Le scoperte fatte nella scienza sono fatte attraverso il processo di sperimentazione. La fisica, che è lo studio dell’energia e della materia, non è diversa. La conoscenza che promuove la scienza della fisica si acquisisce seguendo il metodo scientifico, che include l’esecuzione di esperimenti per dimostrare un’ipotesi. Molto spesso questi esperimenti vengono eseguiti in un laboratorio di fisica, più comunemente chiamato laboratorio di fisica. I laboratori di fisica sono utilizzati anche dagli studenti che apprendono la scienza attraverso la dimostrazione in un laboratorio di fisica.
La fisica si occupa principalmente di come il movimento, la luce, il calore e la forza interagiscono con l’energia e la materia, quindi un laboratorio di fisica ha una varietà di strumenti utilizzati per condurre questo tipo di esperimenti. Di solito sono dotati di elementi per il peso e la misura, come bicchieri di vetro, provette e bilance. Oltre agli oggetti per pesare e misurare, ci sono numerosi altri oggetti usati, come lampade termiche, lenti, magneti, piani inclinati, sfere, pendoli e qualsiasi tipo di oggetto di cui uno scienziato ha bisogno per eseguire il suo esperimento.
Le discipline all’interno dell’ampio ombrello della fisica sono l’ottica, l’elettricità e il magnetismo, la meccanica, l’acustica, la fisica nucleare e moderna e la termodinamica. All’interno di queste discipline ci sono più di 20 sotto-discipline, come l’astrofisica, la biofisica, la geofisica e la fisica nucleare. A causa di questa vasta gamma, un laboratorio di fisica può anche disporre di apparecchiature più sofisticate, come spettroscopi, elettromagneti, telescopi e microscopi.
Il design e la funzione di un laboratorio di fisica sono cambiati nel corso degli anni. Con l’invenzione dei computer e di software per computer altamente sofisticati, i moderni laboratori di fisica consentono agli scienziati di eseguire complicate simulazioni al computer come parte di esperimenti di laboratorio. Le simulazioni al computer forniscono a uno scienziato gli strumenti per simulare eventi reali, a differenza di un esperimento di laboratorio tradizionale che simulerà solo concetti che necessitano di un’applicazione nel mondo reale per avere un senso. Le simulazioni vengono eseguite creando modelli matematici accurati di eventi che possono essere studiati.
L’uso di simulazioni al computer ha creato una dicotomia nel campo della fisica. Coloro che utilizzano le simulazioni per dimostrare le proprie ipotesi sono chiamati fisici teorici, mentre coloro che scelgono di eseguire esperimenti di fisica classica in un laboratorio di fisica sono chiamati fisici sperimentali. Fino al 21° secolo, i fisici sperimentali hanno avuto il maggior successo, ma con la crescita della tecnologia, i modelli e le simulazioni al computer sono diventati più accurati, aiutando i fisici teorici ad avere più successo. Anche se ci sono due scuole di pensiero, entrambe sono importanti per il progresso della fisica, perché molte volte uno sperimentatore troverà fenomeni inspiegabili che possono essere spiegati collaborando con un teorico.