史上最美丽的十大物理实验PPT.ppt

GUANGXI NORMAL UNIVERSITY 这十大实验，使用最这十大实验，使用最简单的仪器和设备，发现了最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念，就根本、最单纯的科学概念，就像是一座座历史丰碑一样，使像是一座座历史丰碑一样，使人们长久的困惑和含糊顷刻间人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，被认为是史上最美一扫而空，被认为是史上最美丽的十大实验丽的十大实验GUANGXI NORMAL UNIVERSITY 2020世纪初，普克朗和爱因斯坦分别指世纪初，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的实验却证明光是一种波状物 19601960年，约恩孙从改进的年，约恩孙从改进的电子双缝干涉实验中，真正实现了电子双缝干涉实验中，真正实现了波粒二象性的证明波粒二象性的证明 左图所示：电粒子流被分为两左图所示：电粒子流被分为两股，产生像托马斯股，产生像托马斯 · 杨的双缝演示杨的双缝演示中出现的加强光和阴影四种图像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说明粒子流微粒也有波的效应Thomas Young (1773-1829) GUANGXI NORMAL UNIVERSITYGalileo Galilei (1564-1642) 著名的比萨斜塔实验已经成为科学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，科学做出了最的本质，而不是人类的权威，科学做出了最后的裁决后的裁决 在在1616世纪末，人人都认为重量大的物世纪末，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比萨大学数学系任职，他大胆地向公众的观点提出挑战提出挑战 ：他从斜塔上同时扔下一轻一重的：他从斜塔上同时扔下一轻一重的物体，物体，让大家看到两个物体同时落地让大家看到两个物体同时落地著名的比萨斜塔GUANGXI NORMAL UNIVERSITY 密立根不断改变电压，仔细观察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，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常量，最小单位就是单个电子的带电量 19091909年，美国科学家罗伯特年，美国科学家罗伯特··密立根密立根用一个香水瓶的喷头向一个透明的小盒子里喷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，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 ) GUANGXI NORMAL UNIVERSITY 牛顿的结论是：正牛顿的结论是：正是这些红、橙、黄、绿、蓝、是这些红、橙、黄、绿、蓝、靛紫基础色有不同的色谱才靛紫基础色有不同的色谱才形成了表面上颜色单一的白形成了表面上颜色单一的白色光色光 牛顿牛顿16651665年毕业于剑桥大学的三一学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并投射在墙上，结果发现太阳光被分解为不同颜色颜色Isaac Newton (1643-1727) 牛顿在做太阳光经三棱镜折射的实验GUANGXI NORMAL UNIVERSITY 下左图是自然白光下左图是自然白光双缝干涉条纹，下右图是红双缝干涉条纹，下右图是红光双缝干涉条纹这说明两光双缝干涉条纹这说明两束光线可以像波一样相互干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，而不是一种波组成的，而不是一种波18301830年，英国医生、年，英国医生、物理学家托马斯物理学家托马斯··杨用实验来验证这一观点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) GUANGXI NORMAL UNIVERSITY线线悬悬吊吊起起来来；；再再将将两两个个 3 35 50 0磅磅重重的的铅铅球球放放在在离离小小球球相相当当近近的的地地方方，，以以产产生生足足够够的的引引力力使使木木架架扭扭动动。

然然后后用用自自制制仪仪器器测测量量微微小小转转动动计计算算结结果果是是：：地地球球重重量量为为 6 6. .0 0×× 1 10 02 24 4公公 斤斤 牛顿的另一伟大贡献是他的万有引力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？定律，但是万有引力到底多大？1818世纪末，英世纪末，英国科学家亨利国科学家亨利··卡文迪许卡文迪许 的实验给出了验证的实验给出了验证卡文迪许使用的装置图 他他将将两两边边系系有有小小金金属属球球的的木木架架用用金金属属Henry Cavendish (1731-1810) GUANGXI NORMAL UNIVERSITY丈量了同一地点的物体的影子发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，在垂直现太阳光线有轻微的倾斜，在垂直向偏离大约向偏离大约7 7度角并根据右图示度角并根据右图示原理测量出地球的周长通过今天原理测量出地球的周长通过今天测算，当年的误差仅在测算，当年的误差仅在5 5％以内 埃埃拉拉托托色色尼尼是是公公元元前前 3 3世世纪纪亚亚历历山山大大图图书书馆馆馆馆长长，，古古埃埃及及的的一一个个现现名名为为阿阿斯斯旺旺的的小小镇镇。

在在这这个个小小镇镇上上，，夏夏日日正正午午的的阳阳光光悬悬在在头头顶顶：：物物体体没没有有影影子子，，阳阳光光直直接接射射入入深深水水井井中中埃埃拉拉托托埃拉托色尼测量地球圆周长示意图 色色尼尼在在以以后后几几年年里里的的同同一一天天、、同同一一时时间间 ，Eratosthenes (B.c.275-B.c.193) GUANGXI NORMAL UNIVERSITY 伽利略做了一个伽利略做了一个6 6米多长、米多长、3 3米多宽的米多宽的光滑直木板槽再把这个木板槽倾斜固定，让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球滚动的路程和时间的平方成比例2 2倍的时间里，铜球滚动倍的时间里，铜球滚动4 4倍的距离，倍的距离，因为存在恒定的重力加速度因为存在恒定的重力加速度亚里士多德曾预言铜亚里士多德曾预言铜球滚动两倍的时球滚动两倍的时间就间就：Galileo Galilei (1564-1642) GUANGXI NORMAL UNIVERSITY 19111911年卢瑟福还在曼彻斯特大学做放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射能实验时，原子在人们的印象中就好像是““葡萄干布丁葡萄干布丁””，大量正电荷聚集的糊状物质，，大量正电荷聚集的糊状物质，中间包含着电子微粒。

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，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，电子在它周围环绕做核子，电子在它周围环绕 但是他和他的助但是他和他的助手发现向金箔发射带手发现向金箔发射带Ernest Rutherford (1871-1937) GUANGXI NORMAL UNIVERSITY 近年，科学家们在南极重复了近年，科学家们在南极重复了18511851年年巴黎的一个以法国科学家傅科命名的著名实验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是房屋在缓缓转动的结果。

18511851年傅科在公众年傅科在公众面前用一根长面前用一根长220220英尺的钢英尺的钢丝将一个丝将一个 62 62磅重的上带有磅重的上带有铁笔铁笔J. B. L. Foucault (1819-1868) GUANGXI NORMAL UNIVERSITY 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。