物理学史上著名实验

物理实验的重要性理论上美妙的假设或推理，要成为被公认的物理规律，必须有实验结果的验证。物理学理论还有一定的相对独立性，理论物理学用逻辑推理的方法有过许多预言，也发现过不少新的规律和定理，但是，即使最严谨的理论也必须通过实验的检验，才能得到证实公认。（例如当时相对论的发表，并不被人们认可，后来通过一系列实验才证实。）第一页，共21页。物理实验的重要性，千言万语也说不完，还是让我们来走进物理学历史，领略那些经典实验的魅力。第二页，共21页。埃拉托色尼测量地球圆周埃拉托色尼（公元前275年-193），生于希腊，在雅典接受了良好的教育，博学多才，后来成为了世界上第一个测出地球圆周的人。（古代文明中只有古希腊人认识到地球是球体。）夏至日，他在西恩纳附近找到一口井，正好是阳光直射入井的时候，与此同时，他在亚历山大里亚选择了一个很高的方尖塔作参照，并测量了夏至日那天塔的阴影长度，这样他就可以量出直立的方尖塔和太阳光射线之间的角度。（角度的计算）第三页，共21页。第四页，共21页。m古希腊文明的一个缩影。难度系数：☆☆☆☆☆历史价值：☆☆☆☆☆第五页，共21页。伽利略的自由落体实验在16世纪末,人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落的快因为伟大的亚里士多德是这么说的。伽利略，当时在比萨大学数学系任职，他大胆的向公众的观点挑战，他从斜塔上同时扔下一轻一重的物体，让大家看到两个物体同时落地。他向世人展示尊重科学而不畏权威的可贵精神。第六页，共21页。开启了实验物理的先河；用实验结果打破了当时人们的常识，结束了亚里斯多德的错误结论。难度系数：☆☆☆☆☆历史价值：☆☆☆☆☆第七页，共21页。卡文迪许扭秤实验卡文迪许用两个质量一样的铅球分别放在扭秤的两端。扭秤中间用一根韧性很好的钢丝系在支架上，钢丝上有个小镜子。用准直的细光束照射镜子，细光束反射到一个很远的地方，标记下此时细光束所在的点。用两个质量一样的铅球同时分别吸引扭秤上的两个铅球。由于万有引力作用。扭秤微微偏转。但细光束所反射的远点却移动了较大的距离。他用此计算出了万有引力公式中的常数G。此实验的巧妙之处在于将微弱的力的作用进行了放大。第八页，共21页。卡文迪许扭称第九页，共21页。先测出银丝扭转常数a,大铅球质量M，小铅球质量为m。大球与小球球心距为r,测出银丝扭转角度F=a第十页，共21页。运用了将微小放大的思想；计算出了万有引力常数G，从而得出了地球质量。难度系数：☆☆☆☆☆历史价值：☆☆☆☆☆第十一页，共21页。密立根油滴实验油滴实验（Oil-dropexperiment），是美国芝加哥大学物理学家罗伯特·安德鲁·密立根及其学生哈维·福莱柴尔（HarveyFletcher）在1909年所进行的一项物理学实验，并使罗伯特·密立根获得1923年的获得诺贝尔物理学奖。此实验的目的是要测量单一电子的电荷。方法主要是平衡重力与电力，使油滴悬浮于两片金属电极之间。并根据已知的电场强度，计算出整颗油滴的总电荷量。重复对许多油滴进行实验之后，密立根发现所有油滴的总电荷值皆为同一数字的倍数，因此认定此数值为单一电子的电荷e。第十二页，共21页。第十三页，共21页。油滴过小，不能直接测量其重力，需要用运动学模型间接求出。测出了元电荷的带电量e;为量子化理论诞生提供了思想参考。难度系数：☆☆☆☆☆历史价值：☆☆☆☆☆第十四页，共21页。托马斯·杨的光干涉试验1801年，英国物理学家托马斯·杨(1773—1829)在实验室里成功地观察到了光的干涉．两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。[1-2]（当年托马斯·杨利用双孔之前加一小孔S，再根据惠更斯原理，从而获得相干光）两小孔间距和单孔到双缝的距离有严格的限制的。第十五页，共21页。证明了光具有波动性。为光具有波粒二象性奠定了基础。提供了获得相干光的一种方法。难度系数：☆☆☆☆☆历史价值：☆☆☆☆☆第十六页，共21页。托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉试验在德布罗意提出物质波的理论后，有许多科学家就开始寻找实验方法来验证。由加速电场计算出电子束动量和由晶体光栅上衍射极大值与波长λ间的关系计算出λ，验证了德布略意关于P、λ间的假设关系成立，最终使德布罗意假设被公认为理论.（v<<c),第十七页，共21页。第十八页，共21页。与两个做比较，来验证物质波是否成立。为波粒二象性适用范围推广到其它粒子奠定了基础。难度系数：☆☆☆☆☆历史价