文科物理第二章第1-2節(jié)

第二章

電磁學(xué)與電磁波§2.1電磁學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史§2.2

靜電學(xué)與靜磁學(xué)§2.3

電磁感應(yīng)定律§2.4

電磁波應(yīng)用

電磁學(xué)是研究電、磁和電磁相互作用及其規(guī)律和應(yīng)用的物理學(xué)分支。由于歷史上的原因，磁曾被認(rèn)為是與電獨(dú)立無(wú)關(guān)的現(xiàn)象。第二章電磁學(xué)與電磁波§2.1電磁學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

中國(guó)古代的貢獻(xiàn)：最早文字記載“雷”、“電”，發(fā)明指南針等。戰(zhàn)國(guó)時(shí)司南和地盤(pán)復(fù)原模型

最早總結(jié)前人對(duì)電磁研究的大量經(jīng)驗(yàn)，討論電磁體性質(zhì)的英國(guó)醫(yī)生吉爾伯特，他斷言：電與磁是兩種不同的現(xiàn)象。吉爾伯特北宋科學(xué)家沈括指南針?biāo)姆N試驗(yàn)復(fù)原

北宋初年，曾公亮主編的《武經(jīng)總要》（約成書(shū)1044年）中介紹了一種“指南魚(yú)”(復(fù)原模型)元代磁州窯繪浮針瓷碗元代指南龜復(fù)原(剖面)

明代航海水羅盤(pán)復(fù)原

明嘉靖年間(1522～1566)航海木帆船沿用“旱羅盤(pán)”

富蘭克林著名風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)

美國(guó)的富蘭克林的最著名的實(shí)驗(yàn)是風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)。早在1749年他就注意到雷閃與放電有許多相同之處。1752年他通過(guò)在雷雨天氣將風(fēng)箏放入云層，來(lái)進(jìn)行雷擊實(shí)驗(yàn)，證明了雷閃就是放電現(xiàn)象。1785年，庫(kù)侖設(shè)計(jì)了精巧的扭秤實(shí)驗(yàn)，直接測(cè)定了兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷的相互作用力與它們之間的距離二次方成反比，與它們的電量乘積成正比。庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)得到了世界的公認(rèn)，庫(kù)侖的扭秤實(shí)驗(yàn)

庫(kù)侖（CharlesAugustindeCoulomb,1736～1806）法國(guó)物理學(xué)、軍事工程師。1736年6月14日生于昂古萊姆。1761年畢業(yè)于軍事工程學(xué)校，并作為軍事工程師服役多年。后因健康原因，被迫回家，因此有閑暇從事科學(xué)研究。由于他寫(xiě)的一篇題為《簡(jiǎn)單機(jī)械論》的報(bào)告而獲得法國(guó)科學(xué)院的獎(jiǎng)勵(lì)，并由此于1781年當(dāng)選為法國(guó)科學(xué)院院士。法國(guó)大革命時(shí)期，他辭去公職，在布盧瓦附近鄉(xiāng)村過(guò)隱居生活，拿破侖執(zhí)政后，他返回巴黎，繼續(xù)進(jìn)行研究工作。1806年8月23日在巴黎逝世。

庫(kù)侖的研究興趣十分廣泛，在結(jié)構(gòu)力學(xué)、梁的斷裂、材料力學(xué)、扭力、摩擦理論等方面都取得過(guò)成就。1773年法國(guó)科學(xué)院懸賞征求改進(jìn)船用指南針的方案。庫(kù)侖在研究靜磁力中，把磁針的支托改為用頭發(fā)絲或蠶絲懸掛，以消除摩擦引起的誤差，從而獲得1777年法國(guó)科學(xué)院的頭等獎(jiǎng)。他進(jìn)而研究了金屬絲的扭力，于1784年提出了金屬絲的扭力定律。這二個(gè)成果具有極為重要的意義，它給出了一種新的測(cè)量極小力的方法。同年他設(shè)計(jì)出一種新型測(cè)力儀器──扭秤。利用扭秤，他在1785年根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出了電學(xué)中的基本定律──庫(kù)侖定律。1788年，他把同樣的結(jié)果推廣到兩個(gè)磁極之間的相互作用，這項(xiàng)成果意義重大，它標(biāo)志著電學(xué)和磁學(xué)研究從定性進(jìn)入了定量研究。

