如何高效的學(xué)習(xí)物理知識(shí)_技巧有哪些(3)
如何高效的學(xué)習(xí)物理知識(shí)_技巧有哪些
歷史上的十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)排行榜
歷史上的十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)排行榜第一位:托馬斯·楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉試驗(yàn)
牛頓和托馬斯·楊對(duì)光的性質(zhì)研究得出的結(jié)論都不完全正確。光既不是簡(jiǎn)單的由微粒構(gòu)成,也不是一種單純的波。20世紀(jì)初,麥克斯·普克朗和艾伯特·愛(ài)因斯坦分別指出一種叫光子的東西發(fā)出光和吸收光。但是其他試驗(yàn)還是證明光是一種波狀物。經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展的量子學(xué)說(shuō)最終總結(jié)了兩個(gè)矛盾的真理:光子和亞原子微粒,(如電子、光子等等)是同時(shí)具有兩種性質(zhì)的微粒,物理上稱(chēng)它們:波粒二象性。
將托馬斯·楊的雙縫演示改造一下可以很好的說(shuō)明這一點(diǎn)。科學(xué)家們用電子流代替光束來(lái)解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)量子力學(xué),電粒子流被分為兩股,被分得更小的粒子流產(chǎn)生波的效應(yīng),他們相互影響,以至產(chǎn)生像托馬斯·楊的雙縫演示中出現(xiàn)的加強(qiáng)光和陰影。這說(shuō)明微粒也有波的效應(yīng)。
是誰(shuí)最早做了這個(gè)試驗(yàn)已經(jīng)無(wú)法考證。根據(jù)刊登在《今日物理》雜志的一篇論文看,人們推測(cè)應(yīng)該是在1961年。
歷史上的十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)排行榜第二位:伽利略的自由落體試驗(yàn)
在16世紀(jì)末,人人都認(rèn)為重量大的物體比重量小的物體下落的快因?yàn)閭ゴ蟮膩喞锸慷嗟率沁@么說(shuō)的。伽利略,當(dāng)時(shí)在比薩大學(xué)數(shù)學(xué)系任職,他大膽的向公眾的觀點(diǎn)挑戰(zhàn),他從斜塔上同時(shí)扔下一輕一重的物體,讓大家看到兩個(gè)物體同時(shí)落地。他向世人展示尊重科學(xué)而不畏權(quán)威的可貴精神。
歷史上的十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)排行榜第三位:羅伯特·密立根的油滴試驗(yàn)編輯
很早以前,科學(xué)家就在研究電。人們知道這種無(wú)形的物質(zhì)可以從天上的閃電中得到,也可以通過(guò)摩擦頭發(fā)得到。1897年,英國(guó)物理學(xué)家托馬斯已經(jīng)得知如何獲取負(fù)電荷電流。1909年美國(guó)科學(xué)家羅伯特·米利肯開(kāi)始測(cè)量電流的電荷。
他用一個(gè)香水瓶的噴頭向一個(gè)透明的小盒子里噴油滴。小盒子的頂部和底部分別放有一個(gè)通正電的電板,另一個(gè)放有通負(fù)電的電板。當(dāng)小油滴通過(guò)空氣時(shí),就帶有了一些靜電,他們下落的速度可以通過(guò)改變電板的電壓來(lái)控制。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)米利肯得出結(jié)論:電荷的值是某個(gè)固定的常量,最小單位就是單個(gè)電子的帶電量。
歷史上的十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)排行榜第四位:牛頓的棱鏡分解太陽(yáng)光
艾薩克·牛頓出生那年,伽利略與世長(zhǎng)辭。牛頓1665年畢業(yè)于劍橋大學(xué)的三一學(xué)院。當(dāng)時(shí)大家都認(rèn)為白光是一種純的沒(méi)有其它顏色的光,而有色光是一種不知何故發(fā)生變化的光(又是亞里士多德的理論)。
為了驗(yàn)證這個(gè)假設(shè),牛頓把一面三棱鏡放在陽(yáng)光下,透過(guò)三棱鏡,光在墻上被分解為不同顏色,后來(lái)我們稱(chēng)作為光譜。人們知道彩虹的五顏六色,但是他們認(rèn)為那時(shí)因?yàn)椴徽?。牛頓的結(jié)論是:正是這些紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫基礎(chǔ)色有不同的色譜才形成了表面上顏色單一的白色光,如果你深入地看看,會(huì)發(fā)現(xiàn)白光是非常美麗的。
歷史上的十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)排行榜第五名:托馬斯·楊的光干涉試驗(yàn)
牛頓也不是永遠(yuǎn)都對(duì)。牛頓曾認(rèn)為光是由微粒組成的,而不是一種波。1830年英國(guó)醫(yī)生也是物理學(xué)家的托馬斯·楊向這個(gè)觀點(diǎn)挑戰(zhàn)。他在百葉窗上開(kāi)了一個(gè)小洞,然后用厚紙片蓋住,再在紙片上戳一個(gè)很小的洞。讓光線透過(guò),并用一面鏡子反射透過(guò)的光線。然后他用一個(gè)厚約1/30英寸的紙片把這束光從中間分成兩束。結(jié)果看到了相交的光線和陰影。這說(shuō)明兩束光線可以像波一樣相互干涉。這個(gè)試驗(yàn)為一個(gè)世紀(jì)后量子學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立起到了至關(guān)重要的作用。
歷史上的十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)排行榜第六位:卡文迪許扭秤試驗(yàn)
牛頓的另一大貢獻(xiàn)是他的萬(wàn)有引力理論:兩個(gè)物體之間的吸引力與各個(gè)物體的質(zhì)量成正比,與他們距離的平方成反比。但是萬(wàn)有引力到底多大?
