聞名世界的十大經典物理實驗

說起世界十大經典物理實驗，想必這是理科生才會比較熟悉的吧!不得不敬佩那些偉大的科學家們，在浩瀚宇宙的海洋中不斷的挖掘探索，才有了世界十大經典物理實驗的出現。

一、伽利略的自由落體試驗

伽利略的自由落體試驗是十大經典物理實驗之一，在16世紀末，人人都認為重量大的物體比重量小的物體下落的快因為偉大的亞里斯多德是這麼說的。伽利略，當時在比薩大學數學系任職，他大膽的向公眾的觀點挑戰，他從斜塔上同時扔下一輕一重的物體，讓大家看到兩個物體同時落地。

伽利略自由落體定律：物體下落的速度與時間成正比，它下落的距離與時間的平方成正比，物體下落的加速度與物體的重量無關，也與物體的質量無關。

他向世人展示尊重科學而不畏權威的可貴精神。伽利略的自由落體試驗在世界十大經典物理實驗中是十分著名的，甚至被列入了高中的教科書。

二、埃拉託色尼測量地球圓周

公元前3世紀，在西恩納附近，尼羅河的一個河心島洲上，有一口深井，夏至日那天太陽光可直射井底。這一現象聞名已久，吸引著許多旅行家前來觀賞奇景。它表明太陽在夏至日正好位於天頂。埃拉託色尼意識到這可以幫助他測量地球的圓周。與此同時，他在亞歷山大裡亞選擇了一個很高的方尖塔作參照，並測量了夏至日那天塔的陰影長度，這樣他就可以量出直立的方尖塔和太陽光射線之間的角度。在幾年後的同一天的同一時間，他記錄了同一條經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。

獲得了這些數據之後，他運用了泰勒斯的數學定律，即一條射線穿過兩條平行線時，它們的對角相等。埃拉託色尼通過觀測得到了這一角度為7°12′，即相當於圓周角360°的1/50。由此表明，這一角度對應的弧長，即從西恩納到亞歷山大裡亞的距離，應相當於地球周長的1/50。

下一步埃拉託色尼藉助於皇家測量員的測地資料，測量得到這兩個城市的距離是5000希臘裡。一旦得到這個結果，地球周長只要乘以50即可，結果為25萬希臘裡。為了符合傳統的圓周為60等分制，埃拉託色尼將這一數值提高到252000希臘裡，以便可被60除盡。埃及的希臘裡約為157.5米，可換算為現代的公制，地球圓周長約為39375公裡，經埃拉託色尼修訂後為39360公裡， 這與實際地球周長(40076公裡)相差無幾。

今天我們知道埃拉託色尼的測量誤差僅僅在5%以內，所以被列入了世界十大經典物理實驗之中也是很不足為奇的。

三、伽利略的加速度試驗

伽利略做了一個6米多長，3米多寬的光滑直木板槽。再把這個木板槽傾斜固定，讓銅球從木槽頂端沿斜面滑下。然後測量銅球每次下滑的時間和距離，研究它們之間的關係。

亞里斯多德曾預言滾動球的速度是均勻不變的：銅球滾動兩倍的時間就走出兩倍的路程。伽利略卻證明銅球滾動的路程和時間的平方成比例：兩倍的時間裡，銅球滾動4倍的距離，因為存在重力加速度。這個實驗在十大經典物理實驗中也是很著名的。

四、牛頓的稜鏡分解太陽光

艾薩克·牛頓出生那年，伽利略與世長辭。牛頓1665年畢業於劍橋大學的三一學院。當時大家都認為白光是一種純的沒有其它顏色的光，而有色光是一種不知何故發生變化的光(亞里斯多德的理論)。

為了驗證這個假設，牛頓把一面三稜鏡放在陽光下，透過三稜鏡，光在牆上被分解為不同顏色，後來我們稱作為光譜。

牛頓的結論是：正是這些紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫基礎色有不同的色譜才形成了表面上顏色單一的白色光。

