十大最美丽的物理实验

1、十大最美丽的物理实验 用最简单的仪器和设备，发现了用最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念。这些实最根本、最单纯的科学概念。这些实验验“抓抓”住了物理学家眼中住了物理学家眼中“最美的最美的”科学之魂，就像是一座座历史丰碑一科学之魂，就像是一座座历史丰碑一样，把人们长久的困惑和含糊顷刻间样，把人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，使人们对自然界的认识更一扫而空，使人们对自然界的认识更加清晰。加清晰。十大最美丽的物理实验1. 埃拉托色尼测量地球圆周长埃拉托色尼测量地球圆周长十大最美丽的物理实验 公元前三世纪，希腊天公元前三世纪，希腊天文学家文学家Eratosthenes(公元公元前前27

2、6194）发现在夏至这）发现在夏至这一天，太阳直射到赛伊城一天，太阳直射到赛伊城（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、同一时间，中。而在同一天、同一时间，观察亚历山大城的物体的影观察亚历山大城的物体的影子发现，太阳光线有轻微的子发现，太阳光线有轻微的倾斜，在垂直方向偏离大约倾斜，在垂直方向偏离大约7度角。度角。十大最美丽的物理实验 假设地球是球状，那么它的圆周应跨假设地球是球状，那么它的圆周应跨360度。如果两度。如果两座城市成座城市成7度角，就是度角，就是7/360的圆周，也就是当时的圆周，也就是当时5000个个希腊运动场的距离。因此地球周长应该有希腊运动场的距离。

3、因此地球周长应该有25万个希腊运万个希腊运动场长。今天，通过航迹测算，我们惊叹埃拉托色尼的测动场长。今天，通过航迹测算，我们惊叹埃拉托色尼的测量误差仅仅在量误差仅仅在5以内。以内。地球平均半径：地球平均半径：6372.8km 地球周长：地球周长：40021.2km 地球周长：地球周长：37500km十大最美丽的物理实验2. 自由落体实验自由落体实验 两个不同质量的物体从同一高度落下，哪个先落地？两个不同质量的物体从同一高度落下，哪个先落地？ 亚里士多德（公元前亚里士多德（公元前384年年前前322年），古希腊年），古希腊斯吉塔拉人，世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和斯吉塔拉人，世界古代史上最

4、伟大的哲学家、科学家和教育家之一。教育家之一。 “物体下落的速度和重量成正比。物体下落的速度和重量成正比。” 十大最美丽的物理实验 伽利略伽利略(Galileo ，1564-1642)，意大利物理学意大利物理学家、天文学家、哲学家，近代实验科学的先驱者。家、天文学家、哲学家，近代实验科学的先驱者。被誉为是被誉为是“经典物理学的奠基人经典物理学的奠基人”。 十大最美丽的物理实验 伽利略当时在比萨大学数学系伽利略当时在比萨大学数学系任职。任职。1590年的一天，他将一个重年的一天，他将一个重10磅，一个重磅，一个重1磅的铁球同时抛下，磅的铁球同时抛下，几乎同时落地几乎同时落地 。在场的观众个个目。

5、在场的观众个个目瞪口呆。这一实验验证了亚里士多瞪口呆。这一实验验证了亚里士多德的说法是错误的，使统治人们思德的说法是错误的，使统治人们思想长达想长达2000多年的亚里士多德的学多年的亚里士多德的学说第一次发生动摇。伽利略对亚里说第一次发生动摇。伽利略对亚里士多德的挑战展示了自然界的本质。士多德的挑战展示了自然界的本质。著名的比萨斜塔实验已经成为科学著名的比萨斜塔实验已经成为科学史上的经典。史上的经典。十大最美丽的物理实验 伽利略做了一个伽利略做了一个6米多长、米多长、3米多宽的光滑直木板米多宽的光滑直木板槽。再把这个木板槽倾斜固定，让铜球从木槽顶端沿槽。再把这个木板槽倾斜固定，让铜球从木槽顶端

6、沿斜面滑下，并用水钟测量铜球每次下滑的时间，研究斜面滑下，并用水钟测量铜球每次下滑的时间，研究它们之间的关系。它们之间的关系。 3.加速度实验加速度实验(斜面实验斜面实验) 伽利略的斜面加速度实验原理图伽利略的斜面加速度实验原理图十大最美丽的物理实验 亚里士多德曾预言滚动球的速度是均匀不变的；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与时间的平方成比例：两倍的时间明铜球滚动的路程与时间的平方成比例：两倍的时间里，铜球滚动里，铜球滚动4倍的距离。伽利略对运动基本概念，倍的距离。伽利略对运动

7、基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。尤其是加速度概念的提出，在力严格的数学表达式。尤其是加速度概念的提出，在力学史上是一个里程碑。学史上是一个里程碑。 “为了测量时间，我们把一只盛水的大容器置于为了测量时间，我们把一只盛水的大容器置于高处，在容器底部焊上一根口径很细的管子，用小杯高处，在容器底部焊上一根口径很细的管子，用小杯子收集每次下降时由细管流出的水，不管是全程还是子收集每次下降时由细管流出的水，不管是全程还是全程的一部分，都可收集到。然后用极精密的天平称全程的一部分，都可收集到。然后用极精密的天平称水的重

