科研实验的作用(如何理解科学实验在科学研究中的作用)
如何理解科学实验在科学研究中的作用
弗兰克—赫兹实验
1914年，弗兰克（Ｆｒａｎｃｋ，Ｊ．1882—1964）和赫兹在研究中发现电子与原子发生非弹性碰撞时能量的转移是量子化的。他们的精确测定表明，电子与汞原子碰撞时，电子损失的能量严格地保持4.9ｅＶ，即汞原子只接收4.9ｅＶ的能量。
基本信息
时间
1914年
学科
量子力学
证明
原子内部结构存在分立的定态能级
基本简介
弗兰克
1914年，弗兰克（James Franck，1882~1964）和赫兹(Gustar Hertz，1887~1975)在研究中发现电子与原子发生非弹性碰撞时能量的转移是量子化的。他们的精确测定表明，电子与汞原子碰撞时，电子损失的能量严格地保持4.9eV，即汞原子只接收4.9eV的能量。
这个事实直接证明了汞原子具有玻尔所设想的那种“完全确定的、互相分立的能量状态”，是对玻尔的原子量子化模型的第一个决定性的证据。由于他们的工作对原子物理学的发展起了重要作用，曾共同获得1925年的物理学诺贝尔奖。
在本实验中可观测到电子与汞蒸汽原子碰撞时的能量转移的量子化现象，测量汞原子的第一激发电位，从而加深对原子能级概念的理解。
弗兰克－赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持。弗兰克擅长低压气体放电的实验研究。1913 年他和G.赫兹在柏林大学合作，研究电离电势和量子理论的关系，用的方法是勒纳德（P.Lenard ）创造的反向电压法，由此他们得到了一系列气体，例如氦、氖、氢和氧的电离电势。后来他们又特地研究了电子和惰性气体的碰撞特性。
详细信息
G.赫兹
1925年诺贝尔物理学奖授予德国格丁根大学的弗兰克（JamesFranck，1882—1964）和哈雷大学的G.赫兹（Gustav Hertz，1887—1975），以表彰他们发现了原子受电子碰撞的定律。
弗兰克－赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持。弗兰克擅长低压气体放电的实验研究。1913 年他和G.赫兹在柏林大学合作，研究电离电势和量子理论的关系，用的方法是勒纳德（P.Lenard ）创造的反向电压法，由此他们得到了一系列气体，例如氦、氖、氢和氧的电离电势。后来他们又特地研究了电子和惰性气体的碰撞特性。1914年他们取得了意想不到的结果，他们的结论是：
（1）汞蒸气中的电子与分子进行弹性碰撞，直到取得某一临界速度为止；
（2）此临界速度可测准到0.1V，测得的结果是：这速度相当于电子经过4.9V的加速；
（3）可以证明4.9伏电子束的能量等于波长为2536 的汞谱线的能量子；
（4）4.9伏电子束损失的能量导致汞电离，所以4.9伏也许就是汞原子的电离电势。
弗兰克和G.赫兹的实验装置主要是一只充气三极管。电子从加热的铂丝发射，铂丝外有一同轴圆柱形栅极，电压加于其间，形成加速电场。电子多穿过栅极被外面的圆柱形板极接受，板极电流用电流计测量。当电子管中充以汞蒸气时，他们观测到，每隔4.9V电势差，板极电流都要突降一次。如在管子里充以氦气，也会发生类似情况，其临界电势差约为21V。
弗兰克和G.赫兹最初是依据斯塔克的理论，斯塔克认为线光谱产生的原因是原子或分子的电离，光谱频率ν与电离电势V有如下的量子关系：hν=eV。
弗兰克和G.赫兹在 1914年以后有好几年仍然坚持斯塔克的观点，他们相信自己的实验无可辩驳地证实了斯塔克的观点，认为4.9V电势差引起了汞原子的电离。他们也许因为战争期间信息不通，对玻尔的原子理论不甚了解，所以还在论文中表示他们的实验结果不符合玻尔的理论。其实，玻尔在得知弗兰克－赫兹的实验后，早在1915年就指出，弗兰克－赫兹实验的4.9V正是他的能级理论中预言的汞原子的第一激发电势。
1919年，弗兰克和G.赫兹表示同意玻尔的观点。弗兰克在他的诺贝尔奖领奖词中讲道：“在用电子碰撞方法证明向原子传递的能量是量子化的这一科学研究的发展中，我们所作的一部分工作犯了许多错误，走了一些弯路，尽管玻尔理论已为这个领域开辟了笔直的通道。后来我们认识到了玻尔理论的指导意义，一切困难才迎刃而解。我们清楚地知道，我们的工作所以会获得广泛的承认，是由于它和普朗克，特别是和玻尔的伟大思想和概念有了联系。”
