题目物理学发展史.ppt

各科简史:力学力学又称经典力学，是研究通常尺寸的物体在受力下的形变，以及速度远低于光速的运动过程的一门自然科学。力学是物理学、天文学和许多工程学的基础，机械、建筑、航天器和船舰等的合理设计都必须以经典力学为基本依据。机械运动是物质运动的最基本的形式。机械运动亦即力学运动，是物质在时间、空间中的位置变化，包括移动、转动、流动、变形、振动、波动、扩散等。而平衡或静止，则是其中的特殊情况。物质运动的其他形式还有热运动、电磁运动、原子及其内部的运动和化学运动等。力是物质间的一种相互作用，机械运动状态的变化是由这种相互作用引起的。静止和运动状态不变，则意味着各作用力在某种意义上的平衡。因此，力学可以说是力和(机械)运动的科学。力学的起源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。人们在建筑、灌溉等劳动中使用杠杆、斜面、汲水等器具，逐渐积累起对平衡物体受力情况的认识。古希腊的阿基米德对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等作了系统研究，确定它们的基本规律，初步奠定了静力学即平衡理论的基础。古代人还从对日、月运行的观察和弓箭、车轮等的使用中，了解一些简单的运动规律，如匀速的移动和转动。但是对力和运动之间的关系，只是在欧洲文艺复兴时期以后才逐渐有了正确的认识。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。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。牛顿运动定律的建立标志着力学开始成为一门科学。此后，力学的研究对象由单个的自由质点，转向受约束的质点和受约束的质点系。这方面的标志是达朗贝尔提出的达朗贝尔原理，和拉格朗日建立的分析力学。其后，欧拉又进一步把牛顿运动定律用于刚体和理想流体的运动方程，这看作是连续介质力学的开端。运动定律和物性定律这两者的结合，促使弹性固体力学基本理论和粘性流体力学基本理论孪生于世，在这方面作出贡献的是纳维、柯西、泊松、斯托克斯等人。弹性力学和流体力学基本方程的建立，使得力学逐渐脱离物理学而成为独立学科。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。在弹性和流体基本方程建立后，所给出的方程一时难于求解，工程技术中许多应用力学问题还须依靠经验或半经验的方法解决。这使得19世纪后半叶，在材料力学、结构力学同弹性力学之间，水力学和水动力学之间一直存在着风格上的显著差别。20世纪初，随着新的数学理论和方法的出现，力学研究又蓬勃发展起来，创立了许多新的理论，同时也解决了工程技术中大量的关键性问题，如航空工程中的声障问题和航天工程中的热障问题等。这时的先导者是普朗特和卡门，他们在力学研究工作中善于从复杂的现象中洞察事物本质，又能寻找合适的解决问题的数学途径，逐渐形成一套特有的方法。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。力学在中国的发展经历了一个特殊的过程。与古希腊几乎同时，中国古代对平衡和简单的运动形式就已具备相当水平的力学知识，所不同的是未建立起像阿基米德那样的理论系统。在文艺复兴前的约一千年时间内，整个欧洲的科学技术进展缓慢，而中国科学技术的综合性成果堪称卓著，其中有些在当时世界居于领先地位。这些成果反映出丰富的力学知识，但终未形成系统的力学理论。到明末清初，中国科学技术已显著落后于欧洲。学科性质物理科学的建立是从力学开始的。在物理科学中，人们曾用纯粹力学理论解释机械运动以外的各种形式的运动，如热、电磁、光、分子和原子内的运动等。当物理学摆脱了这种机械(力学)的自然观而获得健康发展时，力学则在工程技术的推动下按自身逻辑进一步演化，逐渐从物理学中独立出来。20世纪初，相对论指出牛顿力学不适用于高速或宇宙尺度内的物体运动；20年代，量子论指出牛顿力学不适用于微观世界。这反映人们对力学认识的深化，即认识到物质在不同层次上的机械运动规律是不同的。所以通常理解的力学，是指以宏观的机械运动为研究内容的物理学分支学科。许多带“力学”名称的学科，如热力学、统计力学、相对论力学、电动力学、量子力学等，在习惯上被认为是物理学的其它分支，不属于力学的范围。力学与数学在发展中始终相互推动，相互促进。一种力学理论往往和相应的一个数学分支相伴产生，如运动基本定律和微积分，运动方程的求解和常微分方程，弹性力学及流体力学和数学分析理论，天体力学中运动稳定性和微分方程定性理论等，因此有人甚至认为力学应该也是一门应用数学。