Неймовірні досліди з фізики. Цікаві та прості досліди для маленьких фізиків

Вступ

Безперечно, все наше знання починається з дослідів.
(Кант Еммануїл. Німецький філософ 1724-1804р.г)

Фізичні досліди у цікавій формі знайомлять учнів із різноманітними застосуваннями законів фізики. Досліди можна використовувати на уроках для привернення уваги учнів до явища, що вивчається, при повторенні та закріпленні навчального матеріалу, на фізичних вечорах. Цікаві досліди поглиблюють та розширюють знання учнів, сприяють розвитку логічного мислення, прищеплюють інтерес до предмета.

У цій роботі описано 10 цікавих дослідів, 5 демонстраційних експериментів з використанням шкільного обладнання. Авторами робіт є учні 10 класу МОУ ЗОШ № 1 п. Забайкальськ, Забайкальського краю – Чугуївський Артем, Лаврентьєв Аркадій, Чипізубов Дмитро.Діти самостійно проробили дані досліди, узагальнили результати та представили їх у вигляді даної роботи

Роль експерименту у науці фізики

Про те, що фізика наука молода
Сказати безперечно, тут не можна
І в давнину науку пізнаючи,
Прагнули осягати її завжди.

Мета навчання фізики конкретна,
Вміти практично всі знання застосовувати.
І важливо пам'ятати – роль експерименту
Повинна на першому місці встояти.

Вміти планувати експеримент та виконувати.
Аналізувати та до життя долучати.
Будувати модель, гіпотезу висунути,
Нових вершин прагнути досягти

Закони фізики ґрунтуються на фактах, встановлених досвідченим шляхом. Причому нерідко тлумачення тих самих фактів змінюється під час історичного розвитку фізики. Факти накопичуються внаслідок спостережень. Але при цьому лише ними обмежуватись не можна. Це лише перший крок до пізнання. Далі йде експеримент, вироблення понять, що допускають якісні характеристики. Щоб зі спостережень зробити загальні висновки, з'ясувати причини явищ, потрібно встановити кількісні залежності між величинами. Якщо така залежність виходить, то знайдено фізичний закон. Якщо знайдено фізичний закон, то немає потреби ставити в кожному окремому випадку досвід, достатньо виконати відповідні обчислення. Вивчивши експериментально кількісні зв'язки між величинами, можна виявити закономірності. За підсумками цих закономірностей розвивається загальна теорія явищ.

Отже, без експерименту може бути раціонального навчання фізиці. Вивчення фізики передбачає широке використання експерименту, обговорення особливостей його постановки та результатів, що спостерігаються.

Цікаві досліди з фізики

Опис дослідів проводився з використанням наступного алгоритму:

1. Назва досвіду
2. Необхідні для досвіду прилади та матеріали
3. Етапи проведення досвіду
4. Пояснення досвіду

Досвід №1 Чотири поверхи

Прилади та матеріали: келих, папір, ножиці, вода, сіль, червоне вино, олія, фарбований спирт.

Етапи проведення досвіду

Спробуємо налити в склянку чотири різні рідини так, щоб вони не змішалися і стояли одна над одною на п'ять поверхів. Втім, нам зручніше буде взяти не склянку, а вузький бокал, що розширюється до верху.

1. Налити на дно келиха солоною підфарбованою водою.
2. Згорнути з паперу "Фунтик" і загнути його кінець під прямим кутом; кінчик його відрізати. Отвір у “Фунтиці” має бути завбільшки з шпилькову головку. Налити у цей ріжок червоного вина; тонкий струмок повинен витікати з нього горизонтально, розбиватися об стінки келиха і по ньому стікати на солону воду.
   Коли шар червоного вина по висоті зрівняється із висотою шару підфарбованої води, припинити лити вино.
3. З другого ріжка налий так само в келих соняшникової олії.
4. З третього ріжка налити шар фарбованого спирту.

Малюнок 1

Ось і вийшло у нас чотири поверхи рідин в одному келиху. Всі різного кольору та різної щільності.

Пояснення досвіду

Рідини в бакалеї розташувалися в наступному порядку: підфарбована вода, червоне вино, олія, підфарбований спирт. Найважчі – внизу, найлегші – вгорі. Найбільша щільність у солоної води, найменша у підфарбованого спирту.

Досвід № 2 Дивовижний свічник

Прилади та матеріали: свічка, цвях, склянка, сірники, вода.

Етапи проведення досвіду

Чи не так, дивовижний свічник – склянка води? А цей свічник зовсім непоганий.

Малюнок 2

1. Обтяжити кінець свічки цвяхом.
2. Розрахувати величину цвяха так, щоб свічка вся поринула у воду, тільки гніт і кінчик парафіну повинні виступати над водою.
3. Запалити гніт.

