第4組 王騰 1
NO.1： Young的雙縫演示被應(yīng)用于電子干涉實(shí)驗(yàn)。 牛頓和托馬斯·楊在研究光的性質(zhì)時(shí)得出的結(jié)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(jì)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(shí)驗(yàn)仍然證明光是一種波狀物質(zhì)。 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，量子理論最終總結(jié)出兩個(gè)相互矛盾的真理：光子和亞原子粒子（如電子、光子等）是同時(shí)具有兩種性質(zhì)的粒子。 在物理學(xué)中，它們被稱為波粒二象性。 托馬斯·楊（ Young）的兩縫演示的一個(gè)轉(zhuǎn)折很好地說明了這一點(diǎn)。 科學(xué)家們使用電子流而不是電子束來解釋實(shí)驗(yàn)。 根據(jù)量子力學(xué)，一束帶電粒子流被分成兩束，較小的粒子流會產(chǎn)生波動(dòng)效應(yīng)，它們相互作用，產(chǎn)生托馬斯·楊雙縫演示中看到的增強(qiáng)光影。 這說明粒子也具有波動(dòng)效應(yīng)。
2NO.2：伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn) 16世紀(jì)末，每個(gè)人都相信較重的物體比較小的物體下落得更快，因?yàn)閭ゴ蟮膩喞锸慷嗟略@樣說過。 當(dāng)時(shí)在比薩大學(xué)數(shù)學(xué)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(shí)驗(yàn)已成為科學(xué)上的佳話：他同時(shí)從斜塔上扔下了一個(gè)輕的和重的物體，這樣大家就可以看到兩個(gè)物體同時(shí)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(zhì)，而不是人類的權(quán)威，科學(xué)擁有最終決定權(quán)。 3NO.3：羅伯特·米利肯的油滴實(shí)驗(yàn) 很久以前，科學(xué)家們正在研究電。 人們知道，這種看不見的物質(zhì)可以從天空中的閃電或摩擦頭發(fā)中獲得。 1897年十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)，英國物理學(xué)家JJ托馬斯確定電流是由帶負(fù)電的粒子，即電子組成。 1909年，美國科學(xué)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(gè)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(cè)為正極板，另一側(cè)為負(fù)極板。 當(dāng)小油滴穿過空氣時(shí)，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(xì)觀察每個(gè)油滴的運(yùn)動(dòng)。 經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，米利肯得出結(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。
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(xué)三一學(xué)院，為了躲避瘟疫，他在家呆了兩年，然后順利找到了工作。 當(dāng)時(shí)，每個(gè)人都認(rèn)為白光是沒有其他顏色的純光（亞里士多德就是這么認(rèn)為的），而彩色光是發(fā)生了某種變化的光。 為了檢驗(yàn)這個(gè)假設(shè)，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(rèn)為這是因?yàn)樗徽！?牛頓的結(jié)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(xiàn)白光非常美麗。 5NO.5：托馬斯·楊的牛頓光干涉實(shí)驗(yàn)并不總是正確的。 經(jīng)過多次爭論，牛頓讓科學(xué)界相信光是由粒子而不是波構(gòu)成的。 1830年，英國醫(yī)生、物理學(xué)家托馬斯·楊用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)。 他在百葉窗上剪了一個(gè)小洞，用一張厚紙蓋住，然后在紙上戳了一個(gè)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(jié)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(gè)實(shí)驗(yàn)對一個(gè)世紀(jì)后量子理論的創(chuàng)立發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
6NO.6：卡文迪什扭矩實(shí)驗(yàn) 牛頓的另一個(gè)偉大貢獻(xiàn)是他的萬有引力定律，但是萬有引力有多大呢？ 18世紀(jì)末，英國科學(xué)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(cè)各附有小金屬球，就像啞鈴一樣，懸掛在金屬線上。 兩個(gè) 350 磅重的鉛球放置得相當(dāng)近，以產(chǎn)生足夠的重力來旋轉(zhuǎn)啞鈴并扭轉(zhuǎn)鋼絲。 然后使用自制儀器測量微小的旋轉(zhuǎn)。 測量結(jié)果出人意料地準(zhǔn)確。 他測量了引力常數(shù)的參數(shù)。 在此基礎(chǔ)上，卡文迪什計(jì)算出了地球的密度和質(zhì)量。 卡文迪什的計(jì)算結(jié)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(gè)城鎮(zhèn)（現(xiàn)在稱為阿斯旺）測量了地球的周長。 在這個(gè)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(jì)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(jì)地球的周長。 在隨后幾年的同一天和同一時(shí)間，他測量了亞歷山大同一地點(diǎn)物體的陰影。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，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(shè)地球是球形的，它的周長應(yīng)為 360 度。 如果兩個(gè)城市成7度角，就是一個(gè)7/360的圓，這是當(dāng)時(shí)5000個(gè)希臘運(yùn)動(dòng)場的距離。 因此地球的周長應(yīng)該是25萬個(gè)希臘游樂場。
今天，通過軌跡計(jì)算，我們知道埃拉托色尼的測量誤差僅在5%以內(nèi)。 8NO.8：伽利略的加速實(shí)驗(yàn) 伽利略繼續(xù)完善他關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)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(dòng)的時(shí)間，研究它們之間的關(guān)系。 亞里士多德曾經(jīng)預(yù)言，滾動(dòng)的球的速度是均勻的：銅球在兩倍的時(shí)間內(nèi)可以移動(dòng)兩倍的距離。 伽利略證明了銅球移動(dòng)的距離與時(shí)間的平方成正比：在兩倍的時(shí)間內(nèi)，由于重力加速度恒定，銅球滾動(dòng)了四倍的距離。
9NO.9：盧瑟福發(fā)現(xiàn)了核實(shí)驗(yàn)。 1911年，當(dāng)盧瑟福還在曼徹斯特大學(xué)做放射性能量實(shí)驗(yàn)時(shí)，人們對原子的印象就像“葡萄干布丁”十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)，一種中間聚集有大量正電荷的糊狀物質(zhì)。 容納電子粒子。 但他和他的助手們驚訝地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們向金箔發(fā)射帶正電的阿爾法粒子時(shí)，少量粒子會反彈回來。 盧瑟福計(jì)算出原子不是糊狀質(zhì)量，但大部分物質(zhì)集中在一個(gè)小的中心核中，現(xiàn)在稱為核子，電子圍繞它運(yùn)行。
10NO.10：米歇爾·傅科的擺鐘實(shí)驗(yàn) 去年，科學(xué)家在南極洲放置了一個(gè)擺鐘并觀察了它的擺動(dòng)。 他們正在重復(fù)1851年在巴黎進(jìn)行的一項(xiàng)著名實(shí)驗(yàn)。1851年，法國科學(xué)家福柯在公開場合進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。 他用一根220英尺長的鋼絲，將一個(gè)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?cái)[動(dòng)。 觀眾們都驚訝地發(fā)現(xiàn)，鐘擺每擺動(dòng)一次，就會稍微偏離原來的軌跡，并發(fā)生旋轉(zhuǎn)。 這其實(shí)是因?yàn)榉孔釉诼苿?dòng)。 福柯的論證表明地球繞其軸旋轉(zhuǎn)。 在巴黎的緯度，鐘擺順時(shí)針移動(dòng)，一個(gè)周期為30小時(shí)。 在南半球，擺應(yīng)該逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而在赤道則不會旋轉(zhuǎn)。 在南極洲，自轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)。 11
