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令人驚奇的是十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)的核心

更新時(shí)間:2023-08-23 文章作者:佚名 信息來源:網(wǎng)絡(luò)整理 閱讀次數(shù):

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是數(shù)學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ),是檢驗(yàn)化學(xué)理論的唯一手段,特別是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的發(fā)展,與實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展,不斷闡明和發(fā)現(xiàn)各種新的化學(xué)現(xiàn)象,逐步加深了人們對客觀世界規(guī)律的正確認(rèn)識(shí),從而推動(dòng)了數(shù)學(xué)的發(fā)展。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

令人驚訝的是,十大經(jīng)典化學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心在于,它們都捕捉到了化學(xué)家眼中最美的科學(xué)靈魂:從簡單的儀器設(shè)備中發(fā)現(xiàn)了最根本、最純粹的科學(xué)概念。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

十大經(jīng)典化學(xué)實(shí)驗(yàn)就像十首歷史歌曲,一掃人們長期的苦惱和模糊,開啟了對自然的新認(rèn)識(shí)。 從十大經(jīng)典化學(xué)實(shí)驗(yàn)的評選本身,我們也可以清楚地看到過去2000年來科學(xué)家們最重要的發(fā)現(xiàn)的軌跡,就像我們對歷史的“鳥瞰”一樣。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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第一名:托馬斯·楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉實(shí)驗(yàn)o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

20世紀(jì)初的一段時(shí)間里,人們逐漸發(fā)現(xiàn)微觀物體(光子、電子、質(zhì)子、中子等)同時(shí)具有波粒性質(zhì),即所謂的“波粒二象性” 。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“波”和“粒子”都是經(jīng)典數(shù)學(xué)中從宏觀世界得到的概念,更符合我們的直觀經(jīng)驗(yàn)。 然而,微觀物體的行為與人們的日常經(jīng)驗(yàn)相去甚遠(yuǎn)。 如何按照現(xiàn)代量子化學(xué)的觀點(diǎn)準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)和理解微觀宇宙本身的規(guī)律,電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)典型的例子。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是經(jīng)典的波動(dòng)光學(xué)實(shí)驗(yàn)。 玻爾和愛因斯坦嘗試用電子束代替光束進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),討論量子化學(xué)的基本原理。 而且,由于技術(shù)原因,這在當(dāng)時(shí)只是一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

直到1961年,Jon Sun制作了長50mm、寬0.3mm、縫寬1mm的雙縫,并將一束電子加速到50keV,然后讓它們通過雙縫。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)電子撞擊熒光屏?xí)r會(huì)顯示可見的圖案,并且可以使用相機(jī)記錄圖案結(jié)果。 電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的圖形與光雙縫干涉實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相似性給人們留下了深刻的印象,這是電子波動(dòng)性的論證。 更重要的是,雖然實(shí)驗(yàn)中電子是一一發(fā)射出來的,但它們?nèi)匀痪哂邢嗤母缮鎴D樣。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

然而,當(dāng)我們試圖確定電子穿過哪條狹縫時(shí),無論用什么方法,圖案都會(huì)立即消失,這實(shí)際上告訴我們,在觀察粒子的波動(dòng)性的過程中,任何研究粒子的努力都會(huì)破壞了波的特性,我們無法同時(shí)觀察兩個(gè)方面。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

設(shè)計(jì)一種儀器可以確定電子通過哪條狹縫而不干擾圖案的外觀是絕對不可能的。 這是微觀規(guī)律,并非實(shí)驗(yàn)手段的缺陷。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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排名第二:伽利略自由落體實(shí)驗(yàn)o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

伽利略(1564-1642)是現(xiàn)代自然科學(xué)的奠基人,也是科學(xué)史上第一位現(xiàn)代意義上的科學(xué)家。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

他首先確立了自然科學(xué)的兩條研究法則:觀察實(shí)驗(yàn)和定量方法,并建立了實(shí)驗(yàn)與物理、真實(shí)實(shí)驗(yàn)與理想實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,進(jìn)而創(chuàng)造了與前幾年不同的現(xiàn)代科學(xué)研究方法,使現(xiàn)代數(shù)學(xué)從此走上了一條基于精確實(shí)驗(yàn)觀察的道路。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

