文档介绍：实验八
设计伏安法测电阻
古埃及有一现名为阿斯旺的小镇。在这里,夏日正午的太阳悬在头顶:物体没有影子,阳光直射入深水井中。埃拉托色尼是公元前3世纪亚历山大图书馆的馆长,他意识到这一信息可以帮助他估计地球的周长,在以后几年的时间里的同一天、同一时间,他在亚历山大测量了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有轻微的倾斜,在垂直方向偏离了大约7度角。剩下的就是几何学的问题了。假设地球是球状,那么它的圆周应该跨越360度。如果两座城市成7度角,就是7/360的圆周,就是当时5000个希腊运动场的距离。因此地
球的周长就应该是25万个希腊运动场。今天,通过航
迹测算,我们知道埃拉托色尼的测量误差仅在5%以内。
最近,美国两位学者在全美物理学家中做了一份调查,请他们提名有史以来最经典的十大物理实验,结果刊登在美国《物理世界》杂志上。
2. 伽利略的自由落体实验
在16世纪末,人人都认为重量大的物体比
重量小的物体下落的快,因为伟大的亚里士多
德已经这么说了。伽利略,当时在比萨大学数
学系任职,他大胆的向公众的观点挑战。著名
的比萨斜塔实验已经成为科学中的一个故事:
他从斜塔上同时扔下一轻一重的物体,让大家
看到两个物体同时落地。伽利略挑战亚里士多
德的代价也许是他失去工作,但他展示的是自
然界的本质,而不是人类的权威,科学作出了最
后的裁决。
伽利略继续提炼他有关物体移动的观点。他做了一个6米多长、3米多宽的光滑直木板槽。再把这个木板槽倾斜固定,让铜球从木槽顶端沿斜面滑下,并用水钟测量铜球每次下滑的时间,研究它们之间的关系。亚里士多德曾预言滚动球的速度是均匀不变的;铜球滚动两倍的时间就走出两倍的路程。伽利略却证明铜球滚动的路程和时间的平方成比例:两倍的时间里,铜球滚动4倍的距离,因为存在恒定的重力加速度。
埃萨克·牛顿出生那年,伽利略与世长辞。牛顿1665年毕业于剑
桥大学的三一学院,后来因躲避鼠疫在家呆了两年,后来顺利地得
到了工作。当时大家都认为白光是一种纯的没有其它颜色的光(亚
里士多德就是这样认为的),而彩色光是一种不知何故发生变化的
光. 为了验证这个假设,牛顿一面三棱镜放在阳光下,透过三棱镜,
光在墙上分解为不同的颜色,后来我们称作为光谱。人们知道彩虹
的五颜六色,但是他们认为那
是因为不正常。牛顿的结论是:
正是这些红、橙、黄、绿、蓝
、靛、紫基础色有不同的色谱
才形成了表面上颜色单一的白
色光,如果你深入地看看,会
发现白光是非常美丽的。
.
牛顿的另一伟大贡献是他的
万有引力定律,但是万有引力底
有多大?18世纪末,英国科学家
亨利·卡文迪许决定要找出这个
引力。他将两边系有小金属球的6
英尺木棒用金属线悬吊起来,这
个木棒就像哑铃一样。再将两个
350磅重的铅球放在相当近的地方
,以产生足够的引力让哑铃转动,
并扭动金属线。然后用自制的仪
器测量出微小的转动。测量的结
果惊人的准确,他测出了万有引
力恒量的参数,在此基础上卡文迪许计算出地球的密度和质量。卡文迪许的计算结果是:×1024公斤,或者说13万亿万亿磅。他的计算结果和当今世界公认的值很接近。
牛顿也不是永远都正确的。在多次争
吵后,牛顿让科学界接受了这样的观点
:光是有微粒组成的,而不是一种波。
1830年,英国医生、物理学家托马斯·
杨用实验来验证这点。他在百叶窗上开
了一个小洞,让光线通过,并用一面镜
子反射透过的光线。然后他用一个厚约
1/30英寸的纸片把这束光从中间分成两
束。结果看到了相交的光线和阴影。这
说明两束光线可以像波一样相互干涉。
这个实验为一个世纪后量子学的创立起到了至关重要的作用。
6.    托马斯·杨的光干涉实验
·傅科钟摆实验
1851年法国科学家傅科在公众面前做了一个实验,用一根长220英尺的钢丝将一个62磅重的头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下,观测记录它前后摆动的轨迹。周围观众发现钟摆每次摆动都会稍稍偏离原轨迹并发生旋转时,无不惊讶。实际上这是因为房屋在缓缓移动。傅科的演示说明地球是在围绕地轴自转的。在巴黎的纬度上,钟摆的轨迹是顺时针方向,30小时一周期。在南半球,钟摆应是逆时针转动,而在赤道上将不会转动。在南极,转动周期是24小时。
·密里根的油滴实验
很早以前,科学家就在研究电。人们知道这种无形的物质可以从天上的闪电中得到,也可以通过摩擦头发得到。1897年,英国物理学家托马斯已经确立电流是由带负电粒子即电子组成的。1909年美国科学家罗伯特米利肯开始测量电流的电荷。
米利肯用一个香水瓶的喷头向一个透明