物理学经典实验TOP10

厄拉多塞测量了地球的周长

排名第七。公元前3世纪，在埃及的一个名叫阿斯瓦的小镇上，夏至的正午阳光悬挂在头顶。物体没有阴影，阳光直射到井里。厄拉多塞意识到这可以帮助他测量地球的周长。几年后的同一天，他在同一条路线上记录了亚历山大市(阿斯瓦以北)一口井里的一个物体的影子。人们发现，太阳光线略有偏差，与垂直方向成约7度角。其余的是几何。假设地球是球形的，它的周长应该是360度。如果这两个城市形成一个7度角，那就是7/360的圆，也就是当时希腊5000个运动场的距离。因此，地球的周长应该是25万个希腊体育场。今天我们知道厄拉多塞测量误差仅在5%以内。

伽利略的*落体实验

排名第二。在16世纪末，每个人都认为重物体比轻物体下落得快，因为伟大的亚里士多德是这样说的。当时在比萨大学数学系工作的伽利略大胆挑战公众的观点。他同时从斜塔上扔下轻的和重的物体，这样每个人都可以看到这两个物体同时降落。他向世界展示了尊重科学和挑战权威的可贵精神。

伽利略加速度测试

排名第八。伽利略继续他对物体运动的研究。他做了一个6米多长3米宽的光滑的直木槽。然后倾斜固定木槽，使铜球从木槽顶部滑下斜面。然后测量铜球每次滑下的时间和距离，并研究它们之间的关系。亚里士多德预言，滚球的速度将是一致和恒定的:铜球的行走时间是它滚两次的两倍。伽利略证明了铜球的滚动距离与时间的平方成正比:在两倍的时间内，铜球滚动了4倍的距离。因为有重力加速度。

牛顿棱镜分解阳光

排名第四。艾萨克.牛顿出生时，伽利略去世了。牛顿于1665年毕业于剑桥大学三一学院。那时，每个人都认为白光是没有其他颜色的纯光，而有色光是某种程度上改变了的光(亚里士多德的理论)。

为了验证这个假设，牛顿在太阳上放置了一个三棱镜。通过棱镜，光线在墙上分解成不同的颜色。后来我们称之为光谱。人们知道彩虹是多彩的，但是他们认为那时候它是不正常的。牛顿的结论是，正是这些红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝色和紫色的基本颜色具有不同的色谱，从而在表面形成单一颜色的白光。如果你仔细观察，你会发现白光非常美丽。

卡文迪什扭转平衡试验

排名第六。牛顿的另一个伟大贡献是他的万有引力理论:两个物体之间的引力与其质量的平方成正比，与其距离的平方成反比。但是重力是什么呢？

18世纪末，英国科学家亨利·卡文迪什决定寻找一种计算方法。他用金属丝悬挂一根两端都有金属球的6英尺长的木棍。然后将两个350磅的橡胶球放在足够近的地方，吸引金属球旋转，使金属丝扭曲，然后用自制的仪器测量轻微的旋转。

测量结果出人意料地准确。他测量了万有引力的参数常数。在卡文迪许的基础上，可以计算出地球的密度和质量。地球重6.0× 10 24千克，或13万亿磅。

托马斯·杨光干涉试验

排名第五。牛顿并不总是对的。牛顿认为光是由粒子组成的，而不是波。1830年，英国医生和物理学家托马斯·杨挑战了这一观点。他在百叶窗上开了一个小洞，然后用厚纸盖住，并在纸上戳了一个小洞。让光通过，用镜子反射透射的光。然后他用一张大约1/30英寸厚的纸将光线从中间分成两束。结果，我们看到了相交的光影。这表明两束光可以像波一样相互干涉。这个实验在一个世纪后的量子理论创造中发挥了至关重要的作用。

让·福柯摆试验

排名第四。1851年，法国科学家福柯公开做了一个实验。他把一个62磅重的铁球挂在屋顶下一根220英尺长的钢丝上，头上插着一支铁笔，观察并记录它的摆动轨迹。当他们发现钟摆的每一次摆动都会稍微偏离原来的轨迹并旋转时，他们周围的观众并不感到惊讶。事实上，这是因为地球的旋转使地面不再是一个惯性系统，因此向地球旋转轴运动的物体会受到沿纬度线的惯性力(科里奥利力)。福柯的论证表明地球正绕着它的轴旋转。在巴黎的纬度上，钟摆的轨迹是顺时针的，周期为30小时。在南半球，钟摆应该逆时针旋转，但不是在赤道。在南极，自转周期为24小时。

罗伯特·米利肯的油滴测试

排名第三。很久以前，科学家们正在研究电学。人们知道这种看不见的物质可以从天空中的闪电或通过摩擦头发获得。1897年，英国物理学家托马斯已经知道如何获得负电荷电流。1909年，美国科学家罗伯特·米利肯开始测量电流的电荷。

他用香水瓶的喷嘴将水滴喷入一个透明的小盒子里。小盒的顶部和底部分别设有正极板和负极板。当小油滴通过空气时，它们携带一些静电，它们的下落速度可以通过改变电板的电压来控制。经过反复测试，米利肯得出结论，电荷的值是一个固定的常数，最小单位是单个电子的电荷。

粒子散射实验

排名第二。卢瑟福自1909年以来做了一个著名的α粒子散射实验，推翻了汤姆森的“枣饼模型”。在此基础上，卢瑟福提出了一个核结构模型。

在实验中，厚度为微米的金箔被准直的α射线轰击。绝大多数α粒子在通过金箔后仍沿原方向运动，但少数α粒子有较大的偏转，少数α粒子偏转超过90°，有些甚至几乎达到180°，并反弹回来。

结果:大部分散射角都很小，约1/8000散射大于90°；很少有散射角等于180度。

结论:正电荷集中在原子中心。

大多数α粒子穿透金箔:原子中有很大的空间，电子质量很小。

少量的α粒子改变它们的路径:在原子内部有一个粒子，这个粒子非常小并且带正电荷。

很少有α粒子反弹回来:原子中的粒子体积小，但质量相对较大。

托马斯·杨双缝演示在电子干扰测试中的应用

排名第一。牛顿和托马斯·杨关于光的本质的结论并不完全正确。光既不是简单地由粒子组成，也不是简单的波。20世纪初，马克斯·普朗克和阿尔伯特·爱因斯坦指出，一种叫做光子的东西会发光并吸收光。但是其他测试已经证明光是一种波。经过几十年的发展，量子理论终于总结出两个矛盾的真理:光子和亚原子粒子(例如，电子、光子等)。)是同时具有两种性质的粒子，物理上称为波粒二象性。

重建托马斯·杨的双缝示范可以很好地说明这一点。科学家用电子流代替光束来解释这个实验。根据量子力学，电子粒子流被分成两股流，较小的流产生波动效应。它们相互作用，产生增强的光和阴影，就像在托马斯·杨的双缝演示中看到的那样。这表明粒子也有波动效应。

不可能证明是谁首先做了这个实验。根据发表在《今日物理学》杂志上的一篇论文，人们推测那是1961年。