早在1781年他還提出過(guò)關(guān)于摩擦及滑動(dòng)定律。他在多種實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上研究了許多實(shí)際靜摩擦現(xiàn)象及其相關(guān)因素，并提出了滑動(dòng)摩擦力。

庫(kù)侖著有《庫(kù)侖論文集》（1884年）為紀(jì)念他對(duì)物理學(xué)的重要貢獻(xiàn)，電量單位便以庫(kù)侖命名。

1799年伏打制造了第一個(gè)能產(chǎn)生持續(xù)電流的化學(xué)電池。物理學(xué)家伏打伏打（AlessandroVolta,1745～1827）意大利物理學(xué)家。1745年2月18日生于意大利科莫。學(xué)生時(shí)代就會(huì)對(duì)自然科學(xué)有濃厚興趣。1774～1779年任科莫大學(xué)預(yù)科物理學(xué)教授。1779～1815年任帕多瓦大學(xué)哲學(xué)系主任。1819年退休后回到故鄉(xiāng)科莫。1827年3月5日在該地逝世。

伏打自1765年開(kāi)始從事靜電實(shí)驗(yàn)研究，1769年發(fā)表靜電學(xué)著作《論電的吸引》。1775年發(fā)明樹(shù)脂起電盤(pán)，1781年發(fā)明靈敏的麥秸驗(yàn)電器。1782年建立了導(dǎo)體電容C、電荷Q及其電勢(shì)V之間的關(guān)系式。伏打主要貢獻(xiàn)是發(fā)明伏打電堆(伏打電池

)。當(dāng)他得悉伽伐尼“動(dòng)物電”的實(shí)驗(yàn)消息后，于1791年著手研究這一現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，他否定了“動(dòng)物電”學(xué)說(shuō)，提出了電的“接觸”學(xué)說(shuō)，指出伽伐尼電產(chǎn)生于兩種不同金屬的接觸。在這項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，他提出了著名的“伏打序列”。他稱(chēng)金屬為第一類(lèi)導(dǎo)體，濕物體為第二類(lèi)導(dǎo)體，如果回路中同時(shí)存在兩類(lèi)導(dǎo)體，就能夠產(chǎn)生電流。1800年初，他發(fā)現(xiàn)了能夠十分明顯地增強(qiáng)該效應(yīng)的方法，從而發(fā)明了“伏打電堆”。1800年3月20日他宣布了這項(xiàng)發(fā)明，引起極大轟動(dòng)。這是第一個(gè)可以產(chǎn)生穩(wěn)定、持續(xù)電流的裝置(伏打電池)，為電學(xué)研究開(kāi)創(chuàng)了新局面。1801年拿破侖一世召他到巴黎表演電堆實(shí)驗(yàn)，授予他金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)潞筒舴Q(chēng)號(hào)；1803年當(dāng)選為法國(guó)科學(xué)院外國(guó)院士。

他的其他研究成果還有：1776年發(fā)現(xiàn)甲烷，測(cè)定了空氣的膨脹系數(shù)。

為了紀(jì)念他在電學(xué)上的貢獻(xiàn)，根據(jù)他的姓氏把電動(dòng)勢(shì)、電勢(shì)差、電壓的單位命名為伏特（volt）。HansChristianOrsted

Born:14August

1777Died:9March1851

Dane(

丹麥人)WhatOrstedsaw...

1820年發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)

一次演講中，偶然發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線通電時(shí)，在它的下方的小磁針有一微小晃動(dòng)。他抓住了這個(gè)現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)。揭開(kāi)了研究電與磁內(nèi)在聯(lián)系的序幕。

奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)基于（1）自然哲學(xué)思想——自然

各種基本力可以相互轉(zhuǎn)化。（2）已發(fā)現(xiàn)一些電可能會(huì)發(fā)生磁

的跡象。堅(jiān)信電磁間有聯(lián)系，并發(fā)展電是否能產(chǎn)生磁的研究。

奧斯特

法國(guó)著名生物學(xué)家巴斯德在講述奧斯特的發(fā)現(xiàn)時(shí)，說(shuō)過(guò)一句名言：

“在觀察領(lǐng)域的一切機(jī)遇只偏愛(ài)有那些準(zhǔn)備的頭腦?！?/p>

討論：這句名言已在社會(huì)上被廣泛使用。安培演示電流相互作用的裝置（復(fù)制品）

安培對(duì)電流磁效應(yīng)的進(jìn)行了深入研究，安培從磁體與磁體、電流與磁體相互作用，聯(lián)想并發(fā)現(xiàn)了通電導(dǎo)線之間有相互作用。并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了通電螺線管與條形磁鐵的等效性。安培載流直導(dǎo)線相互作用

載流螺線管與條形磁鐵等效

安培（Andre－Marie

Ampere，1775～1836）法國(guó)物理學(xué)家。1775年1月22日生于里昂一個(gè)富商家庭。從小受到良好的家庭教育。他父親按照盧梭的教育思想，鼓勵(lì)他走自學(xué)成才之路。12歲時(shí)就自學(xué)了微分運(yùn)算和各種數(shù)學(xué)書(shū)籍，顯示出較高的數(shù)學(xué)天賦。為了能到里昂圖書(shū)館去直看接閱讀歐勒、伯努利等人的拉丁文原著，他還花了幾星期時(shí)間掌握了拉丁文。14歲時(shí)就鉆研了當(dāng)時(shí)狄德羅和達(dá)蘭貝爾編的《百科全書(shū)》。沒(méi)有上過(guò)任何學(xué)校，依靠自學(xué)，他掌握了各方面的知識(shí)。1793年（18歲）因其父在法國(guó)大革命時(shí)期被殺，為了糊口他做了家庭教師。在讀了一本盧梭關(guān)于植物學(xué)的書(shū)以后，又重新燃起了他對(duì)科學(xué)的熱情。1802年，在布爾讓?zhuān)祭姿怪醒雽W(xué)校任物理學(xué)及化學(xué)教授，1808年被任命為新建的大學(xué)聯(lián)合組織的總監(jiān)事，此后一直擔(dān)任此職。1814年被選為帝國(guó)學(xué)院數(shù)學(xué)部成員。1819年主持巴黎大學(xué)哲學(xué)講座。1824年任法蘭西學(xué)院實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授，1836年6月10日在馬賽逝世。他的興趣十分廣泛，早年是在數(shù)學(xué)方面，曾研究過(guò)概率論及偏微分方程，他的一篇關(guān)于博奕機(jī)遇的數(shù)學(xué)論文曾引起達(dá)朗貝爾的矚目。后來(lái)又作了些化學(xué)研究，他只比阿伏加德羅晚三年導(dǎo)出阿伏加德羅定律。由于他高超的數(shù)學(xué)造詣，他成為將數(shù)學(xué)分析應(yīng)用于分子物理學(xué)方面的先驅(qū)。他的研究領(lǐng)域還涉及植物學(xué)、光學(xué)、心理學(xué)、倫理學(xué)、哲學(xué)、科學(xué)分類(lèi)學(xué)等方面。他寫(xiě)出了《人類(lèi)知識(shí)自然分類(lèi)的分析說(shuō)明》（1834～1843）這一涉及各科知識(shí)的綜合性著作。

他的主要科學(xué)工作是在電磁學(xué)上。1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的消息由阿拉果帶回巴黎，他作出迅速反應(yīng)，在短短的一個(gè)多月時(shí)間內(nèi)，提出了3篇論文，報(bào)告他的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果：通電螺線管與磁體相似；兩個(gè)平行長(zhǎng)直載流導(dǎo)線之間存在相互作用。進(jìn)而他用實(shí)驗(yàn)證明，在地球磁場(chǎng)中，通電螺線管猶如小磁針樣取向。一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提供給他一個(gè)重大線索：磁鐵的磁性，是由閉合電流產(chǎn)生的。起先，他認(rèn)為磁體中存在著一個(gè)大的環(huán)形電流，后來(lái)經(jīng)好友菲涅耳提醒（宏觀圓形電流會(huì)引起磁體中發(fā)熱），提出分子電流假說(shuō)。

