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【物理學史】人類歷史上的十大經典物理實驗

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2022年1月14日 -
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人類歷史上的十大經典物理實驗
實驗是科學研究的基本方法之一，也是人類認識自然現象、自然性質、自然規律的途徑。 
現代實驗技術的發展，不斷地揭示和發現各種新的物理現象，日益加深人們對客觀世界規律的正確認識，從而推動物理學的向前發展。 
回顧歷史，那些物理巨匠們僅用簡單的儀器和設備，發現了最根本、最單純的科學概念，抓住了物理學家眼中最美麗的科學之魂。 
今天我們回顧歷史上最著名的十大經典物理實驗，向那些為人類發展做出貢獻的科學家致敬！
01
托馬斯·楊的光乾涉試驗
1800年，英國醫生兼物理學家的托馬斯·楊向牛頓提出的光的微粒性觀點發起挑戰。 他在百葉窗上開了一個小洞，然後用厚紙片蓋住，再在紙片上戳一個很小的洞。 讓光線透過，並用一面鏡子反射透過的光線。 然後他用一個厚約1/30英寸的紙片把這束光從中間分成兩束。 結果看到了相交的光線和陰影。 這說明兩束光線可以像波一樣相互乾涉。 這個試驗為一個世紀後量子學說的創立起到了至關重要的作用。 
02
伽利略的自由落體試驗
伽利略在比薩大學數學系任職期間大膽地向亞裏士多德的觀點發起挑戰。 當時亞裏士多德以及大眾都一致認為重量大的物體比重量小的物體下落的快。 於是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。 這個實驗向世人展示尊重科學而不畏權威的可貴精神。 
03
牛頓的棱鏡分解太陽光實驗
17世紀的人們認為，太陽光是一種純的沒有其它顏色的光。 為了驗證太陽光是不是白色的，牛頓把一面三棱鏡放在陽光下，透過三棱鏡，光在牆上被分解為不同顏色，於是有了我們後來知道的光譜。 
04
埃拉托色尼測量地球圓周
公元3世紀的時候，有不少人試圖進行測量地球的圓周。 但是，他們大多缺乏理論基礎，計算結果很不精確。 古希臘人埃拉托色尼則創新地將天文學與測地學結合，第一個提出在夏至日那天，分別在兩地同時觀察太陽的位置，並根據地物陰影的長度之差異加以研究分析，從而總結出計算地球圓周的科學方法。 他計算的的地球圓周距離實際的數據僅有5%的誤差。 在2000多年前就能准確測出地球的周長是一件了不起的成就。 
05
伽利略的加速度試驗
亞裏士多德曾預言，一個滾動的球的速度是均勻不變的，球滾動兩倍的時間就走出兩倍的路程。 但伽利略卻用實驗證明了球滾動的路程和時間的平方成比例。 伽利略在斜面實驗中還發現，只要把摩擦減小到可以忽略的程度，小球從一斜面滾下之後，可以滾上另一斜面，而與斜面的傾角無關。 也就是說，無論第二個斜面伸展多遠，小球總能達到和出發點相同的高度。 如果第二斜面水平放置，而且無限延長，則小球會一直運動下去。 
06
傅科鐘擺試驗
1851 年，法國著名物理學家傅科為驗證地球自轉，當眾做了一個實驗，用一根長達 67m 的鋼絲吊著一個重 28kg 的擺錘，擺錘的頭上帶有鋼筆，並觀測記錄它的擺動軌跡。 周圍觀眾發現鐘擺每次擺動都會稍稍偏離原軌跡並發生旋轉時。 實際上這是因為房屋在緩緩移動，准確地說是懸掛擺線的頂點在自轉。 
07
羅伯特·密立根的油滴試驗
1909年美國科學家羅伯特·密立根開始測量電流的電荷。 他用一個香水瓶的噴頭向一個透明的小盒子裏噴油滴。 小盒子的頂部和底部分別放有一個通正電的電板，另一個放有通負電的電板。 當小油滴通過空氣時，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。 經過反複試驗密立根得出了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的結論。 
08
卡文迪許扭秤實驗
牛頓提出了萬有引力理論，那麼萬有引力到底有多大呢？18世紀末，英國科學家亨利·卡文迪許找到一個計算方法。 他把兩頭帶有金屬球的6英尺木棒用金屬線懸吊起來。 再用兩個350磅重的皮球放在足夠近的地方，以吸引金屬球轉動，從而使金屬線扭動，然後用自制的儀器測量出微小的轉動。 憑借這一實驗，他測出了萬有引力的參數恒量，在卡文迪許的基礎上計算出了地球的密度和質量。 
09
α粒子散射實驗
著名科學家盧瑟福1909年做著名的α粒子散射實驗。 實驗用准直的α射線轟擊厚度為微米的金箔。 他發現絕大多數α粒子穿過金箔後仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發生了較大的偏轉，並有極少數α粒子的偏轉超過90°，一些粒子甚至達到180°的反彈。 此實驗開創了原子結構研究的先河。 為建立現代原子核理論打下了基礎。 
10
托馬斯·楊的雙縫演示應用於電子乾涉實驗
光具有波粒兩象性，那麼微粒是否也有這一特性呢？1961 年，約恩·孫制作出長為 50mm、寬為 0.3mm、縫間距為 1mm 的雙縫，並把一束電子加速到 50keV，然後讓它們通過雙縫。 當電子撞擊熒光屏時顯示了可見的圖樣，電子雙縫乾涉實驗的圖樣與光的雙縫乾涉實驗結果的類似性給人們留下了深刻的印象，說明了電子具有波動性，科學家們用電子流代替光束解釋了這個實驗。 
以上是人類歷史上10大經典物理實驗，任何一項實驗結論都是人類文明向前跨越的重要基石。 讓我們感謝這些科技大神們為人類文明作出的貢獻。 正是有了這些經典理論，才讓我們可以站在前人的肩膀探索更多的未知。 
本文轉載自：高中物理
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環球物理
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環球物理，以物理學習為主題，以傳播物理文化為己任。 專業於物理，致力於物理！以激發學習者學習物理的興趣為目標，分享物理的智慧，學會用物理思維去思考問題，為大家展現一個有趣，豐富多彩的，神奇的物理。

