第4組 王騰 1
NO.1： Young的雙縫演示被應用于電子干涉實驗。 牛頓和托馬斯·楊在研究光的性質時得出的結論并不完全正確。 光既不是簡單地由粒子組成，也不是簡單的波。 20 世紀初，馬克斯·普朗克和阿爾伯特·愛因斯坦證明，一種叫做光子的東西分別會發(fā)射和吸收光。 但其他實驗仍然證明光是一種波狀物質。 經過幾十年的發(fā)展，量子理論最終總結出兩個相互矛盾的真理：光子和亞原子粒子（如電子、光子等）是同時具有兩種性質的粒子。 在物理學中，它們被稱為波粒二象性。 托馬斯·楊（ Young）的兩縫演示的一個轉折很好地說明了這一點。 科學家們使用電子流而不是電子束來解釋實驗。 根據量子力學，一束帶電粒子流被分成兩束，較小的粒子流會產生波動效應，它們相互作用，產生托馬斯·楊雙縫演示中看到的增強光影。 這說明粒子也具有波動效應。
2NO.2：伽利略的自由落體實驗 16世紀末，每個人都相信較重的物體比較小的物體下落得更快，因為偉大的亞里士多德曾這樣說過。 當時在比薩大學數學系任職的伽利略·伽利雷大膽挑戰(zhàn)公眾輿論。 著名的比薩斜塔實驗已成為科學上的佳話：他同時從斜塔上扔下了一個輕的和重的物體，這樣大家就可以看到兩個物體同時落地。 伽利略對亞里士多德的挑戰(zhàn)可能讓他失去了工作，但他證明了自然的本質，而不是人類的權威，科學擁有最終決定權。 3NO.3：羅伯特·米利肯的油滴實驗 很久以前，科學家們正在研究電。 人們知道，這種看不見的物質可以從天空中的閃電或摩擦頭發(fā)中獲得。 1897年十大經典物理實驗，英國物理學家JJ托馬斯確定電流是由帶負電的粒子，即電子組成。 1909年，美國科學家羅伯特·米利肯開始測量電流的電荷。 美利肯使用香水瓶的噴嘴將油滴噴入一個透明的小盒子中。 將電池連接到小盒子的頂部和底部，使一側為正極板，另一側為負極板。 當小油滴穿過空氣時，它們會吸收一些靜電。 油滴下落的速度可以通過改變電板之間的電壓來控制。 美利肯不斷改變電壓，仔細觀察每個油滴的運動。 經過反復實驗，米利肯得出結論：電荷的值是一個固定的常數，最小單位是單個電子的電荷。
4NO.4：牛頓棱鏡分解陽光。 伽利略在艾薩克·牛頓出生那年去世。 牛頓1665年畢業(yè)于劍橋大學三一學院，為了躲避瘟疫，他在家呆了兩年，然后順利找到了工作。 當時，每個人都認為白光是沒有其他顏色的純光（亞里士多德就是這么認為的），而彩色光是發(fā)生了某種變化的光。 為了檢驗這個假設，牛頓將棱鏡放在陽光下。 通過棱鏡，光線在墻壁上分解成不同的顏色，我們后來稱之為光譜。 人們知道彩虹有多種顏色，但他們認為這是因為它不正常。 牛頓的結論是：正是這些紅、橙、黃、綠、青、靛、紫基色的不同色譜，形成了表面單色的白光。 如果你看得更深一些，你會發(fā)現白光非常美麗。 5NO.5：托馬斯·楊的牛頓光干涉實驗并不總是正確的。 經過多次爭論，牛頓讓科學界相信光是由粒子而不是波構成的。 1830年，英國醫(yī)生、物理學家托馬斯·楊用實驗驗證了這一觀點。 他在百葉窗上剪了一個小洞，用一張厚紙蓋住，然后在紙上戳了一個很小的洞。 讓光線透過，并用鏡子反射透過的光線。 然后他用一張大約 1/30 英寸厚的紙將光線從中間分成兩束。 結果是看到光與影的交叉。 這表明兩束光可以像波一樣相互干涉。 這個實驗對一個世紀后量子理論的創(chuàng)立發(fā)揮了至關重要的作用。