愛因斯坦對此給予高度評價(jià):“伽利略的發(fā)現(xiàn)和他所運(yùn)用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一。”o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

16世紀(jì),西班牙最著名的思想家和哲學(xué)家亞里士多德是第一位研究化學(xué)現(xiàn)象的科學(xué)巨人。 他的著作《物理學(xué)》是世界上最早的化學(xué)著作。 而亞里士多德在研究化學(xué)時(shí)并不依靠實(shí)驗(yàn),而是從最初的直接經(jīng)驗(yàn)出發(fā),用哲學(xué)思辨代替了科學(xué)實(shí)驗(yàn)。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

亞里士多德認(rèn)為,任何物體都具有回歸自然位置的特性,物體回歸自然位置的運(yùn)動(dòng)就是自然運(yùn)動(dòng)。 這些動(dòng)作取決于身體的性質(zhì),不需要外部動(dòng)作。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

自由落體是一種典型的自然運(yùn)動(dòng)。 物體越重,返回其自然位置的趨勢就越大。 因此,在自由落體運(yùn)動(dòng)中,物體越重,下落的速度越快; 物體越輕,下落速度越慢。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)時(shí)在漢堡學(xué)院的伽利略大膽挑戰(zhàn)亞里士多德的觀點(diǎn)。 伽利略設(shè)想了一個(gè)理想的實(shí)驗(yàn):讓一個(gè)重的物體和一個(gè)輕的物體被囚禁在一起,同時(shí)下落。 根據(jù)亞里士多德的說法,這個(gè)理想的實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)推論。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

首先,由于這種聯(lián)系,重物受到輕物的牽連和限制,下落速度會(huì)減弱,下落時(shí)間會(huì)延長; 其次,也因?yàn)檫@種連接,連接體的重量總和小于原來的重量物體; 因此下降時(shí)間會(huì)更短。 事實(shí)上,這是兩個(gè)完全相反的推論。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

伽利略借助理想實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理,巧妙地闡明了亞里士多德運(yùn)動(dòng)理論的內(nèi)在矛盾,打開了亞里士多德運(yùn)動(dòng)理論的空白,并導(dǎo)致了數(shù)學(xué)的真正誕生。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

據(jù)說伽利略從漢堡斜塔上同時(shí)扔下一個(gè)輕的物體和一個(gè)重的物體,并讓你看到兩個(gè)物體同時(shí)落到地上,從而向世人展示了他尊重科學(xué)的寶貴精神并藐視權(quán)威。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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排名第三:羅伯特密立根的油滴測試o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

科學(xué)家們很久以前就開始研究電。 人們知道,這些看不見的物質(zhì)可以從天上的閃電中獲得,也可以通過揉頭發(fā)獲得。 1897年,美國化學(xué)家托馬斯就已經(jīng)知道如何獲得負(fù)電荷電壓。 1909年,英國科學(xué)家羅伯特·密立根( ,1868-1953)開始檢測電壓的電荷。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

他將幾滴油噴入一個(gè)裝有香槍噴嘴的透明小袋中。 袋子底部有一個(gè)帶正電的電極,頂部有一個(gè)帶負(fù)電的電極。 當(dāng)小油滴穿過空氣時(shí),它們會(huì)帶有一些靜電,并且可以通過改變電極的電流來控制它們掉落的速度。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)去除電場時(shí),通過檢測油滴在重力作用下的速度即可得到油滴的直徑; 加入電場后,可以測量油滴在重力和電場力的共同作用下的速度,并可以測量油滴獲得或失去電荷后的速率變化。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這樣,他可以一次檢測幾個(gè)小時(shí)內(nèi)油滴的速度變化。 雖然工作因故中斷,但經(jīng)過電場平衡的油滴在一個(gè)多小時(shí)后不會(huì)走多遠(yuǎn)。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),密立根得出結(jié)論:電荷的值是一個(gè)固定的常數(shù),最小單位是單個(gè)電子的電荷。 他認(rèn)為電子本身既不是虛構(gòu)的,也不是不確定的,而是“我們這一代人第一次聽到的事實(shí)”。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在他的諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)演講中,他指出了他的工作的兩個(gè)基本推論,即“電子的電荷始終是基本電荷的確定整數(shù)倍,而不是分?jǐn)?shù)倍”和“這個(gè)實(shí)驗(yàn)的觀察者可以幾乎感覺那是電子。”o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