8、量；这些水重之差和比值就给出时间之差和比水的重量；这些水重之差和比值就给出时间之差和比值。精确度如此之高，以至于重复许多遍，结果都没值。精确度如此之高，以至于重复许多遍，结果都没有明显的差别。有明显的差别。” 十大最美丽的物理实验4. 棱镜分解太阳光棱镜分解太阳光 Newton（1643-1727）英国物理学家、天文学家、数学家。英国物理学家、天文学家、数学家。 当时大家都认为白光是一种纯的、没有其他颜色的当时大家都认为白光是一种纯的、没有其他颜色的光（亚里士多德就是这样认为的），而彩色光是一种不光（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了变化的光。知何故发生了变化的光。十大最

9、美丽的物理实验 从从1670年到年到1672年，牛顿研究了光的折射。他把一年，牛顿研究了光的折射。他把一面三棱镜放在阳光下，透过三棱镜，墙上出现不同颜色的面三棱镜放在阳光下，透过三棱镜，墙上出现不同颜色的光带，后来我们称作为光谱。人们知道彩虹由七种颜色组光带，后来我们称作为光谱。人们知道彩虹由七种颜色组成，但是大家认为那是不正常的。牛顿的结论是：正是这成，但是大家认为那是不正常的。牛顿的结论是：正是这些些红红、橙橙、黄黄、绿绿、青青、蓝蓝、紫紫基础色有不同的色谱才形基础色有不同的色谱才形成了表面上颜色单一的白色光。成了表面上颜色单一的白色光。十大最美丽的物理实验5. 卡文迪许扭矩实验卡文迪许扭

10、矩实验 Henry Cavendish（1731-1810）英国科学家，称量地球第一人。英国科学家，称量地球第一人。 十大最美丽的物理实验 18世纪末，亨利世纪末，亨利卡文迪许将两边系有小金属球的卡文迪许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；英尺木棒用金属线悬吊起来，这个木棒就像哑铃一样；再将两个再将两个350磅重的铅球放在相当近的地方，以产生足够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，并扭动金属线。然后用自制的仪器的引力让哑铃转动，并扭动金属线。然后用自制的仪器测量出微小的转动。如图是卡文迪许使用的装置图。测量出微小的转动。如图是卡文迪许使用的

11、装置图。十大最美丽的物理实验2rmmGF GgRM22RMGg 万有引力定律：万有引力定律：G卡文迪许的计算结果是：地球重卡文迪许的计算结果是：地球重 5.961024 千克。千克。 测量结果惊人的准确，他测出了万有引力常量的参数：测量结果惊人的准确，他测出了万有引力常量的参数：在此基础上卡文迪许计算了地球质量。在此基础上卡文迪许计算了地球质量。-11106.754G-11106.67G十大最美丽的物理实验姓姓名名获奖年代获奖年代主要贡献主要贡献瑞利第三瑞利第三1904研究气体密度，发现氮研究气体密度，发现氮J.J.汤姆逊汤姆逊1906气体导电的理论和实验研究气体导电的理论和实验研究卢瑟福卢瑟

12、福1908因放射性研究获诺贝尔化学奖因放射性研究获诺贝尔化学奖W.H.布拉格、布拉格、W.L.布拉格布拉格1915用用x射线研究晶体结构射线研究晶体结构巴克拉巴克拉1917发现作为元素特征的二次发现作为元素特征的二次X射线射线阿斯顿阿斯顿1922因发明质谱仪而获诺贝尔化学奖因发明质谱仪而获诺贝尔化学奖C.T.R.威尔逊威尔逊1927发现用蒸汽凝结的方法显示带电粒子的轨迹发现用蒸汽凝结的方法显示带电粒子的轨迹理查森理查森1928研究热电子现象，发现理查森定律研究热电子现象，发现理查森定律查德威克查德威克1935发现中子发现中子从卡文迪什实验室出身的诺贝尔奖获得者从卡文迪什实验室出身的诺贝尔奖获得

13、者 十大最美丽的物理实验姓姓名名获奖年代获奖年代主要贡献主要贡献G.P.汤拇逊汤拇逊1937电子衍射电子衍射阿普列顿阿普列顿1947上层大气的物理特性上层大气的物理特性布莱开特布莱开特1948改进威尔逊云室，由此在核物理和宇宙线改进威尔逊云室，由此在核物理和宇宙线领域中有新发现领域中有新发现鲍威尔鲍威尔1950照相乳胶探测技术照相乳胶探测技术科克拉夫特、瓦科克拉夫特、瓦尔顿尔顿1951用人工加速原子粒子实现原子核嬗变用人工加速原子粒子实现原子核嬗变泡鲁兹、肯德纽泡鲁兹、肯德纽1962用用X射线分析大分子蛋白质的结构，获诺射线分析大分子蛋白质的结构，获诺贝尔化学奖贝尔化学奖克利克、瓦森、克利克、