Пояснення досвіду

Дозволь, - скажуть тобі, - через хвилину свічка догорить до води і згасне!

У тому й річ, - відповиш ти, - що свічка з кожною хвилиною коротша. А якщо коротше, значить і легше. Якщо легше, то вона спливе.

І, правда, свічка буде потроху спливати, причому охолоджений водою парафін біля краю свічки танутиме повільніше, ніж парафін, що оточує гніт. Тому навколо гніт утворюється досить глибока вирва. Ця порожнеча, у свою чергу, полегшує свічку, тому наша свічка і догорить до кінця.

Досвід №3 Свічка за пляшкою

Прилади та матеріали: свічка, пляшка, сірники

Етапи проведення досвіду

1. Поставити запалену свічку за пляшкою, а самому стань так, щоб обличчя відстояло від пляшки на 20-30 см.
2. Варто тепер дунути, і свічка згасне, ніби між тобою та свічкою немає жодної перешкоди.

Малюнок 3

Пояснення досвіду

Свічка гасне тому, що пляшка повітрям "Обтікається": струмінь повітря розбивається пляшкою на два потоки; один обтікає її праворуч, а інший – ліворуч; а зустрічаються вони приблизно там, де стоїть полум'я свічки.

Досвід № 4 Змійка, що обертається

Прилади та матеріали: щільний папір, свічка, ножиці.

Етапи проведення досвіду

1. Зі щільного паперу вирізати спіраль, розтягнути її трохи і посадити на кінець вигнутого дроту.
2. Тримати цю спіраль над свічкою у висхідному потоці повітря, змійка обертатиметься.

Пояснення досвіду

Змійка обертається, т.к. відбувається розширення повітря під дією тепла та про перетворення теплої енергіїрух.

Малюнок 4

Досвід №5 Виверження Везувію

Прилади та матеріали: скляна посудина, пляшечка, пробка, спиртова туш, вода.

Етапи проведення досвіду

1. У широку скляну посудину, наповнену водою, поставити пляшечку спиртової туші.
2. У пробці бульбашки має бути невеликий отвір.

Малюнок 5

Пояснення досвіду

Вода має велику щільністьніж спирт; вона поступово входитиме в бульбашку, витісняючи звідти туш. Червона, синя або чорна рідина тоненькою цівкою підніматиметься з бульбашки догори.

Досвід № 6 П'ятнадцять сірників на одній

Прилади та матеріали: 15 сірників.

Етапи проведення досвіду

1. Покласти один сірник на стіл, а на нього поперек 14 сірників так, щоб їх головки стирчали догори, а кінці торкалися столу.
2. Як підняти перший сірник, тримаючи його за один кінець, і разом з нею всі інші сірники?

Пояснення досвіду

Для цього потрібно тільки поверх усіх сірників, у улоговину між ними, покласти ще один, п'ятнадцятий сірник

Малюнок 6

Досвід № 7 Підставка для каструлі

Прилади та матеріали: тарілка, 3 виделки, кільце для серветки, каструля.

Етапи проведення досвіду

1. Поставити три вилки у кільце.
2. Поставити на дану конструкціютарілку.
3. На підставку поставити каструлю із водою.

Малюнок 7

Малюнок 8

Пояснення досвіду

Цей досвід пояснюється правилом важеля та стійкою рівновагою.

Малюнок 9

Досвід №8 Парафіновий двигун

Прилади та матеріали: свічка, спиця, 2 склянки, 2 тарілки, сірники.

Етапи проведення досвіду

Щоб зробити це двигун, нам не потрібно ні електрики, ні бензину. Нам потрібно для цього лише... свічка.

1. Розжарити спицю і встромити її головками в свічку. Це буде вісь нашого двигуна.
2. Покласти свічку спицею на краї двох склянок та врівноважити.
3. Запалити свічку з обох кінців.

Пояснення досвіду

Крапля парафіну впаде в одну з тарілок, підставлених під кінці свічки. Рівновага порушиться, інший кінець свічки перетягне і опуститься; при цьому з нього стіче кілька крапель парафіну, і він стане легшим першого кінця; він піднімається до верху, перший кінець опуститься, упустить краплю, стане легше, і наш мотор почне працювати на повну силу; поступово коливання свічки збільшуватимуться дедалі більше.

Малюнок 10

Досвід №9 Вільний обмін рідинами

Прилади та матеріали: апельсин, келих, червоне вино чи молоко, воду, 2 зубочистки.