量子技術(shù)生活中應(yīng)用_量子物理的應(yīng)用實(shí)例_量子武器會(huì)造成物理傷害嗎o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“科學(xué)靠兩只腳前進(jìn),理論和實(shí)驗(yàn),”密立根在獲獎(jiǎng)感言中說,“有時(shí)一只腳先走,有時(shí)另一只腳先走,然后前進(jìn)。這取決于兩條腿:先構(gòu)建理論,然后再做實(shí)驗(yàn),或者先在實(shí)驗(yàn)中獲得新的關(guān)系,然后踩到理論的腳,推動(dòng)實(shí)驗(yàn),這樣就不斷交替。”o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

他用一個(gè)特別生動(dòng)的比喻來說明理論和實(shí)驗(yàn)在科學(xué)發(fā)展中的作用。 作為一名實(shí)驗(yàn)化學(xué)家,他不僅注重實(shí)驗(yàn),而且非常重視理論的指導(dǎo)作用。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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排名第四:牛頓棱鏡分裂陽光o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

對光學(xué)問題的研究是牛頓(1642-1727)工作的重要組成部分之一,也是他最后一個(gè)未完成的項(xiàng)目。 牛頓1665年畢業(yè)于三一大學(xué)劍橋?qū)W院。當(dāng)時(shí),大家都認(rèn)為白光是純凈的光,沒有其他顏色;o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

而彩色光是會(huì)發(fā)生某種變化的光(亞里士多德的理論)。 從1665年到1667年,年輕的牛頓親自進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)來研究各種光現(xiàn)象。 他在陽光下放置了一個(gè)棱鏡,通過棱鏡,光線在墻上分解成不同的顏色,我們后來將其與波譜進(jìn)行比較。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在他手中,第一次將棱鏡做成了光譜儀,真正闡明了色彩起源的本質(zhì)。 1672年2月,懷著揭開自然奧秘的興奮和喜悅,牛頓在他的第一篇科學(xué)論文《白光的結(jié)構(gòu)》中討論了他的顏色起源理論,“顏色不是從折射導(dǎo)入的光的性質(zhì)”或自然物體的反映,而是一種原始的、與生俱來的品質(zhì)”。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“通常白光確實(shí)是每種不同顏色的光的混合,光譜的拉長是由于玻璃對這種不同光的折射能力不同。”o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓的《光學(xué)》一書于1704年問世,第一節(jié)具體描述了棱鏡分裂實(shí)驗(yàn)和對顏色起源的討論,并肯定白光是由七種顏色組成的。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

他還命名了七種顏色,直到現(xiàn)在,全世界的人們都在使用牛頓命名的顏色。 牛頓強(qiáng)調(diào),“光帶被染成這樣的色條:紅、藍(lán)、青、綠、黃、橙、紅以及所有中間色,依次變化,順序連接”。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

正是這種紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫不同基色的色譜,在表面產(chǎn)生了單色的藍(lán)光。 如果你深入觀察,你會(huì)發(fā)現(xiàn)白光非常美麗。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

后人可以重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn),得到與牛頓相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 從此,七色理論被普遍接受。 通過這個(gè)實(shí)驗(yàn),牛頓奠定了光色散理論的基礎(chǔ),使人們對顏色的解讀擺脫了主觀視覺印象,從而走上了與客觀測量相關(guān)的科學(xué)軌道。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

同時(shí),這個(gè)實(shí)驗(yàn)開啟了光譜學(xué)的研究,很快光譜分析就成為研究光學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要方法。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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排名第五:托馬斯·楊的光干涉實(shí)驗(yàn)o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓在他的專著《光學(xué)》中認(rèn)為光是由粒子組成的,而不是波。 因此,在接下來的百年里,人們對光學(xué)的認(rèn)識(shí)幾乎停滯不前,沒有取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。 1800年,美國化學(xué)家托馬斯·楊( Young,1773-1829)挑戰(zhàn)了這一觀點(diǎn),光學(xué)研究也實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

楊在其論文《聲光實(shí)驗(yàn)與研究綱要》中指出,光粒子理論有兩個(gè)缺陷:一是發(fā)射光粒子的力量是多種多樣的,為什么認(rèn)為所有的發(fā)光粒子都是發(fā)光的?物體會(huì)發(fā)光? 所有光的速度都相同嗎?o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