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人類歷史上的十大經典物理實驗

實驗是科學研究的基本方法之一，也是人類認識自然現象、自然性質、自然規律的途徑。

現代實驗技術的發展，不斷地揭示和發現各種新的物理現象，日益加深人們對客觀世界規律的正確認識，從而推動物理學的向前發展。

回顧歷史，那些物理巨匠們僅用簡單的儀器和設備，發現了最根本、最單純的科學概念，抓住了物理學家眼中最美麗的科學之魂。

今天我們回顧歷史上最著名的十大經典物理實驗，向那些為人類發展做出貢獻的科學家致敬！

托馬斯·楊的光乾涉試驗

1800年，英國醫生兼物理學家的托馬斯·楊向牛頓提出的光的微粒性觀點發起挑戰。他在百葉窗上開了一個小洞，然後用厚紙片蓋住，再在紙片上戳一個很小的洞。讓光線透過，並用一面鏡子反射透過的光線。然後他用一個厚約1/30英寸的紙片把這束光從中間分成兩束。結果看到了相交的光線和陰影。這說明兩束光線可以像波一樣相互乾涉。這個試驗為一個世紀後量子學說的創立起到了至關重要的作用。

伽利略的自由落體試驗

伽利略在比薩大學數學系任職期間大膽地向亞裏士多德的觀點發起挑戰。當時亞裏士多德以及大眾都一致認為重量大的物體比重量小的物體下落的快。於是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。這個實驗向世人展示尊重科學而不畏權威的可貴精神。

牛頓的棱鏡分解太陽光實驗

17世紀的人們認為，太陽光是一種純的沒有其它顏色的光。為了驗證太陽光是不是白色的，牛頓把一面三棱鏡放在陽光下，透過三棱鏡，光在牆上被分解為不同顏色，於是有了我們後來知道的光譜。