Етапи проведення досвіду

1. Обережно розрізати апельсин навпіл, очистити так, щоб шкірка знялася цілою філіжанкою.
2. Проткнути в дні цієї чашки два отвори поряд і покласти в келих. Діаметр чашки повинен бути трохи більшим за діаметр центральної частини келиха, тоді чашка утримається на стінках, не падаючи на дно.
3. Опустити апельсинову філіжанку в посудину на одну третину висоти.
4. Налити апельсинову кірку червоного вина або підфарбованого спирту. Воно буде проходити через дірку, доки рівень вина не дійде до дна філіжанки.
5. Потім налити води майже до краю. Можна побачити, як струмінь вина піднімається через один з отворів до рівня води, тим часом як вода, більш важка, пройде через інший отвір і опускатиметься до дна келиха. За кілька хвилин вино опиниться на вершині, а вода внизу.

Досвід №10 Співуча чарка

Прилади та матеріали: тонка чарка, вода.

Етапи проведення досвіду

1. Наповнити чарку водою та витерти краї чарки.
2. Змоченим пальцем потерти в будь-якому місці чарки, вона заспіває.

Малюнок 11

Демонстраційні експерименти

1. Дифузія рідин та газів

Дифузія (від латів. diflusio - поширення, розтікання, розсіювання), перенесення частинок різної природи, зумовлене хаотичним тепловим рухом молекул (атомів). Розрізняють дифузію в рідинах, газах та твердих тілах

Демонстраційний експеримент «Спостереження дифузії»

Прилади та матеріали: вата, нашатирний спирт, фенолфталеїн, установка для спостереження дифузії.

Етапи проведення експерименту

1. Візьмемо два шматочки ватки.
2. Змочимо один шматочок ватки фенолфталеїном, інший - нашатирним спиртом.
3. Наведемо гілки на дотик.
4. Спостерігається фарбування ваток у рожевий колір внаслідок явища дифузії.

Малюнок 12

Малюнок 13

Малюнок 14

Явище дифузії можна поспостерігати за допомогою спеціальної установки

1. Наллємо в одну з колб нашатирний спирт.
2. Змочимо шматочок вати фенолфталеїном і покладемо зверху в колбочку.
3. Через деякий час спостерігаємо фарбування ватки. Цей експеримент демонструє явище дифузії з відривом.

Малюнок 15

Доведемо, що явище дифузії залежить від температури. Що температура, то швидше протікає дифузія.

Малюнок 16

Для демонстрації даного досвідувізьмемо дві одинаових склянки. В одну склянку наллємо холодної води, в іншу – гарячою. Додамо в склянки мідний купорос, спостерігаємо, що у гарячій воді мідний купорос розчиняється швидше, що засвідчує залежність дифузії від температури.

Малюнок 17

Малюнок 18

2. Сполучені судини

Для демонстрації сполучених судин візьмемо ряд судин різної форми, з'єднаних у нижній частині трубками.

Малюнок 19

Малюнок 20

Наливатимемо рідину в один з них: ми зараз же виявимо, що рідина перетіче по трубках в інші судини і встановиться у всіх судинах на одному рівні.

Пояснення цього досвіду ось у чому. Тиск на вільних поверхнях рідини в судинах те саме; воно одно атмосферному тиску. Таким чином, всі вільні поверхні належать одній і тій же поверхні рівня і, отже, повинні знаходитися в одній горизонталі плої верхня кромка судини: інакше чайник не можна буде налити доверху.

Малюнок 21

3.Куля Паскаля

Куля Паскаля – це прилад призначений для демонстрації рівномірної передачі тиску, що виробляється на рідину або газ у закритій посудині, а також підйому рідини за поршнем під впливом атмосферного тиску.

Для демонстрації рівномірної передачі тиску, що виробляється на рідині в закритій посудині, необхідно, використовуючи поршень, набрати посудину води і щільно насадити на патрубок кулю. Всуваючи поршень у посудину, продемонструвати витікання рідини з отворів у кулі, звернувши увагу на рівномірне витікання рідини в усіх напрямках.

Експеримент – один із найбільш інформативних способів пізнання. Завдяки йому вдається отримати різноманітні та великі звання про досліджуване явище або систему. Саме експеримент відіграє фундаментальну роль у фізичних дослідженнях. Гарні фізичні експерименти надовго залишаються у пам'яті наступних поколінь, а також сприяють популяризації фізичних ідейу масах. Наведемо найцікавіші фізичні експерименти на думку самих фізиків з опитування Роберта Криза та Стоні Бука.

1. Експеримент Ератосфена Кіренського

Цей експеримент по праву вважають одним із найдавніших на сьогоднішній день. У третьому столітті до н. Бібліотекар Олександрійської бібліотеки Ерастофен Кіренський цікавим способом виміряв радіус Землі. в день літнього сонцестоянняу Сієні сонце перебувало у зеніті, у результаті тіней від предметів немає. У 5000 стадіях на північ в Олександрії одночасно Сонце відхилилося від зеніту на 7 градусів. Звідси бібліотекар отримав інформацію, що коло Землі 40 тисяч кілометрів, та її радіус дорівнює 6300 кілометрів. Ерастофен отримав показники всього на 5% менше від сьогоднішніх, що для використаних ним древніх вимірювальних приладів просто разюче.

