18世纪末,英国科学家亨利·卡文迪许决定要找出这个引力。他将两边系有小金属球的6英尺木棒用金属线悬吊起来,这个木棒就像哑铃一样。再将两个350磅重的铅球放在相当近的地方,以产生足够的引力让哑铃转动,并扭转金属线。然后用自制的仪器测量出微小的转动。(排名第六)
托马斯·杨的光干涉实验:牛顿认为光是由微粒组成的,而1830年,英国医生、物理学家托马斯·杨用实验来验证这一观点。他在百叶窗上开了一个小洞,然后用厚纸片盖住,再在纸片上戳一个很小的洞。让光线透过,并用一面镜子反射透过的光线。然后他用一个厚约1/30英寸的纸片把这束光从中间分成两束。结果看到了相交的光线和阴影。这说明两束光线可以像波一样相互干涉。这个实验为一个世纪后量子学说的创立起到了至关重要的作用。(排名第五)
牛顿的棱镜分解太阳光:牛顿在1665年毕业于剑桥大学的三一学院,后来因躲避鼠疫在家里呆了两年,后来顺利地得到了工作。当时大家都认为白光是一种纯的没有其它颜色的光(亚里士多德就是这样认为的),而彩色光是一种不知何故发生变化的光。为了验证这个假设,牛顿把一面三棱镜放在阳光下,透过三棱镜,光在墙上被分解为不同颜色,后来我们称作为光谱。人们知道彩虹的五颜六色,但是他们认为那是因为不正常。牛顿的结论是:正是这些红、橙、黄、绿、青、蓝、紫基础色有不同的色谱才形成了表面上颜色单一的白色光,如果你深入地看看,会发现白光是非常美丽的。(排名第四)
罗伯特·米利肯的油滴实验:很早以前,科学家就在研究电。人们知道这种无形的物质可以从天上的闪电中得到,也可以通过摩擦头发得到。1897年,英国物理学家J·J·托马斯已经确立电流是由带负电粒子即电子组成的。1909年美国科学家罗伯特·米利肯开始测量电流的电荷。(排名第三)
伽利略的自由落体实验:在16世纪末,人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落得快,因为伟大的亚里士多德已经这么说了。伽利略,当时在比萨大学数学系任职,他大胆地向公众的观点挑战。著名的比萨斜塔实验已经成为科学中的一个故事:他从斜塔上同时扔下一轻一重的物体,让大家看到两个物体同时落地。伽利略挑战亚里士多德的代价也许是他失去了工作,但他展示的是自然界的本质,而不是人类的权威,科学作出了最后的裁决。(排名第二)
托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验:牛顿和托马斯·杨对光的性质研究得出的结论都不完全正确。光既不是简单的由微粒构成,也不是一种单纯的波。20世纪初,麦克斯·普克朗和阿尔伯特·爱因斯坦分别指出一种叫光子的东西发出光和吸收光。但是其他实验还是证明光是一种波状物。经过几十年发展的量子学说最终总结了两个矛盾的真理:光子和亚原子微粒(如电子、光子等等)是同时具有两种性质的微粒,物理上称它们:波粒二象性。(排名第一)
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