其次,當(dāng)透明物體表面形成部分反射時(shí),為什么同種光有的會(huì)被反射,有的會(huì)透過? 楊認(rèn)為,如果將光視為類似于聲音的波,則可以避免上述兩個(gè)缺點(diǎn)。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為了證明光是波動(dòng)的,楊在論文中將“干涉”一詞引入光學(xué)領(lǐng)域,提出了光的“干涉原理”,即“同一光源發(fā)出的光的一部分來自于不同通道,只是從同一方向或大致同一方向進(jìn)入人耳時(shí),光程差為固定寬度的整數(shù)倍時(shí)最亮,兩個(gè)干涉部分處于平衡狀態(tài)時(shí)最暗狀態(tài),并且這個(gè)寬度隨顏色而變化。”o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

楊對此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。 他在百葉窗上打了一個(gè)小洞,用一張厚紙蓋住,然后在紙上戳了一個(gè)小洞。 讓光線通過,并用全身鏡反射通過的光線。 然后他用一張約1/30英寸厚的紙將光束分成中間的兩束,看到了相交的光影。 這表明兩束光可以像波一樣相互干涉。 這就是著名的“楊氏干涉實(shí)驗(yàn)”。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

楊氏實(shí)驗(yàn)是數(shù)學(xué)史上一個(gè)特別著名的實(shí)驗(yàn)。 楊以特別巧妙的方式獲得了兩束相干光,并觀察到了粉紅色的干涉。 他首次明確地提出了光波的疊加原理,并解釋了光的波動(dòng)性的干涉現(xiàn)象。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

隨著光學(xué)的發(fā)展,人們?nèi)匀豢梢詮闹刑釤挸鲈S多重要的概念和新的認(rèn)識(shí)。 無論是經(jīng)典光學(xué)還是現(xiàn)代光學(xué),楊氏實(shí)驗(yàn)的意義都非常重要。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

愛因斯坦(1879-1955)強(qiáng)調(diào),光的波動(dòng)論的成功打開了牛頓數(shù)學(xué)體系的第一個(gè)缺口,并揭開了現(xiàn)在所謂的場數(shù)學(xué)的第一章。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)對于一個(gè)世紀(jì)后量子理論的建立也發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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排名第六:卡文迪什扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓的萬有引力理論強(qiáng)調(diào),兩個(gè)物體之間的吸引力與它們的質(zhì)量的乘積成反比,與它們的距離的平方成正比。 引力有多強(qiáng)?o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

18世紀(jì)末,法國科學(xué)家亨利·卡文迪什(Henri ,1731-1810)決定尋找一種方法來估計(jì)它。 他用金屬線懸掛了一根6米長的鐵桿,鐵桿兩端都有金屬球。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

然后將兩個(gè)350磅重的皮球放置在距離兩個(gè)懸掛的金屬球足夠近的地方,吸引金屬球旋轉(zhuǎn),進(jìn)而引起金屬絲振動(dòng),然后用自制儀器檢測到微小的旋轉(zhuǎn)。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

探測結(jié)果精確得驚人,他測量出了萬有引力的引力常數(shù)G。 牛頓引力常數(shù)G的精確探測不僅對化學(xué)具有重要意義,對天熱、天文觀測、月球數(shù)學(xué)也具有重要意義。 基于卡文迪什實(shí)驗(yàn),人們可以準(zhǔn)確地估算出月球的密度和質(zhì)量。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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排名第七:埃拉托色尼探測月球周長o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

量子物理的應(yīng)用實(shí)例_量子技術(shù)生活中應(yīng)用_量子武器會(huì)造成物理傷害嗎o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

埃拉托色尼(約公元前276年-約公元前194年)于公元前276年出生于西非城市塞利尼(現(xiàn)阿富汗沙哈特)。 他興趣廣泛,博學(xué)多才。 他是唐代僅次于亞里士多德的百科全書式學(xué)者。 只是因?yàn)樗膶V渴鳎晕覀兘裉鞂λ牧私獠⒉欢唷?span style="display:none">o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

埃拉托色尼的科學(xué)工作非常廣泛,他最著名的成就是以純幾何方式確定了月球的大小。 假設(shè)月球是一個(gè)球體,同一時(shí)間在月球上的不同位置,太陽線與地平面的傾斜角度是不同的。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

