فیزیک آزمایشگاهی

نمایشی از حرکت تقدیمی آونگ فوکو. این آونگ در سال ۱۸۵۱ به عنوان آزمایش برای اثبات چرخش زمین طراحی شد. چرخش زمین از مدت‌ها قبل روشن بود، اما این آونگ اولین آزمایش برای مشاهده مستقیم و ساده چرخش زمین بود.
در دانش فیزیک، فیزیک آزمایشگاهی (یا فیزیک تجربی ) مجموعه‌ای از رشته‌ها و زمینه هاست که موضوع آن‌ها مشاهده پدیده‌های فیزیکی برای جمع‌آوری داده در مورد جهان است. روش‌ها از زمینه‌ای به زمینه دیگر متفاوت هستند و شامل مشاهده‌های ساده‌ای مانند آزمایش کاوندیش تا آزمایش‌های پیچیده‌تر و بزرگ‌تری مانند برخورددهنده هادرونی بزرگ می‌شوند.
نگاه کلی
فیزیک آزمایشگاهی شامل همه قسمت‌هایی از فیزیک که با جمع‌آوری داده‌ها، روش‌های جمع‌آوری داده‌ها و تعریف و انجام آزمایش‌ها (فراتر از آزمایش‌های ذهنی) سر وکار دارند می‌شود. در برابر فیزیک آزمایشگاهی، فیزیک نظری قرار دارد که موضوع آن شرح پدیده‌های مشاهده شده و نیز پیش‌بینی پدیده‌های جدید بر اساس داده‌های به دست آمده از آزمایش‌ها و مدل‌های ریاضی است.
با وجود اینکه فیزیک آزمایشگاهی و فیزیک نظری با جنبه‌های متفاوتی از بررسی طبیعت سروکار دارند، هدف نهایی هر دو درک طبیعت است و به نوعی یک رابطه هم زیستی بین آن دو وجود دارد. فیزیک آزمایشگاهی اطلاعاتی از جهان به دست می‌دهد که می‌توانند کاویده شوند و فیزیک نظری این نتیجه‌ها را توضیح می‌دهد و مشخص می‌کند که چگونه می‌توان آزمایش‌های دیگری طراحی کرد و نتایج بیشتری به دست آورد. به بیان دیگر فیزیک نظری می‌تواند با بررسی داده‌های کنونی، آزمایش‌های مورد نیاز برای درک مسائل حل نشده را بیان کند.
نمایشی از ترازوی پیچشی کاوندیش در آزمایش مشهور او برای تعیین رابطه نیروی جاذبه گرانشی بین دو جسم. این آزمایش اولین اندازه‌گیری ثابت جهانی گرانش،G، به حساب می‌آید.
پیشینه
فیزیک آزمایشگاهی، به عنوان یک زمینه مستقل، در اروپای جدید نخستین در طی انقلاب علمی و توسط کسانی چون گالیلئو گالیله،کریستیان هویگنس، یوهانس کپلر، بلز پاسکال و نیز آیزاک نیوتن پایه‌گذاری گردید. در اوایل قرن هفدهم، گالیله تلاش‌های زیادی برای اثبات نظریه‌ها از راه آزمایش می‌کرد، کاری که شالوده روش علمی جدید است. گالیله چند نتیجه از آزمایش‌هایش در دینامیک را فرمول بندی کرد، از جمله قاعده لختی، که بعدها قانون سوم نیوتن را تشکیل داد. همچنین هویگنس از یک مشاهده از حرکت یک کشتی در یک آبراه، برای شرح اولیه‌ای از پایستگی تکانه استفاده کرد.
فیزیک تجربی با انتشار کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی نیوتن به اوج خود رسید. در این کتاب، نیوتن دو نظریه مهم را مطرح و فرمول بندی کرد که هر دو در توافق با آزمایش‌ها بودند: قوانین حرکت نیوتن که اساس مکانیک کلاسیک را تشکیل می‌دهد و قانون جهانی گرانش نیوتون که نیروهی بنیادی گرانش را توصیف می‌کند. این نظریه‌ها به مدت بیش از ۲۰۰ سال و تا قبل از ظهور مکانیک کوانتومی و نسبیت عام اساس دانش فیزیک را تشکیل می‌دادند. این کتاب دارای مطالبی در مورد مکانیک شاره‌ها نیز بود.
آزمایش‌های بزرگ کنونی
قسمتی از برخورددهنده هادرونی بزرگ در سرن
برخورددهنده یون‌های سنگین نسبیتی (RHIC) واقع در آزمایشگاه ملی بروکهیون در آمریکا
حلقه شتاب دهنده هادرون-الکترون واقع در هامبورگ، آلمان
برخورددهنده هادرونی بزرگ در سرن که با یک سال و نیم تاخیر در سال ۲۰۱۰ راه اندازی شد.
تلسکوپ فضایی جیمز وب، تلسکوپی که قرار است جایگزین تلسکوپ قدیمی هابل گردد.
روش
فیزیک آزمایشگاهی از دو روش عمده برای پژوهش بهره می‌گیرد، آزمایش طبیعی و آزمایش کنترل شده. به دلیل امکان کنترل محیط، در آزمایشگاه‌ها از آزمایش‌های کنترل شده و در زمینه‌هایی مانند اخترفیزیک که امکان اثرگذاری یا کنترل محیط وجود ندارد از آزمایش‌های طبیعی استفاده می‌کنند.
آزمایش‌های مشهور
آزمایش کاوندیش
آونگ فوکو
آزمایش قطره روغن
آزمایش اشترن-گرلاخ
روش‌های آزمایشگاهی
برخی از روش‌های آزمایشگاهی پرکاربرد عبارتند از:
پردازش سیگنال
طیف سنجی
تداخل‌سنجی
بلورشناسی (کریستالوگرافی)
فیزیک‌پیشه‌های مشهور
ابوریحان بیرونی
استیون چو
ارنست رادرفورد
نیکولا تسلا
ابوالفتح خازنی
جان باردین
دانش
فیزیک
فیزیک نظری
مهندسی
ابزار اندازه‌گیری