我眼中的物理學

我眼中的物理學第1頁，本講稿共30頁

總述物理學

是什么？即自然知識，注重研究物質(zhì)、能量、空間、時間

他是最古老的學術(shù)之一是自然科學中最基礎(chǔ)的學科之一第2頁，本講稿共30頁研究流程圖解

自然科學概論歷史科學方法神奇的現(xiàn)象第3頁，本講稿共30頁物理學的起源

1.公元前600年以前公元前650-前550年，古希臘人發(fā)現(xiàn)摩擦琥珀可使之吸引輕物體，發(fā)現(xiàn)磁石吸鐵。泰勒斯首先記錄了這個現(xiàn)象。第4頁，本講稿共30頁公元前221年，秦始皇統(tǒng)一中國度、量、衡，其進位體制沿用到二十世紀。公元前二世紀，中國西漢記載用漏壺(刻漏)計時，水鐘使用更早。公元前二世紀，發(fā)明水鐘、水風琴、壓縮空氣拋彈機(用于戰(zhàn)爭)(埃及悌西比阿斯)。第5頁，本講稿共30頁公元前一世紀，最先記載過磁鐵石的排斥作用和鐵屑實驗(羅馬盧克萊修)。公元前31年，中國西漢時創(chuàng)用平向水輪，通過滑輪和皮帶推動風箱，用于煉鐵爐的鼓風。第6頁，本講稿共30頁我們熟悉的物理學家1501-1650年1)哥白尼2)伽利略做自由落體的科學實驗，發(fā)現(xiàn)落體加速度與重量無關(guān)3)開普勒

三大定律第7頁，本講稿共30頁哥白尼--日心說開普勒--三大定律第8頁，本講稿共30頁物理百年回顧

人類的生活在20世紀發(fā)生了翻天覆地的變化，其中物理學起了至關(guān)重要的作用；同時物理學本身在20世紀里也產(chǎn)生了令人難以置信的前進。狹義相對論、廣義相對論，量子力學使物理學發(fā)生了革命性的變化；20世紀也出現(xiàn)了許多偉大的科學家：愛因斯坦、海森伯、薛定愕等等難以計數(shù)。第9頁，本講稿共30頁1900--1909

1900年，瑞利發(fā)表適用于長波范圍的黑體輻射公式。

1900年，普朗克（M．Plank，1858—1947）提出了符合整個波長范圍的黑體輻射公式，開用能量量子化假設從理論上導出了這個公式。

1900年，維拉爾德（P．Willard，1860一1934）發(fā)現(xiàn)γ射線。

1901年，考夫曼（W．Kaufmann，1871—1947）從鐳輻射測射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)，從而發(fā)現(xiàn)電子質(zhì)量隨速度變化。

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1901年，理查森（O．W．Richardson，1879—1959）發(fā)現(xiàn)灼熱金屬表面的電子發(fā)射規(guī)律。后經(jīng)多年實驗和理論研究，又對這一定律作進一步修正1902年，勒納德從光電效應實驗得到光電效應的基本規(guī)律：電子的最大速度與光強無關(guān)，為愛因斯坦的光量子假說提供實驗基礎(chǔ)。

1902年，吉布斯出版《統(tǒng)計力學的基本原理》，創(chuàng)立統(tǒng)計系綜理論。1903年，盧瑟福和索迪（F．Soddy，1877一1956）發(fā)表元素的嬗變理論

1905年，愛因斯坦（A．Einstein，1879—1955）發(fā)表關(guān)于布朗運動的論文，并發(fā)表光量子假說，解釋了光電效應等現(xiàn)象。

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1905年，朗之萬（P．Langevin，1872—1946）發(fā)表順磁性的經(jīng)典理論。1905年，愛因斯坦發(fā)表《關(guān)于運動媒質(zhì)的電動力學》一文，首次提出狹義相對論的基本原理，發(fā)現(xiàn)質(zhì)能之間的相當性。

1906年，愛因斯坦發(fā)表關(guān)于固體熱容的量子理論。

1907年，外斯（P．E．Weiss，1865—1940）發(fā)表鐵磁性的分子理論，提出磁疇假設。1908年，昂納斯（H．Kammerlingh—Onnes，1853—1926）液化了最后一種“永久氣體”氦。

第12頁，本講稿共30頁1906—1917年，密立根（R．A．Millikan，1868—1953）測單個電子電荷值，前后歷經(jīng)11年，實驗方法做過三次改革，做了上千次數(shù)據(jù)。

