探索微觀世界的歷程

1、第一節(jié)第一節(jié) 探索微觀世界探索微觀世界的歷程的歷程第十六章第十六章 粒子和宇宙粒子和宇宙思維的火花思維的火花德謨克利特（公元前德謨克利特（公元前460460公元前公元前370370） “正像綠墻正像綠墻是由樹干和枝是由樹干和枝葉組成似的，葉組成似的，大自然的物都大自然的物都是由看不見的是由看不見的微小粒子微小粒子原子構(gòu)成。原原子構(gòu)成。原子不能消失，子不能消失，但也不會(huì)無中但也不會(huì)無中生有。生有?！钡轮兛死轮兛死靥?德謨克利特的原子論缺少科學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，德謨克利特的原子論缺少科學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，長期以來并不為人們所認(rèn)同。長期以來并不為人們所認(rèn)同。 直到直到1717世紀(jì)，以世紀(jì)，以“化學(xué)之父化學(xué)之

2、父”道爾頓和道爾頓和玻意耳為代表的科學(xué)家通過大量的實(shí)驗(yàn)才復(fù)活玻意耳為代表的科學(xué)家通過大量的實(shí)驗(yàn)才復(fù)活和確立了原子論。和確立了原子論?！盎瘜W(xué)之父化學(xué)之父”道道爾頓（爾頓（1766176618441844） 1811 1811年，意大利的科學(xué)家阿伏伽德羅進(jìn)年，意大利的科學(xué)家阿伏伽德羅進(jìn)一步指出，物質(zhì)一般不是直接由原子組成，一步指出，物質(zhì)一般不是直接由原子組成，而是由幾個(gè)原子相結(jié)合的分子構(gòu)成的。而是由幾個(gè)原子相結(jié)合的分子構(gòu)成的。用場離子顯微鏡拍攝的用場離子顯微鏡拍攝的鎢針針尖上的原子圖樣鎢針針尖上的原子圖樣DNADNA分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn) 1897 1897年，英國年，英國的物理學(xué)家

3、湯姆的物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)，陰極放孫發(fā)現(xiàn)，陰極放射線在電場或磁射線在電場或磁場的作用下可發(fā)場的作用下可發(fā)生偏轉(zhuǎn)，方向與生偏轉(zhuǎn)，方向與帶負(fù)電的粒子相帶負(fù)電的粒子相同，從而發(fā)現(xiàn)了同，從而發(fā)現(xiàn)了電子。電子。視頻：陰極射線管視頻：陰極射線管 電子的發(fā)現(xiàn)，電子的發(fā)現(xiàn)，打破了原子不打破了原子不可分的概念，可分的概念，是人類對物質(zhì)是人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識上的結(jié)構(gòu)認(rèn)識上的一次飛躍。并一次飛躍。并掀起了新一輪掀起了新一輪探索物質(zhì)微觀探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的熱潮。結(jié)構(gòu)的熱潮。 湯姆孫（湯姆孫（1856185619401940） 粒子散射粒子散射實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 盧瑟福（盧瑟福（1871187119371937） 盧瑟福的實(shí)驗(yàn)讓人們認(rèn)

4、識到原子雖小，盧瑟福的實(shí)驗(yàn)讓人們認(rèn)識到原子雖小，里面卻十分空曠，如果我們將原子放大里面卻十分空曠，如果我們將原子放大成直徑上百米的足球場，在其中央有一成直徑上百米的足球場，在其中央有一顆稱為原子核的小米粒，其直徑不到原顆稱為原子核的小米粒，其直徑不到原子直徑的萬分之一，而它的質(zhì)量卻占整子直徑的萬分之一，而它的質(zhì)量卻占整個(gè)原子質(zhì)量的個(gè)原子質(zhì)量的99.9499.94以上。以上。 1919 191919321932年，盧瑟福和他的年，盧瑟福和他的學(xué)生先后發(fā)現(xiàn)了帶正電的質(zhì)子和不學(xué)生先后發(fā)現(xiàn)了帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子。帶電的中子。 1964 1964年，美國物理學(xué)家蓋爾曼在費(fèi)米、楊振寧、坂田昌年，美國

5、物理學(xué)家蓋爾曼在費(fèi)米、楊振寧、坂田昌一的研究基礎(chǔ)上，提出了質(zhì)子、中子、介子、超子等都是由一的研究基礎(chǔ)上，提出了質(zhì)子、中子、介子、超子等都是由三種基礎(chǔ)粒子組成，它們分別稱為上夸克、下夸克、奇異夸三種基礎(chǔ)粒子組成，它們分別稱為上夸克、下夸克、奇異夸克。克。原子核原子核夸克夸克原子原子質(zhì)子質(zhì)子 中子中子 華裔科學(xué)家丁肇中在華裔科學(xué)家丁肇中在19741974年又發(fā)現(xiàn)了一種稱為年又發(fā)現(xiàn)了一種稱為J J的粒的粒 子，因而獲得子，因而獲得19761976年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 納米技術(shù)納米技術(shù) 納米技術(shù)是納米技術(shù)是2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代出現(xiàn)的一門年代出現(xiàn)的一門新興技術(shù)。它是在新興技術(shù)。它是在0.100.10至至100100納米納米( (即十億即十億分之一米分之一米) )尺度的空間內(nèi)，研究電子、原子尺度的空間內(nèi)，研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的嶄新技術(shù)。和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的嶄新技術(shù)。納米氧化鈦納米氧化鈦 納米鈦可耐腐蝕，用其涂覆的物納米鈦可耐腐蝕，用其涂覆的物品既能耐沸水，又能在海水中浸品既能耐沸水，又能在海水中浸泡泡1010年不損，它還有神奇的自我年不損，