五、卡文迪許扭秤試驗

18世紀末，英國科學家亨利·卡文迪許決定要找到一個計算方法。他把兩頭帶有金屬球的6英尺木棒用金屬線懸吊起來。再用兩個350磅重的皮球放在足夠近的地方，以吸引金屬球轉動，從而使金屬線扭動，然後用自製的儀器測量出微小的轉動。

測量結果驚人的準確，他測出了萬有引力的參數恆量。在卡文迪許的基礎上可以計算地球的密度和質量。地球重：6.0×10^24公斤，或者說13萬億萬億磅。

六、託馬斯·楊的光幹涉試驗

1830年英國醫生也是物理學家的託馬斯·楊向這個觀點挑戰。他在百葉窗上開了一個小洞，然後用厚紙片蓋住，再在紙片上戳一個很小的洞。

讓光線透過，並用一面鏡子反射透過的光線。然後他用一個厚約1/30英寸的紙片把這束光從中間分成兩束。結果看到了相交的光線和陰影。這說明兩束光線可以像波一樣相互幹涉。這個試驗為一個世紀後量子學說的創立起到了至關重要的作用。

七、讓·傅科鐘擺試驗

1851年法國科學家傅科當眾做了一個實驗，用一根長220英尺的鋼絲吊著一個重62磅重的頭上帶有鐵筆的鐵球懸掛在屋頂下，觀測記錄它的擺動軌跡。周圍觀眾發現鐘擺每次擺動都會稍稍偏離原軌跡並發生旋轉時，無不驚訝。

實際上這是因為地球自轉使得地面並非慣性系，從而在地面上看，向地球自轉軸運動的物體受到沿緯線方向的慣性力(科裡奧利力)。傅柯的演示說明地球是在圍繞地軸旋轉。在巴黎的緯度上，鐘擺的軌跡是順時針方向，30小時一周期。在南半球，鐘擺應是逆時針轉動，而在赤道上將不會轉動。在南極，轉動周期是24小時。

八、羅伯特·米利肯的油滴試驗

很早以前，科學家就在研究電。人們知道這種無形的物質可以從天上的閃電中得到，也可以通過摩擦頭髮得到。1897年，英國物理學家託馬斯已經得知如何獲取負電荷電流。1909年美國科學家羅伯特·米利肯開始測量電流的電荷。他用一個香水瓶的噴頭向一個透明的小盒子裡噴油滴。

小盒子的頂部和底部分別放有一個通正電的電板，另一個放有通負電的電板。當小油滴通過空氣時，就帶有了一些靜電，他們下落的速度可以通過改變電板的電壓來控制。經過反覆試驗米利肯得出結論：電荷的值是某個固定的常量，最小單位就是單個電子的帶電量。

九、α粒子散射實驗

盧瑟福從1909年起做了著名的α粒子散射實驗，推翻了湯姆生「棗糕模型」，在此基礎上，盧瑟福提出了核式結構模型。

實驗用準直的α射線轟擊厚度為微米的金箔，絕大多數α粒子穿過金箔後仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發生了較大的偏轉，並有極少數α粒子的偏轉超過90°，有的甚至幾乎達到180°而被反彈回來。

實驗結果：大多數散射角很小，約1/8000散射大於90°; 極個別的散射角等於180°。

結論：正電荷集中在原子中心；大多數α粒子穿透金箔：原子內有較大空間，而且電子質量很小；一小部分α粒子改變路徑：原子內部有一微粒，而且該微粒的體積很小，帶正電；極少數的α粒子反彈：原子中的微粒體積較小，但質量相對較大。

十、託馬斯·楊的雙縫實驗

1801年，託馬斯·楊用雙縫幹涉實驗研究了光波的性質，認為光是一種單純的波。

將託馬斯·楊的雙縫演示改造一下可以很好的說明這一點。科學家們用電子流代替光束來解釋這個實驗。根據量子力學，電粒子流被分為兩股，被分得更小的粒子流產生波的效應，他們相互影響，以至產生像託馬斯·楊的雙縫演示中出現的加強光和陰影。

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