Zamieszczę tu 10 najpiękniejszych eksperymentów z fizyki zgodnie z listą ogłoszoną w roku 2005 (Światowym Roku Fizyki) przez uczonego Roberta P. Crease z Uniwersytetu Stanowego w Nowym Jorku.

Lista została sporządzona na podstawie ankiety przeprowadzonej wśród fizyków z całego świata. Listę spokojnie można znaleźć w internecie, więc bliżej zainteresowanych zachęcam do poszukania.

1. Pomiar Eratostenesa (ok. roku 230 p.n.e.) – pomiar obwodu Ziemi

Eratostenes porównał długość cieni rzucanych w południe, w czasie letniego przesilenia, pomiędzy Syene (Asuan) a Aleksandrią. W tym okresie promienie słoneczne w Syene oświetlały dno głębokiej studni, padały więc pionowo (Słońce było w zenicie), podczas gdy w tym samym czasie w Aleksandrii padały one pod kątem 7,2 st. Ponieważ odległość od Aleksandrii do Syene wynosiła w przeliczeniu ok. 800 km (5000 stadionów), wywnioskował, że obwód Ziemi wynosi 50 razy więcej.

Eratostenes mierzy obwód Ziemi, źródło: www.sfu.ca

2. Eksperyment Galileusza (rok 1600) – spadek swobodny ciał o różnej masie

Galileusz wdrapał się na Krzywą Wieżę w Pizie, aby obalić arystotelesowską koncepcję, która mówiła, że ciało cięższe spada szybciej. Zrzucał z niej kule o różnych masach, aby udowodnić, że przyrost prędkości ich spadania będzie taki sam bez względu na ich masę. Jest to podwalina mechaniki klasycznej. Podczas misji Apollo 15 w 1971 r. powtórzono ten eksperyment na Księżycu. Mówimy tu o przyroście prędkości spadania, bo w warunkach próżniowych wszystkie ciała spadną w tym samym czasie.

Młotek i piórko rzucone w próżni (bez oporu powietrza) doznają tego samego przyspieszenia. Jest to cecha spadku swobodnego nie tylko na Ziemi; źródło: www.cnx.org

3. Eksperyment Galileusza (rok 1600) – obserwacja ruchu ciał staczających się z równi pochyłej

Galileusz pochylił blat i spuszczał z niego mosiężne kule. Jednocześnie mierzył czas ich toczenia za pomocą zegara wodnego. Oba powyższe eksperymenty dowodziły tej samej rzeczy: spadające lub toczące się obiekty zwiększają prędkość niezależnie od ich masy.

Strona z pracy Galileusza „O prawach spadania ciał”

4. Eksperyment Newtona (lata 1665-1666) – rozszczepienie światła za pomocą pryzmatu

Newton jako pierwszy wskazał na fakt, że promień światła białego rozszczepia się po przejściu przez pryzmat na promienie o różnych kolorach. To doświadczenie naprawdę jest piękne.

Rozszczepienie światła, Wikipedia

5. Eksperyment Cavendisha (rok 1798) – wyznaczenie stałej grawitacji G za pomocą wagi skręceń

Cavendish na cienkiej nici kwarcowej zawiesił lekki pręt. Do nici przymocował lusterko. Nić, okręcając się, zmieniała kąt nachylenia lusterka. Na lusterko padała wiązka światła, odbijała się od powierzchni i padała na skalę. Do końcówek pręta naukowiec przymocował dwie małe, ołowiane kulki. Następnie zbliżał symetrycznie do każdej końcówki dwie duże kule z ołowiu. W wyniku przyciągania nić doznała skręcenia. Cavendish wyznaczył w ten sposób stałą grawitacji G (służy do opisu pola grawitacyjnego).

Szkic przekroju pionowego wagi skręceń Cavendisha wraz z obudową; rysunek Cavendisha.

6. Doświadczenie Younga (rok 1801) – interferencja światła na dwóch szczelinach

Eksperyment polegał na przepuszczeniu światła poprzez dwa pobliskie otwory w przesłonie i rzutowaniu na ekran. Na ekranie tworzą się charakterystyczne prążki potwierdzające falową naturę światła. Young postanowił rozwikłać toczący się spór: czy światło jest strumieniem cząstek, czy jest falą.