2. Галілео Галілей та його перший експеримент

У XVII столітті Теорія Аристотеля була чільною і беззаперечною. Відповідно до цієї теорії швидкість падіння тіла безпосередньо залежала від його ваги. Прикладом служили перо та камінь. Теорія була хибною, оскільки в ній не враховувався опір повітря.

Галілео Галілей у цій теорії засумнівався і вирішив провести серію експериментів особисто. Він узяв велике гарматне ядро ​​і запустив його з Пізанської вежі, в парі з легкою кулею для мушкету. Враховуючи їхню близьку обтічну форму можна було легко знехтувати опором повітря і, звичайно ж, обидва предмети приземлялися одночасно, спростовуючи теорію Аристотеля. вважає, що потрібно особисто з'їздити до Пізи і викинути щось схоже зовні та різне за вагою з вежі, щоб відчути себе великим ученим.

3. Другий експеримент Галілео Галілея

Другим твердженням Аристотеля було те, що тіла під дією сили рухаються з постійною швидкістю. Галілей запускав металеві кулі по похилій площиніі фіксував пройдене ними за певний часвідстань. Потім він збільшив час у два рази, але кулі за цей час проходили у 4 рази більшу відстань. Таким чином, залежність була не лінійна, тобто швидкість не стала. Звідси Галілей зробив висновок про прискореному русіпід впливом сили.
Ці два експерименти послужили основою створення класичної механіки.

4. Експеримент Генрі Кавендіша

Ньютон є власником формулювання закону всесвітнього тяжіння, в якій є гравітаційна постійна. Звичайно виникла проблема знаходження її числового значення. Але для цього слід було б виміряти силу взаємодії між тілами. Але проблема в тому, що сила тяжіння досить слабка, треба було б використати або величезні маси, або малі відстані.

Джону Мічеллу далося вигадати, а Кавендішу провести в 1798 досить цікавий експеримент. Як вимірювальний прилад виступали крутильні ваги. На них на коромислі були закріплені кульки на тонких мотузках. На кульки прикріпили люстерка. Потім до маленьких кульок підносили дуже великі і важкі і фіксували усунення світлових зайчиків. Результатом серії дослідів стало визначення значення гравітаційної постійної та маси Землі.

5. Експеримент Жана Бернара Леона Фуко

Завдяки величезному (67 м) маятнику, який був встановлений у паризькому Пантеоні Фуко в 1851 методом експерименту довів факт обертання Землі навколо осі. Площина обертання маятника залишається незмінною стосовно зірок, але спостерігач обертається разом із планетою. Таким чином можна побачити як поступово зміщується у бік площину обертання маятника. Це досить простий та безпечний експеримент, на відміну від того, про який ми писали у статті

6. Експеримент Ісаака Ньютона

І знову перевірялося твердження Арістотеля. Існувала думка, що різні кольори є сумішами в різній пропорції світла і темряви. Чим більше темряви, тим ближчий колір до фіолетового і навпаки.

Люди вже давно помітили, що великі монокристали розкладають світло на кольори. Серії дослідів із призмами проробили чеський дослідник природи Марції англійський Харіот. Нову серіюпочав Ньютон у 1672 році.
Ньютон ставив фізичні експерименти у темній кімнаті, пропускаючи тонкий промінь світла через маленьку дірочку у щільних шторах. Цей промінь потрапляв на призму та розкладався на кольори веселки на екрані. Явище було названо дисперсією та пізніше теоретично обґрунтовано.

Але Ньютон пішов далі, адже його цікавила природа світла та квітів. Він пропускав промені через дві призми послідовно. На підставі цих своїх дослідів Ньютон зробив висновок про те, що колір не є комбінацією світла і темряви, і тим більше не є атрибутом предмета. Біле світло складається з усіх кольорів, які можна побачити при дисперсії.

7. Експеримент Томаса Юнга

Аж до XIX століття панувала корпускулярна теорія світла. Вважалася, що світло, як і матерія, складається з частинок. Томас Юнг, англійський лікар і фізик, в 1801 провів свій експеримент для перевірки цього твердження. Якщо припустити, що світло має хвильову теорію, то має спостерігатися таке ж взаємодіючі хвилі, як і при кидку двох каменів на воду.

Для імітації каміння Юнг використовував непрозорий екран із двома отворами та джерелами світла за ним. Світло проходило через отвори і на екрані утворювався малюнок зі світлих та темних смуг. Світлі смуги утворювалися там, де хвилі посилювали одна одну, а темні там, де гасили.

