史上最美丽的十大物理实验.ppt

<p>物理学实验教学中心,GUANGXI NORMAL UNIVERSITY,1、托马斯杨的光干涉改进实验,20世纪初，普克朗和爱因斯坦分别指出一种叫光子的东西发出光和吸收光，但当时的实验却证明光是一种波状物。,1960年，约恩孙从改进的电子双缝干涉实验中，真正实现了波粒二象性的证明。,左图所示：电粒子流被分为两股，产生像托马斯,杨的双缝演示中出现的加强光和阴影。四种图像说明粒子流微粒也有波的效应。,Thomas Young,(1773-1829),Galileo Galilei,(,1564-1642,),2、伽利略的自由落体实验,著名的比萨斜塔实验已经成为科学中的一个故事，伽利略挑战展示的是自然界的本质，而不是人类的权威，科学做出了最后的裁决,。,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得快。伽利略，当时在比萨大学数学系任职，他大胆地向公众的观点提出挑战：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。,著名的比萨斜塔,3、罗伯特密立根的油滴实验,密立根不断改变电压，仔细观察每一颗油滴的运动，使得电场力与空气浮力的和等于重力，如右图。经过反复试，密立根得出结论：电荷的值是某个固定的常量，最小单位就是单个电子的带电量。,1909年，美国科学家罗伯特密立根用一个香水瓶的喷头向一个透明的小盒子里喷油滴。小盒子的顶部和底部分别连接一个电池，让一边成为正电板，另一边成为负电板。油滴下落的速度可以通过改变电板间的电压来控制。,密立根的油滴实验原理图,Robert A.Millikan(1868-1953),4、牛顿的棱镜分解太阳光实验,牛顿的结论是：正是这些红、橙、黄、绿、蓝、靛紫基础色有不同的色谱才形成了表面上颜色单一的白色光,牛顿1665年毕业于剑桥大学的三一学院。当时大家都认为白光是一种纯的光，而彩色光是一种不知何故发生变化的光。为了验证这个假设，牛顿让太阳光经一块三棱镜折射后并投射在墙上，结果发现太阳光被分解为不同颜色,Isaac Newton(1643-1727),。,牛顿在做太阳光经三棱镜折射的实验,。,5、托马斯杨的光双缝干涉实验,下左图是自然白光双缝干涉条纹，下右图是红光双缝干涉条纹。这说明两束光线可以像波一样相互干涉。,牛顿也不是永远正确。在多次争吵后，牛顿让科学界接受了这样的观点：光是由微粒组成的，而不是一种波。1830年，英国医生、物理学家托马斯杨用实验来验证这一观点。,自然白光的双缝进干涉图 红光的双缝进干涉图,Thomas Young,(1773-1829),6、卡文迪许扭秤实验,线悬吊起来；再将两个350磅重的铅球放在离小球相当近的地方，以产生足够的引力使木架扭动。然后用自制仪器测量微小转动。计算结果是：地球重量为6.01024公斤,。,牛顿的另一伟大贡献是他的万有引力定律，但是万有引力到底多大？18世纪末，英国科学家亨利卡文迪许 的实验给出了验证。,卡文迪许使用的装置图,他将两边系有小金属球的木架用金属,Henry Cavendish,(1731-1810),7、埃拉托色尼测量地球圆周长实验,丈量了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有轻微的倾斜，在垂直向偏离大约7度角。并根据右图示原理测量出地球的周长。通过今天测算，当年的误差仅在5以内。,埃拉托色尼是公元前3世纪亚历山大图书馆馆长，古埃及的一个现名为阿斯旺的小镇。在这个小镇上，夏日正午的阳光悬在头顶：物体没有影子，阳光直接射入深水井中。埃拉托,埃拉托色尼测量地球圆周长示意图,色尼在以后几年里的同一天、同一时间,，,Eratosthenes,(B.c.275-B.c.193),8、伽利略的加速度实验,伽利略做了一个6米多长、3米多宽的光滑直木板槽。再把这个木板槽倾斜固定，让铜球从木槽顶端沿斜面滑下，并用水钟测量铜球每次下滑的时间，研究它们之间的关系。,伽利略的加速度实验,走出两倍的路程。伽利略却证明铜球滚动的路程和时间的平方成比例2倍的时间里，铜球滚动4倍的距离，因为存在恒定的重力加速度。,亚里士多德曾预言铜球滚动两倍的时,间就,：,Galileo Galilei,(,1564-1642,),9、卢瑟福发现核子实验,1911年卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能实验时，原子在人们的印象中就好像是“葡萄干布丁”，大量正电荷聚集的糊状物质，中间包含着电子微粒。,伽利略的加速度实验,正电的阿尔法微粒时有少量被弹回，这使他们非常吃惊。卢瑟福计算出原子并不是团糊状物质，大部分物质集中在一个中心小核上，现在叫做核子，电子在它周围环绕。,但是他和他的助手发现向金箔发射带,Ernest Rutherford,(1871-1937),10、傅科钟摆实验,近年，科学家们在南极重复了1851年巴黎的一个以法国科学家傅科命名的著名实验。傅科实验说明地球是在围绕地轴自转的。,傅科钟摆实验,的铁球悬挂在屋顶下，观测记录它前后摆动的轨迹。周围观众发现钟摆每次摆动都会稍稍偏离原轨迹并发生旋转，实际上这是房屋在缓缓转动的结果。,1851年傅科在公众面前用一根长220英尺的钢丝将一个 62磅重的上带有铁笔,J.B.L.Foucault,(1819-1868),后记：十大实验的时间排序,1,、埃拉托色尼测量地球圆周长实验,2,、伽利略的加速度实验,3,、伽利略的自由落体实验,4,、牛顿的棱镜分解太阳光实验,5,、卡文迪许扭矩实验,6,、托马斯,杨的光干涉改进实验,7,、托马斯,杨的光双缝干涉实验,8,、罗伯特,密立根的油滴实验,9,、傅科钟摆实验,10,、卢瑟福发现核子实验,</p>