但是力学和其它物理学分支一样，还有需要实验基础的一面，而数学寻求的是比力学更带普遍性的数学关系，两者有各自不同的研究对象。热学热学是研究物质处于热状态时的有关性质和规律的物理学分支，它起源于人类对冷热现象的探索。人类生存在季节交替、气候变幻的自然界中，冷热现象是他们最早观察和认识的自然现象之一。对中国山西芮城西侯度旧石器时代遗址的考古研究，说明大约180万年前人类已开始使用火；约在公元前二千年中国已有气温反常的记载；在公元前，东西方都出现了热学领域的早期学说。中国战国时代的邹衍创立了五行学说，他把水、火、木、金、土称为五行，认为这是万事万物的根本。古希腊时期，赫拉克利特提出：火、水、土、气是自然界的四种独立元素。这些都是人们对自然界的早期认识。1714年，华伦海特改良水银温度计，定出华氏温标，建立了温度测量的一个共同的标准，使热学走上了实验科学的道路。经过许多科学家两百年的努力，到1912年，能斯脱提出热力学第三定律后，人们对热的本质才有了正确的认识，并逐步建立起热学的科学理论。历史上对热的认识，出现过两种对立的观点。18世纪出现过热质说，把热看成是一种不生不灭的流质，一个物体含有的热质多，就具有较高的温度。与此相对立的是把热看成物质的一种运动的形式的观点，俄国科学家罗蒙诺索夫指出热是分子运动的表现。针对热质说不能解释摩擦生热的困难，许多科学家进行了各种摩擦生热的实验，特别是朗福德的实验，他用钝钻头钻炮筒，因钻头与炮筒内壁摩擦，在几乎没产生碎屑的情况下使水沸腾；1840年以后，焦耳做了一系列的实验，证明热是同大量分子的无规则运动相联系的。焦耳的实验以精确的数据证实了迈尔热功当量概念的正确性，使人们摈弃了热质说，并为能量守恒定律奠定了实验基础。与此同时，热学的两类实验技术测温术和量热术也得到了发展。热学理论有两个方面，一是宏观理论，即热力学；一是微观理论，即统计物理学。这两个方面相辅相成，构成了热学的理论基础。光学的研究内容我们通常把光学分成几何光学、物理光学和量子光学。几何光学是从几个由实验得来的基本原理出发，来研究光的传播问题的学科。它利用光线的概念、折射、反射定律来描述光在各种媒质中传播的途径，它得出的结果通常总是波动光学在某些条件下的近似或极限。物理光学是从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学科，所以也称为波动光学。它可以比较方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向异性的媒质中传插时所表现出的现象。波动光学的基础就是经典电动力学的麦克斯韦方程组。波动光学不详论介电常数和磁导率与物质结构的关系，而侧重于解释光波的表现规律。波动光学可以解释光在散射媒质和各向异性媒质中传播时现象，以及光在媒质界面附近的表现；也能解释色散现象和各种媒质中压力、温度、声场、电场和磁场对光的现象的影响。量子光学1900年普朗克在研究黑体辐射时，为了从理论上推导出得到的与实际相符甚好的经验公式，他大胆地提出了与经典概念迥然不同的假设，即“组成黑体的振子的能量不能连续变化，只能取一份份的分立值”。1905年，爱因斯坦在研究光电效应时推广了普朗克的上述量子论，进而提出了光子的概念。他认为光能并不像电磁波理论所描述的那样分布在波阵面上，而是集中在所谓光子的微粒上。在光电效应中，当光子照射到金属表面时，一次为金属中的电子全部吸收，而无需电磁理论所预计的那种累积能量的时间，电子把这能量的一部分用于克服金属表面对它的吸力即作逸出功，余下的就变成电子离开金属表面后的动能。这种从光子的性质出发，来研究光与物质相互作用的学科即为量子光学。它的基础主要是量子力学和量子电动力学。光的这种既表现出波动性又具有粒子性的现象既为光的波粒二象性。后来的研究从理论和实验上无可争辩地证明了：非但光有这种两重性，世界的所有物质，包括电子、质子、中子和原子以及所有的宏观事物，也都有与其本身质量和速度相联系的波动的特性电磁学电磁学是研究电、磁和电磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科。根据近代物理学的观点，磁的现象是由运动电荷所产生的，因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。所以，电磁学和电学的内容很难截然划分，而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称。