只要測量出兩地的傾角差和距離,就可以估算出月球的邊長。 據(jù)說他在土耳其的賽恩,也就是明天的阿斯旺。 冬至的早晨,太陽掛在頭頂,物體沒有陰影,光線可以到達(dá)井底,說明此時(shí)的太陽正好與塞恩地面垂直,埃拉托·塞內(nèi)斯意識(shí)到這可以幫助他探測月球的周長。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

他測量了從塞恩到亞歷山大的距離,并測量了冬至中子時(shí)亞歷山大的垂直極的極長和影長,發(fā)現(xiàn)太陽光線略有偏離,與垂直線形成約7°的角度。方向。 剩下的就是幾何問題了。 假設(shè)月亮是球形的,它的周長應(yīng)該是360°。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果兩個(gè)城市形成7°角(7/360的圓),那就是當(dāng)時(shí)5000個(gè)法國體育場的距離,所以月球的周長應(yīng)該是25萬個(gè)法國體育場,約合4萬公里。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

今天我們知道,埃拉托色尼的探測誤差只有5%以內(nèi),即距離現(xiàn)實(shí)只有100多公里。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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排名第八:伽利略的加速測試o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

伽利略借助理想實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理,巧妙地否定了亞里士多德的自由落體運(yùn)動(dòng)理論。 正確的自由落體運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)該是什么? 由于當(dāng)時(shí)檢測條件的限制,伽利略很難通過直接檢測運(yùn)動(dòng)速度來發(fā)現(xiàn)自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為此,他構(gòu)思利用斜面來“稀釋”重力,“減慢”運(yùn)動(dòng),將對速度的檢測轉(zhuǎn)化為對距離和時(shí)間的檢測,將自由落體運(yùn)動(dòng)視為夾角為90°的斜面運(yùn)動(dòng)的特例。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在這個(gè)想法的指導(dǎo)下,他制作了一個(gè)長6米多、寬3米的光滑直木槽量子物理的應(yīng)用實(shí)例,然后將木槽以一定角度固定,讓銅球從木槽頂部滾下斜坡,然后測試銅。 球每次滾下的時(shí)間和距離之間的關(guān)系,并研究它們之間的物理關(guān)系。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

亞里士多德預(yù)測,滾動(dòng)的球的速度將是均勻的:銅球在兩倍的時(shí)間內(nèi)可以移動(dòng)兩倍的距離。 伽利略證明,銅球滾動(dòng)的距離與時(shí)間的平方成正比:在兩倍的時(shí)間內(nèi),銅球滾動(dòng)了4倍的距離。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

他在1638年出版的著名科學(xué)專著《兩種新科學(xué)的對話》中詳細(xì)記錄了實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

伽利略在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過物理估計(jì)和推理提出了假設(shè),然后用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn),從而得到了正確的自由落體運(yùn)動(dòng)定律。 這些研究方法后來成為現(xiàn)代自然科學(xué)研究的基本程序和技巧。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

伽利略的斜面加速實(shí)驗(yàn)至今仍是真實(shí)實(shí)驗(yàn)與理想實(shí)驗(yàn)結(jié)合的標(biāo)桿。 伽利略在斜面實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),只要將摩擦力減小到可以忽略不計(jì)的程度,球滾下一個(gè)斜面后,就能滾上另一個(gè)斜面,而不管斜面之間的角度如何。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

也就是說,無論第二個(gè)斜坡延伸多遠(yuǎn),球總是會(huì)到達(dá)與起點(diǎn)相同的高度。 如果第二個(gè)斜坡水平放置,但無限延伸,球仍然會(huì)移動(dòng)。 這實(shí)際上就是我們今天所說的慣性運(yùn)動(dòng)。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為此,力不再是亞里士多德所說的維持運(yùn)動(dòng)的原因,而是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(加速或減速)的原因。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

將真實(shí)實(shí)驗(yàn)與理想實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、經(jīng)驗(yàn)與理性(包括物理論證)相結(jié)合的方式是伽利略對現(xiàn)代科學(xué)的重大貢獻(xiàn)。 實(shí)驗(yàn)不是也不可能是自然現(xiàn)象的完整再現(xiàn),而是在人類理性指導(dǎo)下對自然現(xiàn)象的簡化和純化。 因此,實(shí)驗(yàn)必須有理性的參與和引導(dǎo)。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