埃拉托色尼測量地球圓周

公元3世紀的時候，有不少人試圖進行測量地球的圓周。但是，他們大多缺乏理論基礎，計算結果很不精確。古希臘人埃拉托色尼則創新地將天文學與測地學結合，第一個提出在夏至日那天，分別在兩地同時觀察太陽的位置，並根據地物陰影的長度之差異加以研究分析，從而總結出計算地球圓周的科學方法。他計算的的地球圓周距離實際的數據僅有5%的誤差。在2000多年前就能准確測出地球的周長是一件了不起的成就。

伽利略的加速度試驗

亞裏士多德曾預言，一個滾動的球的速度是均勻不變的，球滾動兩倍的時間就走出兩倍的路程。但伽利略卻用實驗證明了球滾動的路程和時間的平方成比例。伽利略在斜面實驗中還發現，只要把摩擦減小到可以忽略的程度，小球從一斜面滾下之後，可以滾上另一斜面，而與斜面的傾角無關。也就是說，無論第二個斜面伸展多遠，小球總能達到和出發點相同的高度。如果第二斜面水平放置，而且無限延長，則小球會一直運動下去。

傅科鐘擺試驗

1851 年，法國著名物理學家傅科為驗證地球自轉，當眾做了一個實驗，用一根長達 67m 的鋼絲吊著一個重 28kg 的擺錘，擺錘的頭上帶有鋼筆，並觀測記錄它的擺動軌跡。周圍觀眾發現鐘擺每次擺動都會稍稍偏離原軌跡並發生旋轉時。實際上這是因為房屋在緩緩移動，准確地說是懸掛擺線的頂點在自轉。

羅伯特·密立根的油滴試驗

1909年美國科學家羅伯特·密立根開始測量電流的電荷。他用一個香水瓶的噴頭向一個透明的小盒子裏噴油滴。小盒子的頂部和底部分別放有一個通正電的電板，另一個放有通負電的電板。當小油滴通過空氣時，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。經過反複試驗密立根得出了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的結論。

卡文迪許扭秤實驗

牛頓提出了萬有引力理論，那麼萬有引力到底有多大呢？18世紀末，英國科學家亨利·卡文迪許找到一個計算方法。他把兩頭帶有金屬球的6英尺木棒用金屬線懸吊起來。再用兩個350磅重的皮球放在足夠近的地方，以吸引金屬球轉動，從而使金屬線扭動，然後用自制的儀器測量出微小的轉動。憑借這一實驗，他測出了萬有引力的參數恒量，在卡文迪許的基礎上計算出了地球的密度和質量。

α粒子散射實驗

著名科學家盧瑟福1909年做著名的α粒子散射實驗。實驗用准直的α射線轟擊厚度為微米的金箔。他發現絕大多數α粒子穿過金箔後仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發生了較大的偏轉，並有極少數α粒子的偏轉超過90°，一些粒子甚至達到180°的反彈。此實驗開創了原子結構研究的先河。為建立現代原子核理論打下了基礎。

托馬斯·楊的雙縫演示應用於電子乾涉實驗

光具有波粒兩象性，那麼微粒是否也有這一特性呢？1961 年，約恩·孫制作出長為 50mm、寬為 0.3mm、縫間距為 1mm 的雙縫，並把一束電子加速到 50keV，然後讓它們通過雙縫。當電子撞擊熒光屏時顯示了可見的圖樣，電子雙縫乾涉實驗的圖樣與光的雙縫乾涉實驗結果的類似性給人們留下了深刻的印象，說明了電子具有波動性，科學家們用電子流代替光束解釋了這個實驗。

以上是人類歷史上10大經典物理實驗，任何一項實驗結論都是人類文明向前跨越的重要基石。讓我們感謝這些科技大神們為人類文明作出的貢獻。正是有了這些經典理論，才讓我們可以站在前人的肩膀探索更多的未知。

本文轉載自：高中物理

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環球物理

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環球物理，以物理學習為主題，以傳播物理文化為己任。專業於物理，致力於物理！以激發學習者學習物理的興趣為目標，分享物理的智慧，學會用物理思維去思考問題，為大家展現一個有趣，豐富多彩的，神奇的物理。