早期，由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的，同时也由于磁学本身的发展和应用，如近代磁性材料和磁学技术的发展，新的磁效应和磁现象的发现和应用等等，使得磁学的内容不断扩大，所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。麦克斯韦电磁理论的重大意义，不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等)，而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。电子的发现，使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来，洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应，统一地解释了电、磁、光现象。和电磁学密切相关的是经典电动力学，两者在内容上并没有原则的区别。一般说来，电磁学偏重于电磁现象的实验研究，从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律；经典电动力学则偏重于理论方面，它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础，研究电磁场分布，电磁波的激发、辐射和传播，以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题，也可以说，广义的电磁学包含了经典电动力学。现代声学的内容现代声学研究主要涉及声子的运动、声子和物质的相互作用，以及一些准粒子和电子等微观粒子的特性。所以声学既有经典性质，也有量子性质。声学的中心是基础物理声学，它是声学各分支的基础。声可以说是在物质媒质中的机械辐射，机械辐射的意思是机械扰动在物质中的传播。人类的活动几乎都与声学有关，从海洋学到语言音乐，从地球到人的大脑，从机械工程到医学，从微观到宏观，都是声学家活动的场所。声学的边缘科学性质十分明显，边缘科学是科学的生长点，因此有人主张声学是物理学的一个最好的发展方向。声波在气体和液体中只有纵波。在固体中除了纵波以外，还可能有横波(质点振动的方向与声波传播的方向垂直)，有时还有纵横波。声波场中质点每秒振动的周数称为频率，单位为赫(Hz)。现代声学研究的频率范围为万分之一赫兹到十亿赫兹，在空气中可听到声音的声波长为17毫米到17米，在固体中，声波波长的范围更大，比电磁波的波长范围至少大一千倍。声学频率的范围大致为：可听声的频率为2020000赫，小于20赫为次声，大于20000赫为超声。声波的传播与媒质的弹性模量，密度、内耗以及形状大小(产生折射、反射、衍射等)有关。测量声波传播的特性可以研究媒质的力学性质和几何性质，声学之所以发展成拥有众多分支并且与许多科学、技术和文化艺术有密切关系的学科，原因就在于此。声行波强度用单位面积内传播的功率(以瓦/米为单位)表示，但是在声学测量中功率不易直接测量得，所以常用易于测量的声压表示。在声学中常见的声强范围或声压范围非常大，所以一般用对数表示。称为声强级或声压级，单位是分贝(dB)。声学的研究方法与光学研究方法的比较声学分析方法已成为物理学三个重要分析方法(声学方法、光学方法、粒子轰击方法)之一。声学方法与光学方法(包括电磁波方法)相比有相似处，也有不同处。相似处是：声波和光波都是波动，使用两种方法时，都运用了波动过程所应服从的一般规律，包括量子概念(声的量子称为声子)。不同处是：光波是横波，声波在气体中和液体中是纵波，而在固体中有纵波，有横波，还有纵横波、表面波等，情况更为复杂；声波比光波的传播速度小得多；一般物体和材料对光波吸收很大，但对声波却很小，声波在不同媒质的界面上几乎是完全反射。这些传播性质有时造成结果上的极大差别，例如在普通实验室内很容易验证光波的平方反比定律(光的强度与到光源的距离平方成反比)。根据能量守恒定律，声波也应满足平方反比定律，但在室内则无法测出。因为室内各表面对声波来说都是很好的反射面，声速又比较小，声音发出后要反射很多次，在室内往返多次，经过很长时间(称为混响时间)才消失。任何点的声强都是这些直达声和反射声互相干涉的结果，与距离的关系很复杂。这就是为什么直到1900年赛宾提出混响理论以前，人们对很多声学现象不能理解的原因。原子物理学原子物理学是研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支。