8. Клаус Йонссон та його експеримент

1961 року Німецький фізик Клаус Йонссон довів, що елементарні часткимають корпускулярно-хвильову природу. Він провів для цього експеримент аналогічний до експерименту Юнга, тільки замінивши промені світла пучками електронів. Внаслідок цього все одно вдалося отримати інтерференційну картину.

9. Експеримент Роберта Міллікена

Ще на початку дев'ятнадцятого століття виникло уявлення про наявність кожного тіла електричного заряду, який є дискретним і визначається неподільними елементарними зарядами. До того моменту було введено поняття електрона, як носія цього заряду, але виявити експериментально цю частинку і обчислити її заряд не вдавалося.
Американському фізику Роберт Міллікен вдалося розробити ідеальний зразок витонченості експериментальної фізики. Він ізолював заряджені краплі води між пластинами конденсатора. Потім за допомогою рентгенівських променів іонізував повітря між тими самими пластинами і змінював заряд крапель.

Десятки та сотні тисяч фізичних експериментів було поставлено за тисячолітню історіюнауки. Непросто відібрати кілька "най-най", щоб розповісти про них. Яким має бути критерій відбору?

Чотири роки тому в газеті "The New York Times" було опубліковано статтю Роберта Криза та Стоні Бука. У ній розповідалося результати опитування, проведеного серед фізиків. Кожен опитаний мав назвати десять найкрасивіших за всю історію фізичних експериментів. На наш погляд, критерій краси нічим не поступається іншим критеріям. Тому ми розповімо про експерименти, що увійшли до першої десятки за результатами опитування Криза та Бука.

1. Експеримент Ератосфена Кіренського

Один із найдавніших відомих фізичних експериментів, у результаті якого було виміряно радіус Землі, було проведено у III столітті до нашої ери бібліотекарем знаменитої Олександрійської бібліотеки Ерастофеном Кіренським.

Схема експерименту проста. Опівдні, у день літнього сонцестояння, у місті Сієні (нині Асуан) Сонце перебувало у зеніті і предмети не відкидали тіні. Того ж дня і в той же час у місті Олександрії, що знаходилося за 800 кілометрів від Сієна, Сонце відхилялося від зеніту приблизно на 7°. Це становить приблизно 1/50 повного кола (360 °), звідки виходить, що коло Землі дорівнює 40 000 кілометрів, а радіус 6300 кілометрів.

Майже неймовірним видається те, що виміряний настільки простим методомрадіус Землі виявився лише на 5% менше значення, отриманого найточнішими сучасними методами

2. Експеримент Галілео Галілея

У XVII столітті панувала думка Аристотеля, який вчив, що швидкість падіння тіла залежить від його маси. Чим важче тіло, тим швидше воно падає. Спостереження, які кожен з нас може зробити в повсякденному життіздавалося б, це підтверджують.

Спробуйте одночасно випустити з рук легкузубочистку та важкий камінь. Камінь швидше торкнеться землі. Подібні спостереження привели Арістотеля до висновку про фундаментальну властивість сили, з якою Земля притягує інші тіла. Насправді на швидкість падіння впливає як сила тяжіння, а й сила опору повітря. Співвідношення цих сил для легких предметів і для важких по-різному, що і призводить до ефекту, що спостерігається. Італієць Галілео Галілей засумнівався у правильності висновків Аристотеля та знайшов спосіб їх перевірити. Для цього він скидав з Пізанської вежі в той самий момент гарматне ядро ​​і значно легшу мушкетну кулю. Обидва тіла мали приблизно однакову обтічний форму, тому і для ядра, і для кулі сили опору повітря були зневажливо малі в порівнянні з силами тяжіння.

Галілей з'ясував, що обидва предмети досягають землі в той самий момент, тобто швидкість їх падіння однакова. Результати отримані Галілеєм. - наслідок закону всесвітнього тяжіння і закону, відповідно до якого прискорення, яке зазнає тіло, прямо пропорційне силі, що діє на нього, і обернено пропорційно масі.

3. Інший експеримент Галілео Галілея

Галілей заміряв відстань, яку кулі, що котилися по похилій дошці, долали за рівні проміжки часу, виміряний автором досвіду з водяного годинника. Вчений з'ясував, що якщо час збільшити вдвічі, то кулі прокотяться вчетверо далі. Ця квадратична залежність означала, що кулі під дією сили тяжіння рухаються прискорено, що суперечило прийнятому на віру протягом 2000 років твердженню Аристотеля про те, що тіла, на які діє сила, рухаються з постійною швидкістю, тоді як сила не прикладена до тіла, то воно спочиває.

Результати цього експерименту Галілея, як і результати його експерименту з Пізанської вежею, Надалі послужили основою для формулювання законів класичної механіки.