18世紀(jì)末,英國(guó)科學(xué)家亨利·卡文迪許決定要找到一個(gè)計(jì)算方法。他把兩頭帶有金屬球的6英尺木棒用金屬線懸吊起來(lái)。再用兩個(gè)350磅重的皮球放在足夠近的地方,以吸引金屬球轉(zhuǎn)動(dòng),從而使金屬線扭動(dòng),然后用自制的儀器測(cè)量出微小的轉(zhuǎn)動(dòng)。
測(cè)量結(jié)果驚人的準(zhǔn)確,他測(cè)出了萬(wàn)有引力的參數(shù)恒量。在卡文迪許的基礎(chǔ)上可以計(jì)算地球的密度和質(zhì)量。地球重:6.0×10^24公斤,或者說(shuō)13萬(wàn)億萬(wàn)億磅。
歷史上的十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)排行榜第七位:埃拉托色尼測(cè)量地球圓周
在公元前3世紀(jì),埃及的一個(gè)名叫阿斯瓦的小鎮(zhèn)上,夏至正午的陽(yáng)光懸在頭頂。物體沒(méi)有影子,太陽(yáng)直接照入井中。埃拉托色尼意識(shí)到這可以幫助他測(cè)量地球的圓周。在幾年后的同一天的同一時(shí)間,他記錄了同一條經(jīng)線上的城市亞歷山大(阿斯瓦的正北方)的水井的物體的影子。發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光線有稍稍偏離,與垂直方向大約成7度角。剩下的就是幾何問(wèn)題了。假設(shè)地球是球狀,那么它的圓周應(yīng)是360度。如果兩座城市成7度角,就是7/360的圓周,就是當(dāng)時(shí)5000個(gè)希臘運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的距離。因此地球圓周應(yīng)該是25萬(wàn)個(gè)希臘運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。今天我們知道埃拉托色尼的測(cè)量誤差僅僅在5%以?xún)?nèi)。
歷史上的十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)排行榜第八位:伽利略的加速度試驗(yàn)
伽利略繼續(xù)他的物體移動(dòng)研究。他做了一個(gè)6米多長(zhǎng),3米多寬的光滑直木板槽。再把這個(gè)木板槽傾斜固定,讓銅球從木槽頂端沿斜面滑下。然后測(cè)量銅球每次下滑的時(shí)間和距離,研究它們之間的關(guān)系。亞里士多德曾預(yù)言滾動(dòng)球的速度是均勻不變的:銅球滾動(dòng)兩倍的時(shí)間就走出兩倍的路程。伽利略卻證明銅球滾動(dòng)的路程和時(shí)間的平方成比例:兩倍的時(shí)間里,銅球滾動(dòng)4倍的距離。因?yàn)榇嬖谥亓铀俣取?/p>
歷史上的十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)排行榜第九位:α粒子散射實(shí)驗(yàn)編輯
盧瑟福從1909年起做了著名的α粒子散射實(shí)驗(yàn),推翻了湯姆生“棗糕模型”,在此基礎(chǔ)上,盧瑟福提出了核式結(jié)構(gòu)模型。
實(shí)驗(yàn)用準(zhǔn)直的α射線轟擊厚度為微米的金箔,絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn),但有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),并有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°,有的甚至幾乎達(dá)到180°而被反彈回來(lái).
結(jié)果:大多數(shù)散射角很小,約1/8000散射大于90°; 極個(gè)別的散射角等于180°。
結(jié)論:正電荷集中在原子中心。
大多數(shù)α粒子穿透金箔:原子內(nèi)有較大空間,而且電子質(zhì)量很小。
一小部分α粒子改變路徑:原子內(nèi)部有一微粒,而且該微粒的體積很小,帶正電。
極少數(shù)的α粒子反彈:原子中的微粒體積較小,但質(zhì)量相對(duì)較大。
1911年盧瑟福還在曼徹斯特大學(xué)做放射能實(shí)驗(yàn)時(shí),原子在人們的印象中就好像是“葡萄干布丁”,大量正電荷聚集的糊狀物質(zhì),中間包含著電子微粒。但是他和他的助手發(fā)現(xiàn)向金箔發(fā)射帶正電的阿爾法微粒時(shí)有少量被彈回,這使他們非常吃驚。盧瑟福計(jì)算出原子并不是一團(tuán)糊狀物質(zhì),大部分物質(zhì)集中在一個(gè)中心小核上,現(xiàn)在我們知道這個(gè)小核叫作原子核,電子在它周?chē)h(huán)繞。
歷史上的十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)排行榜第十位:讓·傅科鐘擺試驗(yàn)
1851年法國(guó)科學(xué)家傅科當(dāng)眾做了一個(gè)實(shí)驗(yàn),用一根長(zhǎng)220英尺的鋼絲吊著一個(gè)重62磅重的頭上帶有鐵筆的鐵球懸掛在屋頂下,觀測(cè)記錄它的擺動(dòng)軌跡。周?chē)^眾發(fā)現(xiàn)鐘擺每次擺動(dòng)都會(huì)稍稍偏離原軌跡并發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí),無(wú)不驚訝。實(shí)際上這是因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)使得地面并非慣性系,從而在地面上看,向地球自轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)的物體受到沿緯線方向的慣性力(科里奧利力)。傅柯的演示說(shuō)明地球是在圍繞地軸旋轉(zhuǎn)。在巴黎的緯度上,鐘擺的軌跡是順時(shí)針?lè)较颍?0小時(shí)一周期。在南半球,鐘擺應(yīng)是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),而在赤道上將不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在南極,轉(zhuǎn)動(dòng)周期是24小時(shí)。
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