Saturday, June 02, 2007

科学史上最漂亮的10个物理实验

看一部电影,名字叫你掉进兔子洞有多深,应该与艾丽丝奇境漫游有关,没看过的同学应该补补课。
里面讲了就是第一个实验:单电子双缝干涉实验。
过程很有趣,
实验1:实验设备:很多小球,两块有缝隙的板,一块有一条缝,一块有两条。
用某发射装置对一个黑板发射小球,在发射装置和黑板之间放置一块有一条缝的板。
结果发射出去的小球通过一条缝的板后在黑板上形成一条线。
然后,把中间的板换成有两条缝的,然后发射,结果形成两条线。
实验2:实验设备:原子,两块有缝隙的板,一块有一条缝,一块有两条。
用发射器通过中间的隔板发射原子到目标板上。
在隔板是一条缝时,形成的痕迹是一条缝。
在两条缝时,发生了什么?形成了很多条线,就像波在通过两条缝时所形成的干涉条纹同样的情形。
当然更神奇的还在后面,有科学家想弄清楚原子为什么会乱跑,想看看到底原子会通过那条缝到目标板上的,就在一条缝边安装了监视装置。但再次实验时,惊奇地发现,原子发射出去后竟然形成了两条线,而不是干涉条纹。

科学史上最漂亮的10个物理实验

英国的物理网(physicsweb.org)喜欢各种有趣的评选活动。比如他们曾在2002年评出了 科学史上最漂亮的10个物理实验,全部是我们 耳熟能详的实验。

  1. 单电子双缝干涉实验(Young's double-slit experiment applied to the interference of single electrons)
  2. 伽利略的落体实验(Galileo's experiment on falling bodies),1600s
  3. 密立根油滴实验(Millikan's oil-drop experiment),1910s
  4. 牛顿三棱镜分光实验(Newton's decomposition of sunlight with a prism),1665-1666
  5. 杨氏干涉实验(Young's light-interference experiment),1801
  6. 卡文迪什扭摆实验测量 万有引力常数(Cavendish's torsion-bar experiment),1798
  7. 厄拉多塞测量地球的直径(Eratosthenes' measurement of the Earth's circumference),公元前三世纪
  8. 伽利略斜面实验(Galileo's experiments with rolling balls down inclined planes),1600s
  9. 卢瑟福散射实验(Rutherford's discovery of the nucleus),1911
  10. 傅科摆(Foucault's pendulum),1851

未上榜的实验包括:

  1. 阿基米德的王冠实验:Archimedes' experiment on hydrostatics
  2. 罗默测量光速实验:Roemer's observations of the speed of light
  3. 焦耳热功当量实验:Joule's paddle-wheel heat experiments
  4. Reynolds's pipe flow experiment
  5. 马赫声冲击波实验:Mach & Salcher's acoustic shock wave
  6. 迈克尔逊-莫雷实验:Michelson-Morley measurement of the null effect of the ether
  7. 伦琴发现 麦克斯韦位移电流:Röntgen's detection of Maxwell's displacement current
  8. 奥斯特实验:Oersted's discovery of electromagnetism
  9. 布拉格X-射线散射实验:The Braggs' X-ray diffraction of salt crystals
  10. 爱丁顿观测到星光被太阳偏转实验:Eddington's measurement of the bending of starlight
  11. 斯特恩-盖拉赫实验:Stern-Gerlach demonstration of space quantization
  12. 薛定谔猫理想实验:Schrödinger's cat thought experiment
  13. Trinity test of nuclear chain reaction
  14. 吴健雄验证宇称不守恒:Wu et al.'s measurement of parity violation
  15. Goldhaber's study of neutrino helicity
  16. Feynman dipping an O-ring in water

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