4. Експеримент Генрі Кавендіша

Після того, як Ісаак Ньютон сформулював закон всесвітнього тяжіння: сила тяжіння між двома тілами з масами Міт, віддалених один від одного на відстань r, дорівнює F=G(mM/r2), залишалося визначити значення гравітаційної постійної G. Для цього потрібно було виміряти силу тяжіння між двома тілами з відомими масами. Зробити це не так просто, бо сила тяжіння дуже мала.

Ми відчуваємо силу тяжіння Землі. Але відчути тяжіння навіть дуже великої поблизу гори неможливо, оскільки воно дуже слабке. Потрібен був дуже тонкий та чутливий метод. Його вигадав і застосував у 1798 році співвітчизник Ньютона Генрі Кавендіш. Він використовував крутильні ваги – коромисло з двома кульками, підвішене на дуже тонкому шнурку. Кавендіш вимірював усунення коромисла (поворот) при наближенні до куль ваг інших куль більшої маси.

Для збільшення чутливості зміщення визначалося за світловими зайчиками, відбитими від дзеркал, закріплених на кулях коромисла. Внаслідок цього експерименту Кавендішу вдалося досить точно визначити значення гравітаційної константи і вперше обчислити масу Землі.

5. Експеримент Жана Бернара Фуко

Французький фізик Жан Бернар Леон Фуко в 1851 експериментально довів обертання Землі навколо своєї осі за допомогою 67-метрового маятника, підвішеного до вершини купола паризького Пантеону. Площина гойдання маятника зберігає постійне становище стосовно зірок. Спостерігач, що знаходиться на Землі і обертається разом з нею, бачить, що площина обертання повільно повертається у бік, протилежний до напрямку обертання Землі.

6. Експеримент Ісаака Ньютона

У 1672 році Ісаак Ньютон зробив простий експеримент, який описаний у всіх шкільних підручниках. Зачинивши віконниці, він зробив у них невеликий отвір, крізь який проходив сонячний промінь. На шляху променя була поставлена ​​призма, а за призмою – екран.

На екрані Ньютон спостерігав "райдугу": білий сонячний промінь, пройшовши через призму, перетворився на кілька кольорових променів - від фіолетового до червоного. Це називається дисперсією світла. Сер Ісаак був не першим, хто спостерігав це явище. Вже на початку нашої ери було відомо, що великі монокристали природного походження мають властивість розкладати світло на кольори. Перші дослідження дисперсії світла у дослідах зі скляною трикутною призмоюще до Ньютона виконали англієць Харіот і чеський натураліст Марці.

Однак до Ньютона подібні спостереження не піддавалися серйозному аналізу, а висновки, що робилися на їх основі, не перевірялися ще раз додатковими експериментами. І Харіот, і Марці залишалися послідовниками Арістотеля, який стверджував, що відмінність у кольорі визначається різницею у кількості темряви, що "примішується" до білого світу. Фіолетовий колір, за Аристотелем, виникає при найбільшому додаванні темряви до світла, а червоний - при найменшому. Ньютон же проробив додаткові досліди зі схрещеними призмами, коли світло, пропущене через одну призму, потім проходить через іншу. На підставі сукупності виконаних дослідів він зробив висновок про те, що "ніякого кольору не виникає з білизни та чорноти, змішаних разом, крім проміжних темних; кількість світла не змінює вигляду кольору". Він показав, що білий світНеобхідно розглядати як складовий. Основними є кольори від фіолетового до червоного. Цей експеримент Ньютона служить чудовим прикладомтого як різні люди, спостерігаючи одне й те саме явище, інтерпретують його по-різному і лише ті, хто ставить під сумнів свою інтерпретацію і ставить додаткові досліди, діходять правильних висновків.

7. Експеримент Томаса Юнга

На початок ХІХ століття переважали ставлення до корпускулярної природі світла. Світло вважали що складається з окремих частинок - корпускул. Хоча явища дифракції та інтерференції світла спостерігав ще Ньютон ("кільця Ньютона"), загальноприйнята думка залишалася корпускулярною. Розглядаючи хвилі лежить на поверхні води від двох кинутих каменів, можна побачити, як, накладаючись друг на друга, хвилі можуть интерферировать, тобто взаємогасити чи взаємопосилювати друг друга. Грунтуючись на цьому, англійський фізикі лікар Томас Юнг проробив у 1801 році досліди з променем світла, який проходив через два отвори в непрозорому екрані, утворюючи таким чином два незалежних джерелсвітла, аналогічних двом кинутим у воду каменям. В результаті він спостерігав інтерференційну картину, що складається з темних і білих смуг, що чергуються, яка не могла б утворитися, якби світло складалося з корпускул. Темні смуги відповідали зонам, де світлові хвилівід двох щілин гасять один одного. Світлі смуги виникали там, де світлові хвилі зміцнювалися. Таким чином було доведено хвильова природасвітла.