1909年，蓋革與馬斯登（E．Marsden）在盧瑟福的指導下，從實驗發(fā)現(xiàn)粒子碰撞金屬箔產(chǎn)生大角度散射，導致1911年盧瑟福提出有核原子模型的理論。這一理論于1913年為蓋革和馬斯登的實驗所證實。

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1915年，愛因斯坦建立了廣義相對論。

1916年，密立根用實驗證實了愛因斯坦光電方程。

1916年，愛因斯坦根據(jù)量子躍遷概念推出普朗克輻射公式，同時提出了受激輻射理論，后發(fā)展為激光技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

1916年，德拜（P．J．W．Debye，1884—1966）提出X射線粉末衍射法。

1919年，愛丁頓（A．S．Eddington，1882—1944）等人在日食觀測中證實了愛因斯坦關(guān)于引力

使光線彎曲的預言。

1919年，阿斯頓（F．W．Aston，1877—1945）發(fā)明質(zhì)譜儀，為同位素的研究提供重要手段。

1919年，盧瑟福首次實現(xiàn)人工核反應。

1919年，巴克豪森（H．G．Barkhausen）發(fā)現(xiàn)磁疇。第14頁，本講稿共30頁1920--1929

1921年，瓦拉塞克發(fā)現(xiàn)鐵電性。

1922年，斯特恩（O．Stern，1888—1969）與蓋拉赫（W．Gerlach，1889—1979）使銀原子束穿過非均勻磁場，觀測到分立的磁矩，從而證實空間量子化理論。

1923年，康普頓（A．H．Compton，1892—1962）用光子和電子相互碰撞解釋X射線散射中波長變長的實驗結(jié)果，稱康普頓效應。

1924年，德布羅意（L．deBroglie，1892—1987）提出微觀粒子具有波粒二象性的假設。

1924年，玻色（S．Bose，1894—1974）發(fā)表光子所服從的統(tǒng)計規(guī)律，后經(jīng)愛因斯坦補充建立了玻色一愛因斯坦統(tǒng)計。

第15頁，本講稿共30頁神奇的物理現(xiàn)象【日暈】和彩虹一樣，日暈也是高空的太陽光受到潮濕空氣（特別是冰晶）折射而形成的。有時環(huán)繞太陽的兩個甚至更多個圈形或弧形日暈變得極亮，形成所謂的“幻日景象”。月亮和其它亮星，如金星，有時也會有光暈。第16頁，本講稿共30頁北極光

【北極光】在南半球產(chǎn)生的話也稱為南極光，太陽風穿過地球高空的大氣層，帶電粒子被激發(fā)，產(chǎn)生電磁風暴和可見光，這便是極光。多見于兩極，春分秋分之時。第17頁，本講稿共30頁第18頁，本講稿共30頁月亮彩虹

【月亮彩虹】彩虹是太陽光受到空氣中小水珠折射引起的，尤其在雨后常見。而月亮彩虹則罕見得多，只有在滿月或臨近滿月之夜且月亮低垂之時才會出現(xiàn)。一個欣賞月亮彩虹的勝地便是美國肯塔基州的坎伯蘭大瀑布，圖正是坎伯蘭的月亮彩虹之景。第19頁，本講稿共30頁乳狀云【乳狀云】這種形狀怪異的烏云總是預示著暴風雨的即將來臨，更常見于雷暴雨前，我們至今無法完全破解它的形成秘密。第20頁，本講稿共30頁小孔成像摩擦起電第21頁，本講稿共30頁包含學科應用物理學物理學史電動力學量子力學物理光學第22頁，本講稿共30頁研究領(lǐng)域力學電磁學粒子物理學熱學原子物理學第23頁，本講稿共30頁思維方式定量vs定性定量定性第24頁，本講稿共30頁定量要求對物質(zhì)的組成以及在各物質(zhì)的含量問題具體到數(shù)值，比較精確，曾被稱為精密科學第25頁，本講稿共30頁定性要求只是對物質(zhì)的組成有所了解僅僅涉及性質(zhì)，概念比較模糊，曾被稱為描述科學第26頁，本講稿共30頁定量必須將問題數(shù)學化，通過數(shù)值結(jié)果直觀的比較得出研究意義比如拉動我國經(jīng)濟的三架馬車，投資消費出口必須說把這三者的和看做100，投資占30，消費25，出口45第27頁，本講稿共30頁定性將問題的性質(zhì)闡明但不能量化，就是不能建立數(shù)學模型進行量化研究比如對醉駕的研究，就屬于定性研究，不能描述一個人的醉駕程度0--100，只能說是否醉駕，而不能給出一個