它主要研究：原子的电子结构；原子光谱；原子之间或与其他物质的碰撞过程和相互作用。经过相当长时期的探索，直到20世纪初，人们对原子本身的结构和内部运动规律才有了比较清楚的认识，之后才逐步建立起近代的原子物理学。1897年前后，科学家们逐渐确定了电子的各种基本特性，并确立了电子是各种原子的共同组成部分。通常，原子是电中性的，而既然一切原子中都有带负电的电子，那么原子中就必然有带正电的物质。20世纪初，对这一问题曾提出过两种不同的假设。1904年，汤姆逊提出原子中正电荷以均匀的体密度分布在一个大小等于整个原子的球体内，而带负电的电子则一粒粒地分布在球内的不同位置上，分别以某种频率振动着，从而发出电磁辐射。这个模型被形象的比喻为“果仁面包”模型，不过这个模型理论和实验结果相矛盾，很快就被放弃了。1911年卢瑟福在他所做的粒子散射实验基础上，提出原子的中心是一个重的带正电的核，与整个原子的大小相比，核很小。电子围绕核转动，类似大行星绕太阳转动。这种模型叫做原子的核模型，又称行星模型。从这个模型导出的结论同实验结果符合的很好，很快就被公认了。绕核作旋转运动的电子有加速度，根据经典的电磁理论，电子应当自动地辐射能量，使原子的能量逐渐减少、辐射的频率逐渐改变，因而发射光谱应是连续光谱。电子因能量的减少而循螺线逐渐接近原子核，最后落到原子核上，所以原子应是一个不稳定的系统。但事实上原子是稳定的，原子所发射的光谱是线状的，而不是连续的。这些事实表明：从研究宏观现象中确立的经典电动力学，不适用于原子中的微观过程。这就需要进一步分析原子现象，探索原子内部运动的规律性，并建立适合于微观过程的原子理论。1913年，丹麦物理学家玻尔在卢瑟福所提出的核模型的基础上，结合原子光谱的经验规律，应用普朗克于1900年提出的量子假说，和爱因斯坦于1905年提出的光子假说，提出了原子所具有的能量形成不连续的能级，当能级发生跃迁时，原子就发射出一定频率的光的假说。玻尔的假设能够说明氢原子光谱等某些原子现象，初次成功地建立了一种氢原子结构理论。建立玻尔理论是原子结构和原子光谱理论的一个重大进展，但对原子问题作进一步的研究时，却显示出这种理论的缺点，因此只能把它视为很粗略的近似理论。1924年，德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性的假设，以后的观察证明，微观粒子具有波的性质。1926年薛定谔在此基础上建立了波动力学。同时，其他学者，如海森伯、玻恩、狄喇克等人，从另外途径建立了等效的理论，这种理论就是现在所说的量子力学，它能很好地解释原子现象。20世纪的前30年，原子物理学处于物理学的前沿，发展很快，促进了量子力学的建立，开创了近代物理的新时代。由于量子力学成功地解决了当时遇到的一些原子物理问题，很多物理学家就认为原子运动的基本规律已清楚，剩下来的只是一些细节问题了。由于认识上的局限性，加上研究原子核和基本粒子的吸引，除一部分波谱学家对原子能级的精细结构与超精细结构进行了深入的研究，取得了一些成就外，很多物理学家都把注意力集中到研究原子核和基本粒子上，在相当长的一段时间里，对原子物理未能进行全面深入的研究，使原子物理的发展受到了一定的影响。20世纪50年代末期，由于空间技术和空间物理学的发展，工程师和科学家们发现，只使用已有的原子物理学知识来解决空间科学和空间技术问题已是很不够了。过去，人们已精确测定了很多谱线的波长，深入研究了原子的能级，对谱线和能级的理论解释也比较准确。但是，对谱线强度、跃迁几率、碰撞截面等这些空间科学中非常重要的基本知识，则了解得很少，甚至对这些物理量的某些参数只知道其量级。核试验中遇到的很多问题也都与这些知识有关。因此还必须对原子物理进行新的实验和理论探讨。原子物理学的发展对激光技术的产生和发展，作出过很大的贡献。激光出现以后，用激光技术来研究原了物理学问题，实验精度有了很大提高，因此又发现了很多新现象和新问题。射频和微波波谱学新实验方法的建立，也成为研究原子光谱线的精细结构的有力工具，推动了对原子能级精细结构的研究。因此，在20世纪50年代末以后，原子物理学的研究又重新被重视起来，成为很活跃的领域。