他試圖參照牛頓力學(xué)的方法，處理電磁學(xué)問(wèn)題。他認(rèn)為在電磁學(xué)中與質(zhì)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的是電流元，所以根本問(wèn)題是找出電流元之間的相互作用力。為此，自1820年10月起，他潛心研究電流間的相互作用，這期間顯示了他的高超實(shí)驗(yàn)技巧。依據(jù)四個(gè)典型實(shí)驗(yàn)，他終于得出了兩個(gè)電流元間的作用力公式。他把自己的理論稱(chēng)作“電動(dòng)力學(xué)”。安培在電磁學(xué)方面的主要著作是《電動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論》，它是電磁學(xué)的重要經(jīng)典著作之一。

以他的姓氏安培命名的電流強(qiáng)度的單位，為國(guó)際單位制的基本單位之一。

此外，他還提出，在螺線管中加軟鐵芯，可以增強(qiáng)磁性。1820年他首先提出利用電磁現(xiàn)象傳遞電報(bào)訊號(hào)。歐姆發(fā)現(xiàn)電路定律

基爾霍夫分支電路定律

喬治·西蒙·歐姆(1787—1845)1787年3月16日生于德國(guó)埃爾蘭根城，父親是鎖匠。父親自學(xué)了數(shù)學(xué)和物理方面的知識(shí)，并教給少年時(shí)期的歐姆，喚起了歐姆對(duì)科學(xué)的興趣。16歲時(shí)他進(jìn)入埃爾蘭根大學(xué)研究數(shù)學(xué)、物理與哲學(xué)，由于經(jīng)濟(jì)困難，中途綴學(xué)，到1813年才完成博士學(xué)業(yè)。歐姆是一個(gè)很有天才和科學(xué)抱負(fù)的人，他長(zhǎng)期擔(dān)任中學(xué)教師，由于缺少資料和儀器，給他的研究工作帶來(lái)不少困難，但他在孤獨(dú)與困難的環(huán)境中始終堅(jiān)持不懈地進(jìn)行科學(xué)研究，自己動(dòng)手制作儀器。

歐姆對(duì)導(dǎo)線中的電流進(jìn)行了研究。他從傅立葉發(fā)現(xiàn)的熱傳導(dǎo)規(guī)律受到啟發(fā)，導(dǎo)熱桿中兩點(diǎn)間的熱流量(在導(dǎo)熱物體中單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于傳熱方向某一截面的熱量)正比于這兩點(diǎn)間的溫度差。因而歐姆認(rèn)為，電流現(xiàn)象與此相似，猜想導(dǎo)線中兩點(diǎn)之間的電流也許正比于它們之間的某種驅(qū)動(dòng)力，即現(xiàn)在所稱(chēng)的電動(dòng)勢(shì)。歐姆花了很大的精力在這方面進(jìn)行研究。開(kāi)始他用伏打電堆作電源，但是因?yàn)殡娏鞑环€(wěn)定，效果不好。后來(lái)他改用溫差電池作電源，從而保證了電流的穩(wěn)定性。

但是如何測(cè)量電流的大小，這在當(dāng)時(shí)還是一個(gè)沒(méi)有解決的難題。開(kāi)始，歐姆利用電流的熱效應(yīng)，用熱脹冷縮的方法來(lái)測(cè)量電流，但這種方法難以得到精確的結(jié)果。后來(lái)他把奧斯特關(guān)于電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和庫(kù)侖扭秤結(jié)合起來(lái)，巧妙地設(shè)計(jì)了一個(gè)電流扭秤，用一根扭絲懸掛一磁針，讓通電導(dǎo)線和磁針都沿子午線方向平行放置；再用鉍和銅溫差電池，一端浸在沸水中，另一端浸在碎冰中，并用兩個(gè)水銀槽作電極，與銅線相連。當(dāng)導(dǎo)線中通過(guò)電流時(shí)，磁針的偏轉(zhuǎn)角與導(dǎo)線中的電流成正比。實(shí)驗(yàn)中他用粗細(xì)相同、長(zhǎng)度不同的八根銅導(dǎo)線進(jìn)行了測(cè)量，得出了如下的等式：X＝a／(b＋x)式中X為磁效應(yīng)強(qiáng)度，即電流的大??；a是與激發(fā)力(即溫度差)有關(guān)的常數(shù)，即電動(dòng)勢(shì)；x表示導(dǎo)線的長(zhǎng)度，b是與電路其余部分的電阻有關(guān)的常數(shù)，b＋x實(shí)際上表示電路的總電阻。

