日本兩位學者在全美數學學屋內做了一份調查,請她們提名有史以來最出眾的十大化學實驗,結果刊載在了德國《物理世界》雜志上。這種實驗用最簡單的儀器和設備,發覺了最根本、最單純的科學概念十大經典物理實驗,如同是一座座歷史壯歌一樣十大經典物理實驗,掃開人們長久的困擾和含混,開辟了對自然界的嶄新認識。
埃拉托色尼檢測月球圓周
在公元前3世紀,埃拉托色尼借助不同地點太陽光的影長不同,檢測了月球圓周。其檢測偏差僅僅在5%以內。
伽利略的自由落體實驗
在16世紀末,人人都覺得重量大的物體比重量小的物體下落快,由于亞里士多德是如此說的。伽利略從斜塔上同時扔下一輕一重兩個物體,讓你們看見兩個物體同時落地。他向世人展示了尊重科學的可貴精神。
伽利略的加速度實驗
伽利略讓銅球從一個6米多長傾斜的光滑木板槽頂端沿斜面滑下,檢測銅球每次下降的時間和距離,研究它們之間的關系。亞里士多德曾預言滾動球的速率是不變的: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和時間的平方成比列:兩倍的時間里,銅球滾動4倍的距離。伽利略覺得其緣由是存在重力加速度。
牛頓的棱鏡分解太陽光實驗
牛頓把一面三棱鏡置于陽光下,透過三棱鏡,光在墻壁分解為不同顏色,后來我們也稱波譜。牛頓通過實驗證明:正是這種紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫基礎色有不同的色譜才產生了表面上顏色單一的藍色光。
卡文迪許扭秤實驗
牛頓發覺了萬有引力,然而萬有引力究竟多大?
18世紀末,法國科學家亨利·卡文迪許,把兩頭帶有金屬球的6公尺鐵棒用金屬線懸吊上去,再用另外兩個小球去吸引金屬球并使它轉動,金屬線發生搖動,之后用自制的儀器檢測出微小的轉動,進而檢測出萬有引力的大小。他通過扭秤測出了萬有引力恒量,因而可以估算出月球的密度和質量。
托馬斯·楊的光干涉實驗
牛頓曾覺得光是由微粒組成的。1800年美國大夫、物理學家托馬斯·楊向這個觀點挑戰。他巧妙地將一束光分成兩束,因而見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干涉,光具有波動性。這個實驗為一個世紀后量子學說的成立起到了至關重要的作用。
讓·傅科鐘擺實驗
1851年美國科學家傅科當街做了一個實驗:用一根長220公尺的鋼絲吊著一個重62磅的身上帶有鐵筆的鐵塊懸掛在房頂下,觀測記錄它的擺動軌跡。周圍聽眾發覺鐘擺每次擺動就會稍微偏離原軌跡并發生旋轉。傅科鐘擺實驗說明月球是在圍繞地軸旋轉。
羅伯特·密立根的油滴實驗
1909年英國科學家羅伯特·密立根,用一個香射手的噴嘴向一個透明的小袋子里噴油滴。小袋子的底部和頂部分別放有一個通正電和通負電的電池。當小油滴通過空氣時,就帶有了一些靜電,她們下落的速率可以通過改變電池的電流來控制。通過反復試驗,密立根得出推論:油滴所帶的電量均是某一最小電荷的整數倍。后來人們認識到該最小電荷值就是單個電子的帶電量。
α粒子散射實驗
盧瑟福從1909年起做了知名的α粒子散射實驗。他用準直的α射線轟擊長度為微米的金箔,發覺大多數散射角很小,約1/8000散射角小于90°,極某些的散射角等于180°。大多數α粒子穿透金箔說明原子內有較大空間,但是電子質量很小;一小部份α粒子改變路徑說明原子內部有一體積很小帶正電的微粒;極少數的α粒子大跌說明原子中的微粒容積小但質量大。該實驗推翻了湯姆生“棗糕模型”,完善了核彈結構模型。
托馬斯·楊的雙縫演示應用于電子干涉實驗
牛頓和托馬斯·楊對光的性質研究得出的推論都不完全正確。光既不是簡單由微粒構成,也不是一種單純的波。麥克斯·普朗克和艾伯特·愛因斯坦分別強調一種叫光子的東西發出光和吸收光。經過幾六年發展的量子學說最終總結了兩個矛盾的真理:光子和亞原子微粒是同時具有兩種性質的微粒。科學家們用電子流取代光束,整修了托馬斯·楊的雙縫演示。按照量子熱學,電粒子流被分為兩股,被分得更小的粒子流形成波的效應,形成像托馬斯·楊的雙縫演示中出現的加強光和陰影。這說明微粒也有波的效應。