8. Експеримент Клауса Йонссона

Німецький фізик Клаус Йонссон провів у 1961 році експеримент, подібний до експерименту Томаса Юнга з інтерференції світла. Різниця полягала в тому, що замість променів світла Йонссон використав пучки електронів. Він отримав інтерференційну картину, аналогічну до тієї, що Юнг спостерігав для світлових хвиль. Це підтвердило правильність положень квантової механікипро змішану корпускулярно-хвильову природу елементарних частинок.

9. Експеримент Роберта Міллікена

Уявлення про те, що електричний зарядбудь-якого тіла дискретний (тобто складається з більшого чи меншого набору елементарних зарядів, які вже не схильні до дроблення), виникло ще в початку XIXстоліття і підтримувалося такими відомими фізиками, як М.Фарадей та Г.Гельмгольц. У теорію було запроваджено термін " електрон " , що позначав якусь частку - носій елементарного електричного заряду. Цей термін, однак, був у той час суто формальним, оскільки ні сама частка, ні пов'язаний з нею елементарний електричний заряд не було виявлено експериментально.

У 1895 році К.Рентген під час експериментів з розрядною трубкою виявив, що її анод під дією променів, що летять з катода, здатний випромінювати свої, Х-промені, або промені Рентгена. У тому року французький фізик Ж.Перрен експериментально довів, що катодні промені - це потік негативно заряджених частинок. Але, незважаючи на колосальний експериментальний матеріал, електрон залишався гіпотетичною частинкою, оскільки не було жодного досвіду, в якому брали б участь окремі електрони. Американський фізик Роберт Міллікен розробив метод, що став класичним прикладомвитонченого фізичного експерименту.

Мілікену вдалося ізолювати у просторі кілька заряджених крапельок води між пластинами конденсатора. Висвітлюючи рентгенівськими променями, можна було трохи іонізувати повітря між пластинами і змінювати заряд крапель. При включеному полі між пластинами крапелька повільно рухалася вгору під впливом електричного тяжіння. При вимкненому полі вона опускалася під впливом гравітації. Включаючи та вимикаючи поле, можна було вивчати кожну з виважених між пластинами крапель протягом 45 секунд, після чого вони випаровувалися. До 1909 вдалося визначити, що заряд будь-якої крапельки завжди був цілим кратним фундаментальної величині е (заряд електрона). Це було переконливим доказом того, що електрони були частинками з однаковим зарядом і масою. Замінивши крапельки води крапельками олії, Міллікен отримав можливість збільшити тривалість спостережень до 4,5 години й у 1913 року, виключивши одне одним можливі джерела похибок, опублікував перше виміряне значення заряду електрона: е = (4,774 ± 0,009)х10-10 електро.

10. Експеримент Ернста Резерфорда

На початку XX століття стало зрозуміло, що атоми складаються з негативно заряджених електронів та якогось позитивного зарядузавдяки якому атом залишається в цілому нейтральним. Однак припущень про те, як виглядає ця "позитивно-негативна" система, було занадто багато, тоді як експериментальних даних, які б дозволили зробити вибір на користь тієї чи іншої моделі, явно бракувало.

Більшість фізиків прийняли модель Дж. Дж. Томсона: атом як рівномірно заряджений позитивний шар діаметром приблизно 10-8см з плаваючими всередині негативними електронами. В 1909 Ернст Резерфорд (йому допомагали Ганс Гейгер і Ернст Марсден) поставив експеримент, щоб зрозуміти дійсну структуру атома. У цьому експерименті важкі позитивно заряджені а-частки, що рухаються зі швидкістю 20 км/с, проходили через тонку золоту фольгу і розсіювалися на атомах золота, відхиляючись від початкового руху. Щоб визначити ступінь відхилення, Гейгер і Марсден повинні були за допомогою мікроскопа спостерігати спалахи на пластині сцинтилятора, що виникали там, де пластину потрапляла а-частка. За два роки було пораховано близько мільйона спалахів і доведено, що приблизно одна частка на 8000 внаслідок розсіювання змінює напрямок руху більш ніж на 90° (тобто повертає назад). Такого ніяк не могло відбуватися в "пухкому" атомі Томсона. Результати однозначно свідчили на користь так званої планетарної моделі атома - масивне крихітне ядро ​​розмірами приблизно 10-13 см та електрони, що обертаються навколо цього ядра на відстані близько 10-8 см.

Діти, ми вкладаємо душу в сайт. Дякуємо за те,
що відкриваєте цю красу. Дякую за натхнення та мурашки.
Приєднуйтесь до нас у Facebookі ВКонтакті

Є дуже прості досліди, які діти запам'ятовують на все життя. Хлопці можуть не зрозуміти до кінця, чому це все відбувається, але коли пройде часі вони опиняться на уроці з фізики чи хімії, у пам'яті обов'язково спливе наочний приклад.