這個(gè)結(jié)果于1826年發(fā)表。1827年歐姆又在《動(dòng)電電路的數(shù)學(xué)研究》一書(shū)中，把他的實(shí)驗(yàn)規(guī)律總結(jié)成如下公式：Ｓ＝γE。式中S

表示電流；E

表示電動(dòng)力，即導(dǎo)線兩端的電勢(shì)差，γ為導(dǎo)線對(duì)電流的傳導(dǎo)率，其倒數(shù)即為電阻。歐姆定律發(fā)現(xiàn)初期，許多物理學(xué)家不能正確理解和評(píng)價(jià)這一發(fā)現(xiàn)，并遭到懷疑和尖銳的批評(píng)。研究成果被忽視，經(jīng)濟(jì)極其困難，使歐姆精神抑郁。直到1841年英國(guó)皇家學(xué)會(huì)授予他最高榮譽(yù)的科普利金牌，才引起德國(guó)科學(xué)界的重視。歐姆在自己的許多著作里還證明了：電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積和傳導(dǎo)性成反比；在穩(wěn)定電流的情況下，電荷不僅在導(dǎo)體的表面上，而且在導(dǎo)體的整個(gè)截面上運(yùn)動(dòng)。

法拉第從事電磁現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究

楞次給出感應(yīng)電流方向的描述

電磁場(chǎng)的麥克斯韋方程組

赫茲電磁波實(shí)驗(yàn)§2.2

靜電學(xué)與靜磁學(xué)

電”在西方是從希臘文ηλεκτρον(琥珀)一詞轉(zhuǎn)意得來(lái)。大概是有一個(gè)希臘牧羊人想用羊皮把撿到的琥珀擦亮,不經(jīng)意中發(fā)現(xiàn)琥珀具有一種吸引碎草屑的神秘性質(zhì)。在中國(guó)則是從雷閃現(xiàn)象中引出來(lái)的。2.2.1靜電學(xué)靜電學(xué)是研究靜止電荷產(chǎn)生電場(chǎng)及電場(chǎng)對(duì)電荷產(chǎn)生作用力的規(guī)律。電荷種類(lèi)：正電荷和負(fù)電荷。電荷守恒定律：電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，任何物理過(guò)程中電荷的代數(shù)和保持不變。庫(kù)侖定律：同種電荷相互排斥，異種電荷

相互吸引

庫(kù)侖定律

類(lèi)比萬(wàn)有引力，科學(xué)家猜測(cè)電荷間作用力與距離平方成反比。

羅比遜實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)

羅比遜實(shí)驗(yàn)裝置

蘇格蘭的羅比遜認(rèn)為:應(yīng)該是反比關(guān)系,現(xiàn)在指數(shù)比2大是由于實(shí)驗(yàn)誤差造成的。

卡文迪許利用兩個(gè)同心球的實(shí)驗(yàn)證明了上述規(guī)律，他得到δ=0.02，可惜兩人的工作都未發(fā)表。

庫(kù)侖于1875年用扭秤實(shí)驗(yàn)，通過(guò)與萬(wàn)有引力類(lèi)比，證明并提出了庫(kù)侖定律

C2/（N·m2）計(jì)算表明，庫(kù)侖力遠(yuǎn)大于萬(wàn)有引力

從庫(kù)侖定律的建立看類(lèi)比方法的重要性

庫(kù)侖測(cè)得δ=0.04，但他斷定力與距離成平方反比，是成功運(yùn)用類(lèi)比方法的結(jié)果。

麥克斯韋對(duì)類(lèi)比法的論述：“為了不用物理理論而得到物理思想，我們必須熟悉物理類(lèi)比的存在。所謂物理類(lèi)比，我指的是：一種科學(xué)定律與另一種科學(xué)定律之間的部分相似性。它使得這兩種科學(xué)可以相互說(shuō)明。”

