我们知道,物理学是一门实验科学,新的物理现象通常在实验中发现,另一方面,只有能够给出实验验证方法的物理理论才是可信的。小编打探到今年的公众科学日将在5月18日举办,相关内容也在紧锣密鼓筹备中!在活动中大家将有机会观看惊心动魄的实验秀,还可以参与各种有趣的互动实验,肯定是一场精彩绝伦的科学盛宴!在公众科学日到来之前,让我们先了解物理学发展历程中较为重要的十个实验吧。
01 伽利略的加速度测定实验
尽管大家可能更熟悉伽利略站在比萨斜塔上扔球,但此事的真实性还存在争议。但是伽利略对于自由落体运动的研究则毫无疑问在物理学界留下了浓墨重彩的一笔。他利用斜面上物体下落得更慢的特点,通过研究斜面上物体下落的规律来外推物体竖直下落的运动规律。最重要的是,他首先意识到时间可以作为一个参数引入公式中。
02 牛顿棱镜分光实验
1666年,牛顿曾经将一束阳光照射在棱镜上,然后他发现,从棱镜中出来的光分成了各种不同的颜色。当时,大多数科学家都认为白光是一种单一颜色的光。这一发现则纠正了当时科学家的这个固有观念,让后世的人们认识到,白光其实是由各种不同颜色的光混合形成的。
03 卡文迪许扭秤实验
卡文迪许扭秤实验是由英国物理学家亨利·卡文迪许于1797年至1798年进行的一项经典实验。这个实验旨在测量万有引力常数。卡文迪许的实验装置是一个扭秤,该扭秤由一根长杆水平悬挂在一根丝上,两端各挂一个铅球(甲球)。另外两个铅球(乙球)单独悬挂,放置在扭秤两端铅球附近。甲球和乙球之间相互吸引,使扭秤旋转。
04 法拉第电磁感应实验
法拉第电磁感应实验验证了变化的磁场可以产生电场,提供了将机械能转化为电能的可能性,并且为后来的电磁场理论奠定了基础。他用如图所示的实验装置发现,当电流在一根导线中开始流动时,铁芯另一侧的线圈中会产生电流。
05 杨氏双缝干涉实验
在17到18世纪之间,许多科学家基于实验观察提出了光的波动理论,包括罗伯特·胡克、惠更斯和欧拉。然而,牛顿坚定地拒绝光的波动理论,并发展了他的光粒子理论,认为光以微小粒子的形式从发光体中发射出来。而托马斯·杨的实验为波动学说提供了强有力的证据。
06 密立根油滴实验
密立根通过如图的实验装置成功测定了元电荷,也就是电子所带的电荷量。他向真空室中喷射微小的油滴,并观察它们在电场中的行为。在实验中,油滴被喷入一个封闭容器,通过与喷管摩擦油滴带上电荷。之后油滴落入两块平行金属板间,金属板上施加电压,形成一个均匀的电场。
07 焦耳热功当量实验
物理学家焦耳曾设计了如图所示的实验来测量热功当量。他在装水的瓶子里安装桨叶,一重物下降带动桨叶旋转,搅动瓶中的水,水受到搅动温度升高,测量水的温度升高量,可以计算出水升温所需的热,比较重物下落的功和水升温所需的热之间的关系,就得到了热功当量。
08 弗兰克-赫兹实验
弗兰克-赫兹实验旨在验证玻尔原子模型中的能级理论。在弗兰克-赫兹实验中,气态汞被放置在真空管中,管内包含两个电极。一个电极被加热以产生热电子,并被电场加速。这些电子通过一个正电压区域,然后进入另一个电极。
09 吴健雄宇称不守恒实验
吴健雄的实验证明了弱相互作用的宇称不守恒。简单来说,宇称就是描述物理系统在进行空间镜像翻转时是否保持不变的性质。如果物理系统在镜像翻转后保持不变,那么我们称宇称守恒。吴健雄的实验考察的是自旋朝同一个方向排列的60Co原子(核)。
10 引力波和γ射线暴联合观测
广义相对论预言了引力波的存在,2015年LIGO直接观测到了双黑洞并合产生的引力波。此外理论预言双中子星并合也可以发出相对容易探测的引力波。另一方面,上世纪60年代中期人们发现了宇宙中的γ射线暴,但是其产生机制尚不明确。有理论指出双中子星并合可以产生γ射线暴。
不容错过的科学之旅
如果你没有亲眼见证上面的实验,如果你也没有亲手尝试过重复这些实验,如果你也想体验一下物理学家的科研之旅,现在机会来啦!中国科学院物理研究所公众科学日将于今年5月18日举办!中国科学院物理研究所公众科学日是一年一度的大型公益性科普活动,面向社会公众开放,组织开展包括国家重点实验室开放、科普报告、趣味科学内容展示等形式多样、内容丰富的科学文化传播与交流活动。