【物理实验在物理学中的作用】高中物理的十二个实验

　　摘要 本文通过对古今中外物理学发展历史的快慢及各国科技在不同历史时期水平高低及其相对时间里对物理实验的重视程度和态度的思考，并通过对历史中一些重要实验的论述，总结出物理实验在物理学中的作用。
　　1.引言
　　加速器高能物理已经有50多年的历史了，西欧起步比美国要晚几年，而且人力物力等又在二战中受到严重破坏。因此，在头十年，西欧要比美国落后的多。但后来，西欧的工作方向和方法对头，加速器选得对，造的快，选得好；重大物理问题选得对，解决的快，解决的好！所以，西欧显得领先了。为什么呢？我想西欧有良好的物理系统，尤其是好的科学实验传统。这些传统都是经过三、四百年来长期培植出来的。如果说西欧是物理学的主要发祥地和成长的地方，并不算夸大。
　　2.实验是物理学理论基础，实验检验真理，判定理论的适用范围
　　物理学的研究方法通常是在实验的基础上，对物理现象进行分析、抽象和概括，从而建立物理定律，进而形成物理理论。人们根据科学实验的结果，在一定的局限范围内，提出科学理论，再回到实践中去去检验，如果出现了新的实验事实和这个定律相违背，那么便需要修正原有的物理定律与物理理论，通过实践又提出新的理论，进行新的认识，如此反复，促进了科学的发展。因此，科学实验是科学理论的源泉，是自然科学的根本，同时，科学理论对实验起着指导作用。
　　理论有一定的适用范围，这个范围往往也要由实验来确定。例如。玻意耳-马略特定律只适用与理想气体，因为雷尼奥的实验证明当气体压强增大时，PV值偏离常数。塞曼效应固然为洛仑兹电子论提供了用武之地，用这个理论从塞曼的观测推算出了带电微粒的核质比，与几个月后 汤姆生的阴极射线磁偏转所得结果，数量级正好吻合，从而肯定了洛仑兹电子论。但是，不久证实塞曼效应还有大量的反常现象，即所谓的反常塞曼效应，却得不到经典理论的解释，甚至玻尔的定态跃迁原子模型理论也无能为力。这个疑难曾捆扰了物理学家达二十余年，直到1924年泡利还在为之苦恼。
　　理论和实验是物理学的两个组成部分，缺少哪一方面都是不可思议的。有句名言说的好：“没有实验，理论是空洞的；没有理论，实验是盲目的。”理论和实验之间是相辅相成的辨证关系。强调实验的作用，丝毫不意味着贬低理论的地位。
　　3.实验测定常数
　　常数在物理学中有重要意义。物理学研究的是“物”，这就会遇到许多与物质性质有关的量，量与量之间存在函数关系，在函数关系中必然会有一系列常数。例如：导热系数、比热、电阻率、电阻温度系数、折射率等等。确定这些常数要靠实验。这些常数在一定条件下会随某一因素改变，也要靠实验来测量这一类叫物质常数。
　　另有一类常数叫基本常数。它是物理学领域中的一些普适常量，于物质无关。例如：真空中的光速、基本电荷、电子的核质比、普朗克常数、里德伯常数、精细结构常数等等。基本物理常数是理论计算和实际应用中不可缺少的依据。
　　4.实验发现新事实，探索新规律。实验上的发现为物理学开辟了新天地，推广了物理知识的应用。
　　在电学方面事例很多，库仑定律的建立、欧姆定律的建立、伽伐尼和伏打发现动物电和化学电源、法拉第发现电解定律和电磁感应定律，无一不是通过大量实验做出的。
　　19世纪末，经典物理学发展到了相当完善的地步，人们纷纷认为物理学已经发展到了极点，以后只是把常数测的准些，向小数点后面再推进而已。然而，正是实验的新发现打破了沉闷的空气，揭示了经典物理学的严重不足。在19、20世纪之交的年代里，x射线、放射性和电子的发现接踵而至，开拓了新的领域，物理学孕育着一场新的伟大革命。
　　历史上每次重大的技术革命，大都起源与物理学的发展。热力学、分子物理学的发展，使人类进入了蒸汽机时代；电磁学的发展，使人类跨入了电气化时代；原子物理学、量子力学的发展，促进了半导体、原子核、激光、电子计算机等新技术的迅猛发展。
　　总之，理论基础、提供事实、验证理论、测定常数、推广应用这五个方面基本上概括了实验在物理学中的作用。