安培他試圖參照牛頓力學(xué)的方法，處理電磁學(xué)問(wèn)題。他認(rèn)為在電磁學(xué)中與質(zhì)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的是電流元，所以根本問(wèn)題是找出電流元之間的相互作用力。歐姆對(duì)導(dǎo)線中的電流進(jìn)行了研究。他從傅立葉發(fā)現(xiàn)的熱傳導(dǎo)規(guī)律受到啟發(fā)，導(dǎo)熱桿中兩點(diǎn)間的熱流量正比于這兩點(diǎn)間的溫度差。因而歐姆認(rèn)為，電流現(xiàn)象與此相似，猜想導(dǎo)線中兩點(diǎn)之間的電流也許正比于它們之間的某種驅(qū)動(dòng)力，即現(xiàn)在所稱(chēng)的電動(dòng)勢(shì)。

湯川秀樹(shù)也是類(lèi)比法的成功運(yùn)用者，他通過(guò)將核力和電磁力類(lèi)比，成功地提出了核力的介子理論。他說(shuō)：“類(lèi)比是一種創(chuàng)造性思維的形式，……假定存在一個(gè)人所不能理解的某物，他偶爾注意到這一物和他所熟悉的另一物的相似性。他通過(guò)將兩者比較就可以理解他在此刻之前尚不能理解的某物。如果他的理解是恰當(dāng)?shù)?，而且還沒(méi)有人達(dá)到這樣的理解，那么可以說(shuō)，他的思維確實(shí)是創(chuàng)造性的。”湯川秀樹(shù)(日本物理學(xué)家)

1907年1月23日生于東京。1913年入小學(xué)，成績(jī)優(yōu)良，喜歡數(shù)學(xué)、科學(xué)哲學(xué)，受中國(guó)儒、老、莊典籍不少影響。1929年畢業(yè)于京都大學(xué)物理系。1932年任京都大學(xué)講師。1933～1939年在大阪大學(xué)任教，研究原子核和量子場(chǎng)論。1938年獲大阪帝國(guó)大學(xué)博士學(xué)位。1939年回京都大學(xué)任物理學(xué)教授，直到1970年。其間1943～1945年兼任東京大學(xué)教授。他從1946年起主編英文雜志《理論物理學(xué)進(jìn)展》，向國(guó)外介紹日本理論物理學(xué)的研究成果。1948年受聘為美國(guó)普林斯頓高級(jí)研究院客座教授，1949～1951年任哥倫比亞大學(xué)教授。1953～1970年任京都大學(xué)基礎(chǔ)物理學(xué)研究所第一任所長(zhǎng)。1957年參加世界和平運(yùn)動(dòng)大會(huì)，呼吁和平利用原子能。1975年以后長(zhǎng)期患病，1981年9月8日在京都逝世。

生活在書(shū)香之家，湯川秀樹(shù)從小就喜愛(ài)圖書(shū)，養(yǎng)成了愛(ài)讀、多想、勤寫(xiě)的好習(xí)慣。他的父親是個(gè)開(kāi)明的人，不象其他日本家庭那樣硬要孩子遵命選擇職業(yè)，而是諄諄誘導(dǎo)湯川秀樹(shù)自己去抉擇未來(lái)。勤奮向上的湯川秀樹(shù)在他邁進(jìn)大學(xué)的門(mén)檻時(shí)，決定專(zhuān)心致志地攻讀物理學(xué)，還特地選定了當(dāng)時(shí)新興的量子物理學(xué)當(dāng)作自己進(jìn)擊的目標(biāo)。那個(gè)時(shí)候，日本的科學(xué)還是很落后的，量子物理學(xué)更是一片空白。湯川秀樹(shù)的決定是十分大膽的，也是帶有風(fēng)險(xiǎn)的，但是他毫不畏懼，充滿(mǎn)信心地開(kāi)始了對(duì)微觀世界的探索。他千方百計(jì)地搜集和購(gòu)買(mǎi)各種關(guān)于量子物理的書(shū)刊，廣泛閱讀歐洲、美國(guó)的科學(xué)家們最新發(fā)表的論文，虛心拜一位有名的物理學(xué)教授為師。這樣，湯川秀樹(shù)在大學(xué)里打下了堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)。