科学实验的作用是什么
有，每颗卫星除了发挥自己的功效外都承担科学实验任务，不断改进。
实验在科学发展中的作用
霍桑实验是指，二十世纪三十年代管理学家梅奥在霍桑工厂进行的一系列实验。
霍桑实验对管理学发展的意义如下：（1）霍桑实验关注了管理活动中人的因素。泰勒等人的科学管理活动着重强调了管理活动的科学流程。而霍桑实验注重了人的能动性在生产过程中的重要作用，这对以后的管理学的发展起着重要作用。（2）霍桑实验发现了非正式群体的存在。在生产过程中，工人除了受到管理者的影响之外，还会受到工人当中存在的非正式群体的影响。非正式群体会影响工人的工作积极性和工作效率。
科学实验在科学研究中的地位
科学实验在科学(特别是在自然科学)发展中的重要作用，已毋庸置疑。可以说，没有实验，就不会有现代科学技术，在某种意义上也就不可能有现代社会。
科学实验是科学理论的源泉。综观自然科学的整个发展历史，任何一个科学理论的建立和发展都离不开科学实验的佐证。他们或则是直接建立在科学家们大量实验现象的发现、观察和探索之上；或者是学者提出了大胆的设想或理论模型，甚或在演绎的基础上提出了理论的预言；但是不论这样的理论看起来是多么合理，在数学上又完美无缺，但是在得到实验验证之前，它仍不能成为科学的定论。因此我们说，科学理论正确与否必须接受实验的检验。爱因斯坦说：“一个矛盾的实验结果就足以推翻一种理论”这句话高度概括了科学发展过程中科学实验举足轻重的地位。
从诺贝尔物理学奖的获奖情况统计也可以看出科学实验在科学发展中所起的作用。在1901年―――2000年的100年中，诺贝尔物理学奖共开出94次，总计得奖状况如表--1所示：
表－1 诺贝尔物理学奖（1901—2000年）
项目数
得奖人数
总 计
115
160
实 验
78
108
理 论
33
46
实验和理论
4
6
不难看出，因为实验工作而得奖的项目和人数，都占到了三分之二以上。这也从另一个侧面使我们看到了科学实验在科学发现中的重要意义。
实际上，科学的发展往往充满了失败、曲折和艰苦探索，其中并没有一种固定的模式可以遵循。科学理论的建立虽然常常源于实验规律的总结，但它却更能反映事物的本质，因此在理论的指引下，实验的探索往往才能得到正确的方向。
科学实验在科学研究中的重要性
科学实验是观察的一种形式。由于科学实验在经验自然科学研究中具有特殊重要的地位，因此，需要对科学实验单独加以论述。
科学观察是人们有目的、有计划地感知和描述客观事物的一种科学认识方法。它作为一种基本的认识活动，贯穿于整个科学研究过程中。
人的观察能力是历史地发展着的，它曾表现出几方面的飞跃：①从感官观察扩展到仪器观察。科学仪器作为人的感官的延长和补充，日益克服感官的生理局限性，不断开拓认识的视野,并使观察走向精确化和定量化;②从自然状态的观察扩展到实验中的观察（见科学实验）；③从人脑指导下的观察扩展到电脑参与下的观察。电脑作为人脑的延长和补充，能够极大地提高观察效率，获得更多的信息量，更快、更及时地贮存和加工观察结果；④从地面观察扩展到太空观察。从而，使人们开始摆脱只在地球表面上观察的局限性。
科学实验和科学观察一样，也是搜集科学事实、获得感性材料的基本方法，同时也是检验科学假说，形成科学理论的实践基础，二者互相联系、互为补充。但实验是在变革自然中认识自然，因而有着独特的认识功能。原因是科学实验中多种仪器的使用，使获得的感性材料更丰富、更精确 ，且能排除次要因素的干扰，更快揭示出研究对象的本质。
如何理解科学实验在科学研究中的作用与意义
科学风险是指科学研究中的风险，有两种，一是实验风险，实验中很多是前人没有做过的实验，所以实验过程中有些突发事件是不知道有什么后果的。
另外一种就是要打破原有的东西，建立新的东西，比如理论，就势必会触及社会的一些阻碍势力，这是最大的风险，比如日心说，比如进化论。科学总是要创新的，但是有时候创新不是和时代同步的，所以会有很大的风险。科学风险中的风险也是指这种种风险中最大的风险，也就是第二种风险，就是当你的研究有了发现，你能否为因为预言了未来而承担相应的风险。有些科学家就是有了发现也不肯说出来，甚至有时候因为世俗而怀疑自己的研究。