6NO.6：卡文迪什扭矩實驗 牛頓的另一個偉大貢獻是他的萬有引力定律，但是萬有引力有多大呢？ 18世紀末，英國科學家亨利·卡文迪什決定找出這種重力。 他懸掛了一根 6 英尺長的木桿，木桿兩側各附有小金屬球，就像啞鈴一樣，懸掛在金屬線上。 兩個 350 磅重的鉛球放置得相當近，以產生足夠的重力來旋轉啞鈴并扭轉鋼絲。 然后使用自制儀器測量微小的旋轉。 測量結果出人意料地準確。 他測量了引力常數的參數。 在此基礎上，卡文迪什計算出了地球的密度和質量。 卡文迪什的計算結果是，地球的重量為 6.0 × 1024 千克，即 13 萬億萬億磅。 7NO.7：埃拉托斯特尼在古埃及的一個城鎮(zhèn)（現在稱為阿斯旺）測量了地球的周長。 在這個小鎮(zhèn)上，夏至正午的太陽高掛在頭頂，物體沒有陰影，陽光直射深井。 公元前 3 世紀亞歷山大圖書館的圖書管理員埃拉托色尼意識到這些信息可以幫助他估計地球的周長。 在隨后幾年的同一天和同一時間，他測量了亞歷山大同一地點物體的陰影。 結果發(fā)現，太陽光線稍微傾斜，偏離垂直線的角度約為7度。 剩下的就是幾何問題了。 假設地球是球形的，它的周長應為 360 度。 如果兩個城市成7度角，就是一個7/360的圓，這是當時5000個希臘運動場的距離。 因此地球的周長應該是25萬個希臘游樂場。
今天，通過軌跡計算，我們知道埃拉托色尼的測量誤差僅在5%以內。 8NO.8：伽利略的加速實驗 伽利略繼續(xù)完善他關于物體運動的想法。 他制作了一條長6米多、寬3米的光滑直木槽。 然后將木槽以一定角度固定，讓銅球從木槽頂部沿斜面滑下，用水鐘測量銅球每次滑動的時間，研究它們之間的關系。 亞里士多德曾經預言，滾動的球的速度是均勻的：銅球在兩倍的時間內可以移動兩倍的距離。 伽利略證明了銅球移動的距離與時間的平方成正比：在兩倍的時間內，由于重力加速度恒定，銅球滾動了四倍的距離。
9NO.9：盧瑟福發(fā)現了核實驗。 1911年，當盧瑟福還在曼徹斯特大學做放射性能量實驗時，人們對原子的印象就像“葡萄干布丁”十大經典物理實驗，一種中間聚集有大量正電荷的糊狀物質。 容納電子粒子。 但他和他的助手們驚訝地發(fā)現，當他們向金箔發(fā)射帶正電的阿爾法粒子時，少量粒子會反彈回來。 盧瑟福計算出原子不是糊狀質量，但大部分物質集中在一個小的中心核中，現在稱為核子，電子圍繞它運行。
10NO.10：米歇爾·傅科的擺鐘實驗 去年，科學家在南極洲放置了一個擺鐘并觀察了它的擺動。 他們正在重復1851年在巴黎進行的一項著名實驗。1851年，法國科學家福柯在公開場合進行了一項實驗。 他用一根220英尺長的鋼絲，將一個62磅重、頭上有鐵筆的鐵球懸掛在屋頂下，觀察并記錄它的來回擺動。 觀眾們都驚訝地發(fā)現，鐘擺每擺動一次，就會稍微偏離原來的軌跡，并發(fā)生旋轉。 這其實是因為房子在慢慢移動。 福柯的論證表明地球繞其軸旋轉。 在巴黎的緯度，鐘擺順時針移動，一個周期為30小時。 在南半球，擺應該逆時針旋轉，而在赤道則不會旋轉。 在南極洲，自轉周期為24小時。 11