伽利略既注重實(shí)驗(yàn),又注重理性思維,指出科學(xué)利用理性思維來凈化和簡化自然過程,進(jìn)而找出其物理關(guān)系。 為此,伽利略開創(chuàng)了現(xiàn)代自然科學(xué)中經(jīng)驗(yàn)與理性相結(jié)合的傳統(tǒng)。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這種結(jié)合不僅對化學(xué),而且對整個(gè)現(xiàn)代自然科學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 正如愛因斯坦所說:“人類的思維創(chuàng)造了一幅仍在變化的宇宙圖景。伽利略對科學(xué)的貢獻(xiàn)在于摧毀了直覺的觀點(diǎn),并用新的觀點(diǎn)取而代之。這就是伽利略發(fā)現(xiàn)的意義。”o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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排名第九:盧瑟福原子散射和有核模型o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

盧瑟福(1871-1937)于1898年發(fā)現(xiàn)了α射線。1911年盧瑟福在格拉斯哥學(xué)院做放射性實(shí)驗(yàn)時(shí),原子在人們看來就像“葡萄干布丁”,即帶有大量正電荷的膠狀物質(zhì),含有中間的電子粒子,他和他的助手們發(fā)現(xiàn)當(dāng)帶正電的α射線粒子射向金箔時(shí),有少量被反彈回來,他們非常生氣。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

經(jīng)計(jì)算證明,只有假設(shè)帶正電的球體集中了原子的大部分質(zhì)量,但其半徑卻遠(yuǎn)小于原子的半徑,才能正確解釋這個(gè)難以想象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因此,盧瑟福提出了原子核模型:原子并不是一團(tuán)物質(zhì),大部分物質(zhì)都集中在中心的一個(gè)小原子核上,稱為原子核,電子圍繞著它。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這是一個(gè)開創(chuàng)了新時(shí)代的實(shí)驗(yàn)量子物理的應(yīng)用實(shí)例,也是一個(gè)具有里程碑意義的重要實(shí)驗(yàn),開啟了原子化學(xué)和核化學(xué)的開端。 同時(shí),他推導(dǎo)出一套可以通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的盧瑟福散射理論。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

利用散射研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法對現(xiàn)代化學(xué)有著非常重要的影響。 一旦我們在散射實(shí)驗(yàn)中觀察到盧瑟福散射的特征,即所謂的“盧瑟福陰影”,我們就可以預(yù)期,所研究的物體中可能存在“點(diǎn)”狀的子結(jié)構(gòu)。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

據(jù)悉,盧瑟福散射也為材料分析提供了有力的手段。 根據(jù)目標(biāo)材料大角度散射回來的粒子能譜,可以了解材料材料表面的性質(zhì)(如是否存在雜質(zhì)以及雜質(zhì)的類型和分布等)研究過。 根據(jù)這一原理制成的“盧瑟福質(zhì)譜儀”已得到廣泛應(yīng)用。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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排名10:米歇爾·傅科的擺實(shí)驗(yàn)o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1851年,英國著名化學(xué)家福柯(1819-1868)為了驗(yàn)證月球的自轉(zhuǎn),在街頭進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。 他用一根67m的鋼絲懸掛了一個(gè)重28kg的擺錘(擺錘的半徑為0.30m)。 錘體上有一支鉛筆,可以觀察并記錄其擺動(dòng)軌跡。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

福柯的論證表明月球繞著地球的軸旋轉(zhuǎn)。 在倫敦經(jīng)度,鐘擺的軌跡是順時(shí)針方向,周期為30小時(shí); 在南半球,鐘擺應(yīng)逆秒旋轉(zhuǎn); 在赤道處,它不會(huì)旋轉(zhuǎn); 在北極,自轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置被后人稱為傅科擺,也是人類用來驗(yàn)證月球自轉(zhuǎn)的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置。 該裝置可以顯示月球自轉(zhuǎn)形成的科里奧利力的效應(yīng),即傅科擺的振動(dòng)面繞垂直線偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,即傅科效應(yīng)。 實(shí)際上,這相當(dāng)于觀察者觀察月球在鐘擺下的旋轉(zhuǎn)。o6I物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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