14、瓦森、维尔京斯维尔京斯1962发现去氧核糖核酸的双螺旋结构，获生理发现去氧核糖核酸的双螺旋结构，获生理学或医学奖学或医学奖从卡文迪什实验室出身的诺贝尔奖获得者从卡文迪什实验室出身的诺贝尔奖获得者十大最美丽的物理实验姓姓名名获奖年代获奖年代主要贡献主要贡献克利克、瓦森、克利克、瓦森、维尔京斯维尔京斯1962发现去氧核糖核酸的双螺旋结构，获生发现去氧核糖核酸的双螺旋结构，获生理学或医学奖理学或医学奖约瑟夫逊约瑟夫逊1973发现约瑟夫森效应发现约瑟夫森效应赖尔赖尔1974射电天文学射电天文学赫维赛赫维赛1974发现脉冲星发现脉冲星莫特莫特1977磁性与无规系统的电子结构磁性与无规系统的电子结构从卡文

15、迪什实验室出身的诺贝尔奖获得者从卡文迪什实验室出身的诺贝尔奖获得者十大最美丽的物理实验6.光的干涉实验光的干涉实验 Thomas Young(1773-1829)英国医生、物理学家，光的波动说的奠基人之一。英国医生、物理学家，光的波动说的奠基人之一。 十大最美丽的物理实验水波干涉水波干涉十大最美丽的物理实验十大最美丽的物理实验肥皂泡肥皂泡蜻蜓的翅膀蜻蜓的翅膀十大最美丽的物理实验7. 钟摆实验钟摆实验 1851年，法国科学家傅科在巴黎国葬院做了一个实年，法国科学家傅科在巴黎国葬院做了一个实验，用一根长验，用一根长220英尺（英尺（67米）的钢丝吊着一个米）的钢丝吊着一个62磅重磅重（28千克）的

16、头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下，观测千克）的头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下，观测记录它的摆动轨迹。记录它的摆动轨迹。傅科摆傅科摆 十大最美丽的物理实验 观众发现钟摆每次摆动都会稍稍偏离原轨迹并发生观众发现钟摆每次摆动都会稍稍偏离原轨迹并发生旋转时，无不惊讶。实际上这是因为房屋在缓缓移动。旋转时，无不惊讶。实际上这是因为房屋在缓缓移动。傅科的演示说明地球是在围绕地轴旋转。傅科的演示说明地球是在围绕地轴旋转。 在巴黎的纬度上，钟摆的轨迹是顺时针方向，在巴黎的纬度上，钟摆的轨迹是顺时针方向，30个个小时一周期。在南半球，钟摆应是逆时针转动，而在赤小时一周期。在南半球，钟摆应是逆时针转动，而在赤道上将

17、不会转动。在两个极点，转动周期是道上将不会转动。在两个极点，转动周期是24小时。小时。十大最美丽的物理实验北京天文台里的傅科摆北京天文台里的傅科摆十大最美丽的物理实验8. 油滴实验油滴实验 十大最美丽的物理实验8. 油滴实验油滴实验 1909年，美国科学家罗伯特年，美国科学家罗伯特密立根开始测量电荷的电量。他用密立根开始测量电荷的电量。他用一个香水瓶的喷头向一个透明的小一个香水瓶的喷头向一个透明的小盒子里喷油滴。小盒子的顶部和底盒子里喷油滴。小盒子的顶部和底部分别放有一个通正电的电板，另部分别放有一个通正电的电板，另一个放着通负电的电板。当小油滴一个放着通负电的电板。当小油滴通过空气时，就带有

18、了一些静电，通过空气时，就带有了一些静电，他们下落的速度可以通过改变电板他们下落的速度可以通过改变电板的电压来控制。经过反复实验密立的电压来控制。经过反复实验密立根得出结论：电荷的值是某个固定根得出结论：电荷的值是某个固定的常量，最小单位就是单个电子的的常量，最小单位就是单个电子的带电量。带电量。Millikan（1868-1953） 十大最美丽的物理实验 密立根在诺贝尔奖颁奖典礼上，表示他的计算值等于密立根在诺贝尔奖颁奖典礼上，表示他的计算值等于1.5924(17) x 1019库仑。到库仑。到2006年为止，已知基本电荷值年为止，已知基本电荷值为为1.60217653(14) x 1019库仑。库仑。十大最美丽的物理实验9. 粒子散射实验粒子散射实验 1911年，卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能实验时，年，卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能实验时，原子原子(atom)在人们的印象中就好像是在人们的印象中就好像是“葡萄干布丁葡萄干布丁”，大量正电荷聚集的糊状物质，中间包含着电子微粒。但大量正电荷聚集的糊状物质，中间包含着电子微粒。但是他和他的助手发现，向金箔发射带正电的阿尔法微粒是他和他的助手发现，向金箔发射带正电的阿尔法微粒时有少量被弹回，这使他们非常吃惊。卢瑟福计算出原时有少量被弹回，这使