сайтзібрав 7 цікавих експериментів, що запам'ятаються дітям. Все, що потрібне для цих дослідів, - у вас під рукою.

Вогнетривка кулька

Знадобиться: 2 кульки, свічка, сірники, вода.

Досвід: Надуйте кульку і потримайте її над запаленою свічкою, щоб продемонструвати дітям, що від вогню кулька лопне. Потім у другу кульку налийте простої води з-під крана, зав'яжіть і знову піднесіть до свічки. Виявиться, що з водою кулька спокійно витримує полум'я свічки.

Пояснення: Вода, що знаходиться в кульці, поглинає тепло, що виділяється свічкою Тому сама кулька горіти не буде і, отже, не лусне.

Олівці

Знадобиться:поліетиленовий пакет, прості олівці, вода.

Досвід:Наливаємо воду в поліетиленовий пакет наполовину. Олівцем протикаємо пакет наскрізь там, де він заповнений водою.

Пояснення:Якщо поліетиленовий пакет проткнути і потім залити воду, вона буде виливатися через отвори. Але якщо пакет спочатку наповнити водою наполовину і потім проткнути його гострим предметом так, щоб предмет залишився встромленим у пакет, то вода витікати через ці отвори майже не буде. Це з тим, що з розриві поліетилену його молекули притягуються ближче друг до друга. У нашому випадку поліетилен затягується навколо олівців.

Нелопаюча кулька

Знадобиться: повітряна куля, дерев'яна шпажка і трохи рідини для миття посуду.

Досвід:Змастіть верхівку та нижню частинузасобом і проткніть кулю, починаючи знизу.

Пояснення:Секрет цього трюку простий. Для того, щоб зберегти кульку, потрібно проткнути її в точках найменшого натягу, а вони розташовані в нижній і верхній частині кульки.

Кольорова капуста

Знадобиться: 4 склянки з водою, харчові барвники, листя капусти або білі квіти.

Досвід: Додайте в кожну склянку харчовий барвник будь-якого кольору і поставте у воду по одному листку або квітці. Залишіть їх на ніч. Вранці ви побачите, що вони забарвилися у різні кольори.

Пояснення: Рослини всмоктують воду і за рахунок цього живлять свої квіти та листя Виходить це завдяки капілярному ефекту, коли вода сама прагне заповнити тоненькі трубочки всередині рослин. Так харчуються і квіти, трава, і великі дерева. Всмоктуючи підфарбовану воду, вони змінюють свій колір.

Плаваюче яйце

Знадобиться: 2 яйця, 2 склянки з водою, сіль.

Досвід: Акуратно помістіть яйце в склянку з простою чистою водою. Як і очікувалося, воно опуститься на дно (якщо ні, можливо, яйце протухло і не варто повертати його до холодильника). У другу склянку налийте теплої води та розмішайте в ній 4-5 столових ложок солі. Для чистоти експерименту можна почекати, поки вода охолоне. Потім опустіть у воду друге яйце. Воно плаватиме біля поверхні.

Пояснення: Тут вся справа в щільності Середня щільністьяйця набагато більше, ніж у простій води, тому яйце опускається вниз. А щільність соляного розчину вища, і тому яйце піднімається нагору.

Кристалічні льодяники

Знадобиться: 2 склянки води, 5 склянок цукру, дерев'яні палички для міні-шашличків, щільний папір, прозорі склянки, каструля, харчові барвники.

Досвід: У чверті склянки води зваріть цукровий сироп із парою столових ложок цукру. Висипте трохи цукру на папір. Потім потрібно вмочити паличку в сироп і зібрати нею цукринки. Далі розподіліть їх рівномірно на паличці.

Залишіть палички на ніч сушитися. Вранці у 2 склянках води на вогні розчиніть 5 склянок цукру. Хвилин на 15 можна залишити сироп остигати, але сильно охолонути він не повинен, інакше кристали не зростатимуть. Потім розлийте його банками і додайте різні харчові барвники. Заготовлені палички опустіть у банку з сиропом так, щоб вони не торкалися стінок і дна банки, у цьому допоможе прищіпка для білизни.

Пояснення: З охолодженням води розчинність цукру знижується, і він починає випадати в осад і осідати на стінках судини і на вашій паличці із затравкою із цукрових крупинок.

Запалений сірник

Знадобляться: Сірники, ліхтарик

Досвід: Запаліть сірник і тримайте на відстані 10-15 сантиметрів від стіни. Посвітліть на сірник ліхтариком, і побачите, що на стіні відбивається тільки ваша рука і сам сірник. Здавалося б, мабуть, але я ніколи про це не замислювався.

Пояснення: Вогонь не відкидає тіні, тому що не перешкоджає проходженню світла крізь себе