公元前12前11世纪商代已铸成编钟（三个一组）约公元前624前547年泰勒斯记述了摩擦后的琥珀能吸引轻小物体和天然磁石吸铁的现象公元前6世纪传说毕达哥拉斯提出乐律中的自然律管子中总结和声规律；阐述标准调音频率，具体记载三分损益法约公元前5世纪考工记中记述了滚动摩擦、斜面运动、惯性、浮力等现象；论述了箭的飞行运动与箭各部分结构的关系；记载了振动物体大小、形状同发声频率，声强同传播距离间的关系等周礼夏官中记载有漏壶公元前5前4世纪上半叶留基伯和德谟克利特提出万物是由大小不同的不可分和不可变的原子组成的公元前5前4世纪墨经中记述了杠杆平衡现象、重心和力的概念；记载了军事上应用的共振式地声仪和双耳定位法；叙述了影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并系统地讨论了平面镜、凹球面镜和凸球面镜中的物像关系公元前4前3世纪庄子中记载瑟弦的共鸣作声，并归之于“音律同矣”公元前287前212年阿基米德发现了流体的浮力原理和斜面、杠杆、滑轮原理公元前221年秦始皇统一中国后，立即推行“一法度衡石丈尺”颁发了统一度量衡诏书，制定了一套严格的管理制度公元前110年落下闳始创浑天之法，从此在中国开始了长达千年之久的关于宇宙结构的“浑盖之争”公元前1世纪上半叶卢克莱修的物性论阐述了古代原子论，记载了磁石间相吸或相斥作用公元100年左右尚书纬考灵曜中载有“地恒动而人不知，譬如闭舟而行不觉舟之运也”，说明当时对运动的相对性已有认识公元132年张衡制造了世界上第一个地动仪公元274年荀勖首次提出律笛管口校正的一种方法，并以管作正律器公元1030年左右伊本海赛木发表光学著作记述了眼睛构造的知识；视觉与光线的关系；提出曲面镜成像等数学问题公元1075年沈括制成新计时器“玉壶浮漏”，直接量度了太阳视行速度变化引起的每日时差公元10861095年沈括著梦溪笔谈，记载了一种人工磁化方法，地磁的磁偏角，指南针的四种安置方法（水浮法、指甲法、碗唇法、丝悬法），针孔成像与球面镜成像，用纸人显示声音振动的方法等公元1300年前后赵友钦著革象新书，记载了大量的针孔成像实验，讨论了小孔、光源、像、物距、像距这些因素之间的关系，研究了照度和离光源距离间的定性关系公元1584年朱载堉著律吕精义，以等比数列创立了“十二平均律”公元1586年S.斯蒂文发现了力的分解原理公元1589年利玛窦来华，后明史正式记录了他的学术活动，并介绍了西方的地球中心说公元15891592年伽利略用物体的斜面运动进行了自由落体加速运动的研究，确认了物体在重力作用下的运动规律和物体的重量无关；他还用实验结果阐述了物体惯性的概念公元15901609年Z.詹森和H.李普希发明显微镜公元1600年W.吉伯的论磁性出版。记载了磁极必然成对出现；地球是个大磁石和地磁现象；许多物质经摩擦后有吸引小物体的性质公元1608年H.李普希发明望远镜公元1609和1619年J.开普勒先后发表行星运动第一定律(1609)、第二定律(1609)和第三定律(1619)公元1621年前后W.斯涅耳发现光的折射定律公元1632年伽利略关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话出版，支持了地动学说，首先阐明了运动的相对性原理公元1638年伽利略的两门新科学的对话出版，讨论了材料抗断裂、媒质对运动的阻力、惯性原理、自由落体运动、斜面上物体的运动、抛射体的运动等问题，给出了匀速运动和匀加速运动的定义公元1676年O.C.罗默发表他根据木星卫星被木星掩食的观测，推算出的光在真空中的传播速度公元1678年R.胡克阐述了在弹性极限内、表示力和形变之间的线性关系的定律（即胡克定律）公元1687年I.牛顿在自然哲学的数学原理中，阐述了牛顿运动定律和万有引力定律公元1690年C.惠更斯出版光论，提出光的波动说，导出了光的直线传播和光的反射、折射定律，并解释了双折射现象公元17世纪下半期王夫之以烧柴、煮水和焙烧汞的试验为例，定性地阐述了物质不灭的思想；还阐述了运动不灭的思想和关于运动的绝对性、静止的相对性的看法公元1701年左右J.索弗尔研究了拍、谐音，并确定绝对频率公元1714年D.G.华伦海特改良水银温度计，定出第一个经验温标公元1717年J.伯努利提出了虚位移原理公元1738年D.伯努利的流体动力学出版，提出了描述流体定常流动的伯努利方程；设想气体的压力是由于气体分子与器壁碰撞的结果，导出了玻意耳定律公元1742年A.摄尔西乌斯提出摄氏温标公元1743年J.L.R.达朗伯在动力学论文中阐述了后以他的姓氏命名的达朗伯原理公元1744年P.L.M.de莫培督提出了最小作用量原理公元1745年E.G.von克莱斯特发明了储存电的方法;次年P.van穆申布鲁克在莱顿又独立发明，后人称之为莱顿瓶公元1747年B.富兰克林发表电的单流质理论，提出“正电”和“负电”的概念公元1755年L.欧拉建立了无粘流体力学的基本方程（即欧拉方程）约公元1760年J.布莱克发明冰量热器，并将温度和热量区分为两个不同的概念公元1761年J.