7. Wahadło Foucault (rok 1851) – dowód na ruch obrotowy Ziemi *

Drgające wahadło dzięki odpowiedniemu zawieszeniu uniezależnia się od ruchu obrotowego Ziemi, dzięki czemu ta „ucieka” spod niego. W ten sposób przy każdym wahnięciu urządzenie wraca do poprzedniego położenia już nie w tym samym miejscu, z którego zostało wypuszczone, ale nieco dalej. Wahadło musi być odpowiednio ciężkie i zawieszone na odpowiednio długiej linie. Doświadczenie dosyć wdzięczne, bo takich wahadeł na świecie obecnie jest dużo i stanowią zawsze atrakcję. Pierwszy publiczny pokaz wahadła zrobił Foucault 31 marca 1851 w Panteonie w Paryżu, a pierwszy w ogóle w piwnicy swojego domu na początku stycznia tego roku. Widziałam dwa takie wahadła: na naszej politechnice i w Centrum Nauki Kopernik w Warszawie. Trzecie w Panteonie  akurat było w konserwacji.

8. Doświadczenie Millikana (rok 1909) – wyznaczenie ładunku elektronu za pomocą spadającej w polu elektrycznym kropli oleju

Przy pomocy rozpylacza Millikan wytwarzał kropelki oleju ponad dwiema równoległymi płytkami. Wpadały one przez otworek w górnej płytce do przestrzeni pomiędzy płytkami. Aby były dobrze widoczne, zostały oświetlone z boku. Kropelki oleju mogły elektryzować się dzięki tarciu w czasie procesu rozpylania. Do płytek Millikan przykładał pewną różnicę potencjałów, wytwarzając pomiędzy nimi pole elektryczne.

9. Eksperyment Rutherforda (rok 1911) – odkrycie jądra atomowego

Rutherford przepuścił cząstki alfa przez bardzo cienką złotą folię. Wysnuł wniosek, że cała masa oraz dodatni ładunek atomu skupione są w bardzo niewielkiej objętości. Cząstki alfa nie są w stanie swobodnie pokonać  atomu, część z nich jest odbijana ukazując mały, skoncentrowany w niewielkiej przestrzeni ładunek dodatni.  W ten sposób potwierdził on eksperymentalnie istnienie jądra atomowego.

Doświadczenie Rutherforda, źródło: www.sun.menloschool.org

10. Doświadczenie Davissona i Germera (rok 1927) – dyfrakcja elektronów na podwójnej szczelinie

Davisson i Germer dysponując wiązką elektronów o określonym pędzie, tak dobrali kryształ (niklu), aby można było zaobserwować zjawisko interferencji. Zaobserwowany obraz interferencyjny stał się pierwszym dowodem na falową naturę cząstek.

Anna Pisarska-Umańska

*Wahadła Foucault w Polsce:

  • Białystok – Wydział Fizyki Uniwersytetu
  • Chorzów – Planetarium Śląskie
  • Frombork – Wieża Radziejowskiego – dawna dzwonnica
  • Gdańsk – Dziedziniec Politechniki Gdańskiej 
  • Gliwice – Centrum Nowych Technologii Politechniki Śląskiej
  • Kielce – Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Uniwersytetu Jana Kochanowskiego
  • Kraków – Kościół św. Piotra i Pawła 
  • Lublin – Lubelskie Centrum Konferencyjne  
  • Łódź – Centrum Nauki i Techniki EC1 
  • Łodź – Planetarium i Obserwatorium Astronomiczne im. Arego Sternfelda
  • Poznań – Wydział Fizyki Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza
  • Radom – VI Liceum Ogólnokształcące z Oddziałami Dwujęzycznymi im. Jana Kochanowskiego
  • Toruń – Centrum Nowoczesności Młyn Wiedzy 
  • Toruń  – Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Mikołaja Kopernika
  • Szczecin – Wieża Dzwonów na Zamku Książąt Pomorskich
  • Warszawa – Centrum Nauki Kopernik  

Dodaj opinię lub komentarz.