湯川秀樹(shù)是一位沒(méi)有到過(guò)歐美留學(xué)，而是在日本國(guó)土生土長(zhǎng)起來(lái)的理論物理學(xué)家。湯川秀樹(shù)自謙地說(shuō)：“我不是非凡的人，而是在深山叢林中尋找道路的人?！钡?，他的成功告訴人們：在落后的條件下，勤奮探求，勇往直前，同樣可以到達(dá)光輝的頂點(diǎn)。他的成功，他的榮譽(yù)，成為激勵(lì)日本人民在戰(zhàn)后廢墟上進(jìn)行建設(shè)的精神力量。

在1935年湯川秀樹(shù)提出介子學(xué)說(shuō)，以“基本粒子的相互作用”為題，發(fā)表了介子場(chǎng)論文。預(yù)言作為核力及β衰變的媒介存在有新粒子即介子，還提出了核力場(chǎng)的方程和核力的勢(shì)，即湯川勢(shì)的表達(dá)式。按照這一理論，質(zhì)子和中子通過(guò)交換介子而互相轉(zhuǎn)化，核力是一種交換介子的相互作用。1937年C.D.安德森等在宇宙線中發(fā)現(xiàn)新的帶電粒子（后被認(rèn)定為μ子）之后，經(jīng)C.F.鮑威爾等人的研究，于1947年在宇宙射線中發(fā)現(xiàn)了另一種粒子，認(rèn)定是湯川秀樹(shù)所預(yù)言的介子，被命名為π介子。諾貝爾獎(jiǎng)獲得者

1949年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予湯川秀樹(shù)，以表彰他在核力的理論基礎(chǔ)上預(yù)言了介子的存在。他是第一個(gè)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的日本人。

必須指出：有時(shí)簡(jiǎn)單的類(lèi)比也會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。如惠更斯類(lèi)比聲波，認(rèn)為光波也是縱波就錯(cuò)了。可見(jiàn)類(lèi)比結(jié)果是否正確還得由實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。

靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體一、靜電感應(yīng)與靜電平衡

靜電感應(yīng)——

在靜電場(chǎng)力作用下，導(dǎo)體中電荷重新分布的現(xiàn)象。導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過(guò)程無(wú)外電場(chǎng)時(shí)導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外++導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外+++導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外+++++++導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后+E外+++++++++導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡+E+++++++++E外E感+==內(nèi)0E外E感

靜電平衡

——

導(dǎo)體中電荷的宏觀定向運(yùn)動(dòng)終止，電荷分布不隨時(shí)間改變。靜電平衡條件：用場(chǎng)強(qiáng)來(lái)描寫(xiě)：

1.

導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零；

2.

表面電場(chǎng)強(qiáng)度垂直于導(dǎo)體表面。用電勢(shì)來(lái)描寫(xiě)：

1.

導(dǎo)體為一等電勢(shì)體；

2.

導(dǎo)體表面是一個(gè)等勢(shì)面。金屬球放入前電場(chǎng)為一均勻場(chǎng)E金屬球放入后電力線發(fā)生彎曲電場(chǎng)為一非均勻場(chǎng)+++++++E二、靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上的電荷分布

1、實(shí)心導(dǎo)體

在靜電平衡下，電荷只分布在導(dǎo)體表面。

結(jié)論：電荷分布在導(dǎo)體表面，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零。++++++++++++++++++++++++++++++++2.空腔導(dǎo)體

（1）腔內(nèi)無(wú)帶電體：當(dāng)導(dǎo)體殼內(nèi)沒(méi)有其他帶電體時(shí)，在靜電平衡下，導(dǎo)體殼的內(nèi)表面上處處沒(méi)有電荷，電荷只能分布在外表面。

空腔內(nèi)沒(méi)有電場(chǎng)，或者說(shuō)，空腔內(nèi)的電勢(shì)處處相等。q1q2（2）腔內(nèi)有帶電體：

腔體內(nèi)表面所帶的電量和腔內(nèi)帶電體所帶的電量等量異號(hào)，腔體外表面所帶的電量由電荷守恒定律決定。+q1q1+放入