布莱克提出潜热概念，奠定了量热学基础公元1775年法国科学院宣布不再审理永动机的设计方案约公元1780年L.伽伐尼发现生物电现象公元1784年R.J.阿维发表晶体是由一些相同的“基石”重复、规则地排列而成的学说公元17851789年C.A.de库仑用扭秤证明静电和静磁力的平方反比定律公元1788年J.L.拉格朗日的分析力学出版公元1798年朗福德通过实验指出热质说的错误，说明热只能是运动的一种表现H.卡文迪什用扭秤测定了万有引力常数公元1799年H.戴维用摩擦冰块，使冰融化的实验，支持了“热是运动”的学说公元1800年A.伏打发明伏打电堆公元1801年T.杨作杨氏干涉实验，提出光波干涉原理约公元1802年W.H.渥拉斯顿发现太阳光谱暗线公元1808年.-L.马吕斯发现光的偏振现象公元1811年A.阿伏伽德罗根据气体化学反应中的倍比容积定律提出了后以他的姓氏命名的阿伏伽德罗定律公元1814年J.von夫琅和费发现了太阳光谱中的大量暗线（夫琅和费线），并测出了它们的波长公元1815年A.J.菲涅耳以杨氏干涉实验原理补充了惠更斯原理，形成了惠更斯菲涅耳原理，圆满地解释了光的直线传播和光的衍射问题公元1818年P.L.杜隆和A.T.珀替发现固体热容的经典定律（即杜隆-珀替定律）公元1820年H.C.奥斯特发表关于电流磁效应的论文A.M.安培发现二根通有同向电流的平行导线相吸，反向电流的则相斥D.F.J.阿喇戈发现通电的螺线管能吸引铁屑J.B.毕奥、F.萨伐尔由实验得出长直载流导线对磁极作用力的定律（即毕奥萨伐尔定律）公元1821年J.赫拉帕司提出气体的“原子”以很大的速度在各方向运动，热是由这些“原子”的运动引起的，而温度则正比于其速度等假说A.-J.菲涅耳发表光的横波理论约公元1821年J.von夫琅和费发明光栅公元1822年T.J.塞贝克发现温差电现象C.-L.-M.-H.纳维发表了粘性流体的运动方程J.B.J.傅里叶的热的分析理论出版，详细研究了热在媒质中的传播问题公元1824年S.卡诺提出后以他的姓氏命名的卡诺循环公元1826年G.S.欧姆发表后以他的姓氏命名的欧姆定律公元1827年R.布朗用显微镜观察到悬浮在液体中的微粒的无规则涨落运动（即布朗运动）公元1831年M.法拉第发现电磁感应现象C.F.高斯、W.E.韦伯将绝对单位制引入磁学公元18311840年M.法拉第以及其后的J.J.汤姆孙、J.S.E.汤森德等人相继研究了气体放电现象，标志着等离子体实验研究的开端公元1833年M.法拉第证明电（伏打电、摩擦起电）的同一性公元18331834年M.法拉第发表了关于电解的两条定律公元1834年.楞次发表确定感应电流方向的楞次定律B.-P.-E.克拉珀龙导出相变的克拉珀龙方程W.R.哈密顿提出了正则方程和用变分法表示的哈密顿原理公元1836年J.F.丹聂耳制成第一个实用电源，即丹聂耳电池公元1840年J.P.焦耳公布实验发现的电流的热效应定律公元1841年C.F.高斯阐明了高斯光学的理论公元1842年J.C.多普勒发现了后以他的姓氏命名的多普勒效应J.R.迈尔提出热功当量的概念和能量守恒的基本思想，后焦耳用大量实验测定热功当量，并确定能量守恒与转换定律公元1843年M.法拉第作冰桶实验，证明电荷守恒定律公元1845年M.法拉第发现磁致旋光现象，并发现大多数物质具有抗磁性J.J.沃特斯顿根据分子运动论假说，导出了理想气体状态方程，并提出能量均分定理G.G.斯托克斯证明并完善了C.-L.-M.-H.纳维所提出的粘性流体的运动方程，后称为纳维斯托克斯方程公元18451848年G.R.基尔霍夫建立了稳恒电路的两条定律，为分支电路的运算奠定了基础公元1846年J.G.伽勒根据U.-J.-J.勒威耶用牛顿力学算出的结果发现了海王星，J.C.亚当斯于1845年也作过类似的计算和预言公元1848年开尔文提出热力学温标，指出绝对零度是温度的下限公元1849年A.H.L.斐索用旋转齿轮法首次在实验室中测定了光速公元1850年A.布喇菲首先推证出晶体只可能有14种点阵R.克劳修斯提出热力学第二定律的定性表述，次年开尔文提出另一种表述J.B.L.傅科用旋转镜片作了测定水与空气中光速这一判定性实验公元1851年J.B.L.傅科设计了证实地球自转的装置（即傅科摆）公元1852年J.P.焦耳和W.汤姆孙（即开尔文）做气体自由膨胀实验，发现了后以他们的姓氏命名的焦耳汤姆孙效应公元1853年G.H.维德曼和R.夫兰兹发现，在一定温度下，许多金属的热导率和电导率的比值都是一个常数（即维德曼夫兰兹定律）公元1855年J.B.L.傅科发现涡电流（即傅科电流）公元1856年W.E.