物理現在是初高中必學的科目之一,而提到物理大家最先想到的是枯燥反鎖且無聊的,而物理是一門來自實驗的自然科學,而物理的實驗對於物理學的發展有著至關重要的作用,並且很多實驗在物理學家眼裡是“漂亮的”,那最美的科學實驗有哪些,科學史上十大最美實驗是什麼,TOP10排行榜就為大家盤點世界最美十大物理實驗。

十個最美實驗

1.托馬斯·楊的雙縫演示套用於電子干涉實驗

通過對光的性質的研究,牛頓和托馬斯·楊得出的結論並不完全正確。20世紀初,普朗克和愛因斯坦提出了光子的概念,指出光是由光子發出和吸收的。然而,其他實驗表明光具有波的性質。隨後的量子力學發展總結了光子和亞原子微粒同時具有波粒二象性的真理。通過修改托馬斯·楊的雙縫實驗,科學家們用電子流代替光束,展示了微粒也具有波的效應。電粒子流被分為兩股,並產生波的效應,相互影響形成加強光和陰影的效果。這進一步證明了微粒也具有波的性質。

2.伽利略的自由落體實驗

在16世紀末,人們廣泛認為重的物體下落速度比輕的物體快,因為亞里斯多德說過這樣的話。然而,伽利略並不認同這種觀點,他在比薩大學的職位上,勇敢地對這一公眾觀點提出了挑戰。比薩斜塔實驗成為了科學界的一個經典故事:伽利略同時從斜塔上扔下一輕一重的物體,向觀眾展示了兩個物體同時落地的事實。儘管伽利略因此失去了工作,但他所展示的是自然界的真實本質,而不是人類的權威。最終,科學做出了最後的裁決,證明了伽利略的觀點是正確的。

3.密立根的油滴實驗

很久以前,科學家開始研究電,並意識到它可以通過閃電或摩擦頭髮產生。1897年,托馬斯確定電流由帶有負電粒子的電子組成。1909年,密立根開始測量電流的電荷。他使用一個香水瓶的噴頭將油滴噴入透明盒子中,盒子上下連線電池,形成正負電極。調整電壓可以控制油滴下降的速度。密立根觀察了每個油滴的運動,並通過多次試驗得出結論:電荷是一個固定常數,最小單位是單個電子的帶電量。

4.牛頓的稜鏡色散實驗

牛頓在鼠疫期間做了一個實驗,他通過將陽光透過三稜鏡,發現光被分解成不同的顏色,形成了光譜。這就說明了白光其實是由不同顏色的光組成的。牛頓的結論是,紅、橙、黃、綠、青、藍、紫這些基礎顏色形成了白光。如果我們仔細觀察,會發現白光是非常美麗的。

5.托馬斯·楊的光干涉實驗

牛頓將光定義為微粒而引起了爭議,直到托馬斯·楊的實驗驗證了光的波動性。楊通過在百葉窗和鏡子上進行實驗,觀察到光線的相互干涉和陰影。這個實驗證明了光的波動性,對於量子學說的建立產生了重要影響。

6.卡文迪什扭秤實驗

18世紀末,科學家卡文迪什利用自制儀器進行實驗,測量了萬有引力的大小。他使用了一個啞鈴狀的裝置,其中懸掛著兩個小金屬球。他還放置了兩個較大的銅球,通過產生引力讓啞鈴轉動。通過測量微小的轉動,他獲得了精確的結果,並計算出了地球的質量和密度。卡文迪什的計算顯示地球質量約為6.0 x 10^24kg。這個實驗為科學界提供了一個重要的參數,並對後續的研究起到了指導作用。

7.埃拉托色尼測量地球圓周長

在古埃及的亞斯文鎮,夏至日的中午,陽光沒有任何物體的影子,直接照射到深水井中。公元前3世紀,亞歷山大圖書館的館長埃拉托色尼利用這一現象估計了地球的周長。幾年後,他在同一天、同一時間在亞歷山大測量了同一地點物體的影子,發現太陽光線有輕微傾斜,與垂直方向偏離了約7°。假設地球是球形,它的周長應該跨越360°。根據兩座城市成7°的關係,可以計算出地球周長是當時5000個希臘運動場的長度,即25萬個希臘運動場。現代的測算結果表明,埃拉托色尼的測量誤差僅在5%以內。

8.伽利略的加速度實驗

伽利略通過設計實驗,提出了與亞里斯多德不同的觀點。他利用一個傾斜的木板槽和水鍾測量鋼球滑下的時間,發現了鋼球滾動的路程與時間的平方成正比。這個發現表明,在恆定的重力加速度下,鋼球滾動的速度是不斷增加的。與亞里斯多德的預言相反,伽利略的觀點更加準確地描述了物體運動的規律。這個實驗不僅對物理學的發展有重要影響,也為後來的科學實驗方法奠定了基礎。通過這個實驗,伽利略展示了他對物體運動的深入理解和獨特思考方式。

9.盧瑟福發現核子實驗

在1911年的實驗中,盧瑟福發現原子並不是人們所想像的“葡萄乾布丁”,而是由一個中心小核和圍繞其周圍的電子組成。他的實驗表明,當向金箔發射帶正電的α微粒時,有少量被彈回,這對他和他的助手來說非常意外。通過計算,盧瑟福得出結論,大部分物質集中在核子內部。這一發現對後來的原子理論和核物理學產生了重要影響。

10.傅科鐘擺證明地球自轉

1851年,法國科學家傅科進行了一次實驗,他用一根長220英尺的鋼絲將一個帶有鐵筆的鐵球懸掛在屋頂下,並記錄了它的擺動軌跡。觀眾們驚訝地發現,每次鐘擺擺動時都會稍稍偏離原軌跡並發生旋轉。這是因為地球在緩慢移動,所以擺錘受到了重力和慣性等因素的影響。這次演示表明了地球的自轉。根據經緯度的不同,鐘擺的轉動方向和周期也會有所不同。為了紀念傅科的實驗,人們將這種巨大的鐘擺稱為“傅科擺”,並在世界各地的天文館和物理教學場所設定了傅科擺。北京天文館也有一架傅科擺,在那裡可以親眼觀察地球的自轉。