物理简史幻灯片.ppt

物理简史第1页，共17页，编辑于2022年，星期日物理学简史物理学简史力学力学光学光学热学热学电磁学电磁学近代物理近代物理第2页，共17页，编辑于2022年，星期日力学力学发展展阶段段第一階段第一階段第二階段第二階段第三階段第三階段第四階段第四階段工具应用配合天文学系统化矩阵杠杆、滑轮、斜面哥白尼日心说开普勒 三大行星定律伽利略慣性定律牛顿三大運動定律拉格朗日矩阵哈米尔顿矩阵第3页，共17页，编辑于2022年，星期日力学发展概述力学发展概述l力学知识最早起源于对自然现象的观察和在生产劳动中的经验。l伽利略在实验研究和理论分析的基础上，最早阐明自由落体运动的规律，提出加速度的概念。l牛顿继承和发展前人的研究成果(特别是开普勒的行星运动三定律)，提出物体运动三定律。伽利略、牛顿奠定了动力学的基础。l牛顿运动定律的建立标志着力学开始成为一门科学。l从牛顿到汉密尔顿的理论体系组成了物理学中的经典力学。l从20世纪60年代起，计算机的应用日益广泛，力学无论在应用上或理论上都有了新的进展。第4页，共17页，编辑于2022年，星期日力学分力学分类n力学可粗分为静力学、运动学和动力学三部分：静力学研究力的平衡或物体的静止问题；运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系；动力学讨论物体运动和所受力的关系。n力学也可按所研究对象区分为固体力学、流体力学和一般力学三个分支，这三个主要分支在发展过程中，又因对象或模型的不同出现了一些分支学科和研究领域。属于固体力学的有材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学等；流体力学是由早期的水力学和水动力学这两个风格迥异的分支汇合而成，现在则有空气动力学、气体动力学、多相流体力学、渗流力学、非牛顿流体力学等分支。属于一般力学的有理论力学（狭义的）、分析力学、外弹道学、振动理论、刚体动力学、陀螺力学、运动稳定性等；各分支学科间的交叉结果又产生粘弹性理论、流变学、气动弹性力学等。第5页，共17页，编辑于2022年，星期日主要理主要理论1.物体运动三定律。2.达朗贝尔原理 3.分析力学理论 4连续介质力学理论 5.弹性固体力学基本理论 6.粘性流体力学基本理论第6页，共17页，编辑于2022年，星期日光光 学学第一階段第一階段第二階段第二階段第三階段第三階段第四階段第四階段光的反射光的折射电磁波电磁波平面镜、凹面镜、凸面镜凸透镜（望远镜、显微镜）凹透镜（近视眼镜）杨格干涉绕射光的波動马克斯维尔马克斯维尔 电磁波理论电磁波理论赫兹赫兹第7页，共17页，编辑于2022年，星期日光学发展概述u公元11世纪阿拉伯人伊本海赛木发明透镜u公元1590年到17世纪初，詹森和李普希同时独立地发明显微镜u17世纪上半叶，斯涅耳和笛卡儿将光的反射和折射的观察结果归结为今天大家所惯用的反射定律和折射定律u1665年，牛顿进行太阳光的实验，它把太阳光分解成简单的组成部分，这些成分形成一个颜色按一定顺序排列的光分布光谱。并根据光的直线传播性，认为光是一种微粒流u19世纪初，波动光学初步形成，其中托马斯杨圆满地解释了“薄膜颜色”和双狭缝乾涉现象第8页，共17页，编辑于2022年，星期日u1846年，法拉第发现了光的振动面在磁场中发生旋转；1856年，韦伯发现光在真空中的速度等于电流强度的电磁单位与静电单位的比值。他们的发现表明光学现象与磁学、电学现象间有一定的内在关系u1860年前后，麦克斯韦的指出，光就是这样一种电磁现象。这个结论在1888年为赫兹的实验证实。u1896年洛伦兹创立电子论，才解释了发光和物质吸收光的现象，也解释了光在物质中传播的各种特点，包括对色散现象的解释。u1900年，普朗克从物质的分子结构理论中借用不连续性的概念，提出了辐射的量子论。u1905年，爱因斯坦运用量子论解释了光电效应。u1922年发现的康普顿效应，1928年发现的喇曼效应，以及当时已能从实验上获得的原子光谱的超精细结构，它们都表明光学的发展是与量子物理紧密相关的。第9页，共17页，编辑于2022年，星期日分类分类高等物理光学分类高等物理光学分类（1）几何光学（2）物理光学（3）量子光学初等物理分类初等物理分类（1）初中阶段：几何光学（2）高中阶段：几何光学、物理光学（3）说明：一般生活中提到的光学就是高中阶段的分类标准。第10页，共17页，编辑于2022年，星期日热学学第一階段第一階段生活應用生活應用經驗測量工業革命氣體動力論熱脹冷縮溫度、體積、壓力、莫耳數理想氣體方程式卡諾熱機卡諾熱機熱力學第二定律熱力學第二定律馬克思威爾分布第二階段第二階段第三階段第三階段第四階段第四階段第五階段第五階段焦耳定律熱力學第二定律第11页，共17页，编辑于2022年，星期日发展简史发展简史n人类对热现象的认识首先源于对火的认识n18世纪中叶以后，系统的计温学和量热学的建立，使热现象的研究走上实验科学的道路n1644年笛卡儿在哲学原理中就提出了运动不变的思想n1850年前后，物理学界普遍认识到了热现象和分子运动的联系，但微观结构和分子运动的物理图像仍是模糊或未知的n1900年普朗克提出了能量量子化的假设，用这种假设成功地揭示了黑体辐射问题 第12页，共17页，编辑于2022年，星期日热力学热力学 p热力学是总结物质的宏观现象而得到的热学理论，不涉及物质的微观结构和微观粒子的相互作用。因此它是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠性和普遍性。p热力学三定律是热力学的基本理论：热力学第一定律也可以表述为：第一类永动机是不可能造成的。热力学第二定律：可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化热力学第二定律就是：在封闭系统中，热现象宏观过程总是向着熵增加的方向进行，当熵到达最大值时，系统到达平衡态第13页，共17页，编辑于2022年，星期日电磁学磁学第一階段第一階段第二階段第二階段第三階段第三階段静电与静磁电流欧姆定律焦耳定律电动生磁安培定律磁变生电楞次定律 法拉第定律电磁感应第14页，共17页，编辑于2022年，星期日发展简史l自吉尔伯特开始以来的二百多年，电和磁一直是毫无关系的两门学科。l1745年，莱顿瓶。l1747年，富兰克林，正电负电的规定l1785年，库仑，精巧的扭秤实验l1800年，伏打，伏打电池，电池原型l1820年，奥斯特，电流的磁效应l1888年，赫兹证明了麦克斯韦电磁波的存在l十九世纪末，伦琴，X射线第15页，共17页，编辑于2022年，星期日近近 代代 物物 理理光电效应，康普顿效应阴极射线、X光波尔氢原子模型物质波第16页，共17页，编辑于2022年，星期日没有了第17页，共17页，编辑于2022年，星期日