韦伯、R.H.A.科尔劳施测定电荷的静电单位和电磁单位之比，发现该值接近于真空中的光速公元1858年R.克劳修斯引进气体分子的自由程概念公元1859年J.C.麦克斯韦提出气体分子的速度分布率G.R.基尔霍夫证明一切物体的辐射本领和吸收本领之比与物体特性无关，只是温度和波长的函数G.R.基尔霍夫和R.W.E.本生发现了金属的发射光谱和吸收光谱公元1860年J.C.麦克斯韦发表气体中输运过程的初级理论公元1861年J.C.麦克斯韦引进位移电流概念公元1863年H.von亥姆霍兹的音的生理基础出版，在解剖学的基础上研究人耳的听觉；他利用共鸣器分离并加强声音的谐音，指出了声音音色的特点公元1864年J.C.麦克斯韦提出电磁场的基本方程组(后称麦克斯韦方程组)，并推断电磁波的存在，预测光是一种电磁波，为光的电磁理论奠定了基础公元1865年R.克劳修斯创用“熵”这个词公元1868年L.玻耳兹曼推广麦克斯韦的分子速度分布律，建立了平衡态气体分子的能量分布律玻耳兹曼分布律公元1869年T.安德鲁斯由实验发现气液相变的临界现象公元1872年L.玻耳兹曼提出输运方程（后称为玻耳兹曼输运方程）、H定理和熵的统计诠释公元1873年J.D.范德瓦耳斯提出实际气体状态方程公元18761878年J.W.吉布斯提出了化学势的概念、相平衡定律，建立了粒子数可变系统的热力学基本方程公元1877年瑞利的声学原理出版，为近代声学奠定了基础公元1879年J.斯忒藩建立了黑体的面辐射强度与绝对温度关系的经验公式，制成辐射高温计，测得太阳表面温度约为6000;1884年L.玻耳兹曼从理论上证明了此公式，后称为斯忒藩玻耳兹曼定律公元1880年P.居里和J.居里发现晶体的压电效应公元1883年O.雷诺提出粘性流体中的重要无量纲数雷诺数公元18841885年J.H.坡印廷证明电磁场的能流可以用电场强度和磁场强度表示公元1885年J.J.巴耳末发表已发现的氢原子可见光波段中4根谱线的波长公式,推动了氢原子光谱的研究工作公元1887年S.A.阿伦尼乌斯发表电解质离解理论H.R.赫兹用实验证明位移电流的存在，发现光电效应A.A.迈克耳孙和E.W.莫雷用迈克耳孙干涉仪测“以太风”，得到否定的结果公元1888年H.R.赫兹从1886年起持续进行了关于电磁波的实验，证实电磁波的存在，于1888年公布了实验结果，并用实验证明光波和电磁波的同一性F.赖尼策尔发现液晶公元1890年J.R.里德伯发表碱金属和氢原子光谱线通用的波长公式公元18901895年E.C.费奥多罗夫(1890)、A.M.熊夫夫利(1891)和W.巴洛(1895)各自建立了晶体的对称性的群理论公元1893年W.维恩导出黑体辐射强度分布与温度关系的位移定律公元1895年H.A.洛伦兹发表电磁场对运动电荷作用力的公式，后称该力为洛伦兹力W.K.伦琴发现X射线P.居里发表关于铁磁体转变温度的研究结果后称居里定律约公元1895年A.C.波波夫、G.马可尼分别进行了无线电报的实验公元1896年W.维恩发表适用于短波范围的黑体辐射的能量分布公式P.塞曼发现原子光谱线在磁场中分裂的现象（即塞曼效应）C.T.R.威耳孙发明用云室探测带电粒子H.A.洛伦兹创立经典电子论A.-H.贝可勒尔发现铀的放射性,标志着原子核物理学的开始公元1897年J.J.汤姆孙指出阴极射线是由带负电荷的粒子即电子组成，导致电子的发现公元1898年居里夫妇研究放射性物质后发现了钋和镭公元18981900年E.李开(1898)和P.K.L.德鲁德提出金属自由电子气模型公元1899年P.阿佩尔出版了理性力学，提出了非完整系统动力学方程（即阿佩尔方程）公元1900年W.C.赛宾提出混响时间公式，开创了建筑声学的研究瑞利发表适用于长波范围的黑体辐射公式M.普朗克提出了符合整个波长范围的黑体辐射公式，并用能量量子化假设从理论上导出了这个公式公元1902年P.勒纳发表光电效应的经验定律J.W.吉布斯出版统计力学的基本原理，创立统计系综理论O.亥维赛提出电离层的假设，1911年为E.阿普顿的实验证实公元1903年E.卢瑟福和F.索迪发表元素的嬗变理论公元1905年A.爱因斯坦发表关于布朗运动的论文，并发表光量子假说，解释了光电效应等现象P.朗之万发表顺磁性的经典理论A.爱因斯坦发表“关于运动媒质的电动力学”一文，首次提出狭义相对论的基本原理，发现质能之间的相当性公元1906年A.爱因斯坦发表关于固体热容的量子理论公元19061912年W.能斯脱提出后以他的姓氏命名的能斯脱定理，1912年又提出绝对零度不能达到定律（即热力学第三定律的两种表达形式）公元1907年P.E.外斯发表铁磁性的分子场理论和提出磁畴假设公元1908年H.开默林昂内斯液化了最后一种“永久气体”氦J.B.佩兰通过布朗微粒在重力浮力场中的分布，第一次由实验测出表征原子分子论特征的阿伏伽德罗常数以及分子、原子的近似大小公元1909年前后R.A.密立根和他的学生对电子的电荷进行了精密的测量（即密立根油滴实验）公元1909年E.马斯登和H.盖革在粒子散射实验中证实原子内部有强电场公元1911年第一次索尔维物理学会议在布鲁塞尔召开H.开默林昂内斯发现汞、铅、锡等金属在低温下的超导电性卢瑟福对粒子大角度散射实验作出解释，提出具有实验依据的原子有核模型，确立了原子核概念公元19111912年V.F.赫斯发现宇宙线公元1912年P.J.W.德拜导出低温时固体热容的三次方律M.von劳厄等发现X射线通过晶体的衍射现象，后布喇格父子由此发展了X射线衍射技术M.玻恩和T.von卡门同时奠定了点阵动力学的基础G.C.de赫维西等发明同位素示踪技术公元1913年J.斯塔克在实验中发现原子光谱在电场中分裂的效应N.玻尔发表氢原子结构理论，解释了氢原子光谱H.G.J.莫塞莱发现元素的原子光谱谱线频率与该元素的原子序数间的关系，后称莫塞莱定律公元1914年J.查德威克指出在衰变过程中，放出的射线具有连续能谱J.夫兰克和G.L.赫兹发表了电子轰击气体原子的实验结果，证实原子分立能态的存在公元1915年爱因斯坦建立了广义相对论公元1916年R.A.密立根用实验证实了爱因斯坦光电方程爱因斯坦根据量子跃迁概念推出普朗克辐射公式；提出受激辐射理论，后发展为激光技术的理论基础公元1917年朗之万利用压电性制成换能器产生强超声波公元1918年N.玻尔提出对应原理公元1919年A.S.爱丁顿等人分别在日食观测中证实了爱因斯坦关于引力使光线弯曲的预言卢瑟福用天然放射源产生的粒子轰击氮原子核，打出了质子，首次实现人工核反应F.W.阿斯顿发明质谱仪公元1921年J.瓦拉塞克发现铁电性公元1922年L.N.布里渊等发表声光衍射理论A.H.康普顿用光子和静止电子的弹性碰撞解释了散射光波长的改变，得出波长移动的公式并用实验证实光子具有粒子性（即康普顿效应，后中国学者吴有训又以精湛的实验进一步确证了此效应）O.斯特恩和W.革拉赫发表利用原子束在不均匀磁场中的偏转，测定原子磁矩的实验结果，为原子在磁场中取向量子化提供了证据公元1924年L.V.德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性的假设S.玻色发表光子所服从的统计规律，后经A.爱因斯坦补充建立了玻色-爱因斯坦统计W.W.G.博特发明了符合计数器公元1925年W.泡利发表不相容原理康普顿、A.W.西蒙、H.盖革、W.W.G.博特证实单一微观过程中能量、动量守恒W.K.海森伯创立矩阵力学玻恩、海森伯、E.P.约旦用矩阵方法发展了海森伯提出的矩阵力学G.E.乌伦贝克和S.A.古兹密特提出电子自旋理论公元1926年E.薛定谔发表波动力学，证明矩阵力学和波动力学的等价性；发表符合相对论要求的波动方程E.费密、P.A.M.狄喇克独立提出受泡利不相容原理约束粒子所遵从的统计规律后称费密狄喇克统计玻恩发表波函数的统计诠释公元1927年W.K.海森伯发表测不准关系N.玻尔提出量子力学的互补原理P.A.M.狄喇克引入玻色场的二次量子化；E.P.约旦、E.P.维格纳引入费密场的二次量子化C.J.戴维孙、L.H.革末和G.P.汤姆孙分别用实验获得电子的衍射图样，证实电子具有波动性E.P.维格纳发表宇称概念公元1928年C.V.喇曼、.曼杰斯塔姆和.C.兰茨贝格独立地发现了喇曼效应G.伽莫夫等利用波动力学导出描述放射性衰变的盖革努塔耳定律，证明量子力学可以用到原子核问题中W.K.海森伯用量子力学的交换能解释了铁磁性P.A.M.狄喇克发表相对论电子波动方程，把电子的相对论性运动和自旋、磁矩联系了起来H.盖革等发明了为电离辐射计数的盖革-弥勒计数器公元19281930年F.布洛赫和L.N.布里渊等为固体的能带理论奠定了基础公元1929年L.汤克斯和I.朗缪尔提出等离子体中电子密度的疏密波（后称朗缪尔波）海森伯、泡利等人提出相对论量子场论公元20世纪30年代G.I.泰勒与J.M.伯格斯等奠定了晶体位错理论的基础公元1930年狄喇克提出正电子的空穴理论公元1931年狄喇克提出磁单极子理论A.H.威耳孙提出金属和绝缘体相区别的能带模型，并预言介于两者之间存在半导体，为半导体的发展提供了理论基础公元1932年中国物理学会成立.E.塔姆最先提出，在周期场中断处的表面，存在局域的表面电子态