物理学发展简史20394.docx

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1、物理講義第一章物理學簡介政學軍警主题一物理学发展展简史一、古典物理学与近代物理学：1、古典物理学：廿世纪以前所发展的物理学称为古典物理学，以巨观的角度研究物理，可分为力学、热学、光学、电磁学等主要分支。2、近代物物理学：廿世纪纪以后(19000年卜卜朗克提提出量子子论后)所发展展的物理理学称为为近代物物理学，以以微观的的角度研研究物理理，量子子力学与与相对论论为近代代物理的的两大基基石。二、物理学学重要人人物及其其理论简简表：科学家年代发表理论天文及力学学阿基米得B.C.2250年年杠杆原理、浮浮力原理理托勒密二世纪提出地心心说，认认为地球球为宇宙宙运行中中心哥白尼1543发表天体体运行，认为

2、为太阳为为宇宙运运行中心心伽利略17世纪发明天文望望远镜，发发现木星星的四个个卫星比塞塔实验验提出惯性性想法法物理学实验验之父克卜勒160916119三大行星运运动定律律牛顿1687三大运动定定律、万万有引力力定律白努力1738白努力定律律(流体动动力学)热学古代人热质说，认认为热是是一种由由高温流流向低温温处之物物质伽利略发明气体温温度计仑福特1798热的力学说说，认为为热和物物体运动动有关卡诺1824热机循环理理论布朗1827发现布朗运运动焦耳1840测出热功当当量，证证实热为为能量的的一种形形式克劳修斯1850气体动力论论光学司乃耳1615折射定律牛顿1675光的微粒说说、色散散实验海更

3、士1678光的波动说说杨格1801双狭缝干涉涉实验菲左1849首次测得光光速富可1850测得水中之之光速马克士威1864建立光是电电磁波的的理论赫兹1886发现光电效效应爱因斯坦1905提出光量量子理论论，成成功解释释光电效效应电磁学库仑1785库仑静电力力定律伏打1800伏打电池(最早的的电池)厄司特1820发现电流的的磁效应应安培1820安培定律(载流导导线产生生磁场的的数学式式)奥姆1826奥姆定律法拉第1831电磁感应定定律马克士威1864马克士威方方程式(集电磁磁学理论论之大成成)赫兹1889以实验证实实电磁波波的存在在近代物理仑琴1895发现X射线线贝克勒1896发现天然放放射性汤

4、木生1897发现电子(阴极射射线)居礼夫妇1897发现放射性性元素钍钍、钋、镭镭卜朗克1900提出量子子论拉瑟福德1911发现原子核核，提出出原子行行星模型型爱因斯坦1905解释布朗运运动提出光量子子理论提出狭义相相对论波耳1912提出氢原子子结构模模型德布罗依1924提出物质波波理论查兑克1926发现中子哈恩1938发现铀裂变变费米1942建立第一座座核子反反应炉主题二物理学的发发展对人人类生活活的影响响一、古典物物理学对对人类生生活的影影响：1、力学：简单机机械(杠杆、轮轮轴、滑滑轮、斜斜面、螺螺旋、劈劈) 2、光学：(一)反射射原理：(1)平面面镜：镜镜子(2)凹面面镜：手手电筒、车车灯

5、、探探照灯(3)凸面面镜：路路口、商商店监视视镜(二)折射射原理：(1)凸透透镜：放放大镜、显显微镜、相相机(2)凹透透镜：眼眼镜、相相机3、热学：蒸汽机机、内燃燃机、引引擎、冰冰箱、冷冷(暖)气机4、电学：(一)利用用电能运运作：一一般电器器用品，如如：电视视机、冰冰箱、洗洗衣机(二)利用用电磁感感应：发发电机、变变压器(三)利用用电磁波波原理：无线通通讯、雷雷达二、近代物物理学对对人类生生活的影影响：1、半导体体：(一)半导导体：导导电性介介于导体体和绝缘缘体间之之一种材材料，可可分为元元素半导导体(如：硅硅、锗等等)和化合合物半导导体(如：砷砷化镓等等)两种。(二)用途途：(1)半导导体

6、制成成晶体管管，体积积小、耗耗电量少少，具有有放大电电流讯号号功能。(2)半导导体制成成二极管管具整流流能力。(3)集成成电路(IC)：(A)19958年年发展出出集成成电路技术，系系利用长长晶、蚀蚀刻、蒸蒸镀等方方式于一一小芯片片上容纳纳上百万万个晶体体管、二二极管、电电阻、电电感、电电容等电电子组件件之技术术，而此此电路即即称为集集成电路路。(B)ICC之特性性：体积积小、效效率高、耗耗电低、稳稳定性高高、可大大量生产产。(C)ICC之应用用：计算算机、手手机、电电视、计计算器、手手表等电电子产品品。(4)计算算机信息息科技之之扩展大大辐改变变了人类类的生活活习惯，故故俗称第第二次工工业革

7、命命。2、雷射：(一)原理理：利用用爱因斯斯坦原原子受激激放射理论，诱诱发大量量原子由由受激态态同时做做能态之之跃迁并并放射同同频率之之光子，藉藉以将光光加以增增强。(二)特性性：聚旋旋光性好好、强度度高、光光束集中中、频率率单一(单色光光)。(三)应用用：(1)工业业上：测测量、切切割、精精密加工工(2)医学学上：切切割手术术(肿瘤、近近视)(3)军事事上：定定位、导导引(4)生活活、娱乐乐上：激激光视盘盘、光纤纤通讯3、光纤：(一)光纤纤：将高高纯度石石英熔融融抽丝制制成极细细之圆柱柱体，柔柔软可挠挠曲，含含内层(纤芯)及外层层(包层)两层。(二)原理理：纤芯芯之折射射率大于于包层，光光讯

8、号以以特定角角度射入入纤芯之之一端后后，因连连续之全全反射而而传递至至另一端端。(三)特性性：(1)通讯讯容量大大(频宽较较大)，约为为传统铜铜线之110倍以以上。(2)重量量轻、价价格便宜宜。(3)传输输过程中中耗能低低，利于于长程传传输。(4)不受受干扰，保保密性佳佳。(四)应用用：通讯讯。4、核能发发电：(一)核能能：较大大原子核核发生分分裂(核裂变变，如：核弹、核核电厂内内部)或较小小原子核核发生融融合(核聚变变，如：氢弹、太太阳内部部)时，因因生成物物质量减减少而转转变成能能量，此此能量称称为核能能。(二)原理理：质量量与能量量之转换换遵守爱爱因斯坦坦狭义相相对论中中之质质能互换换公

9、式：。(三)过程程：利用用铀2335在可可控制的的情形下下进行核核分裂反反应，产产生之核核能转变变成热能能使水变变成水蒸蒸气后，推推动发电电机产生生电能，【核核能热能能动能电能能】。5、超导体体：(一)超导导体：119088年翁内内斯发现现部份物物质于某某特定温温度(临界温温度)以下，其其电阻完完全消失失，此时时此物称称为超导导体。(二)特性性：超导导体具有有零电电阻及及完全全反磁性性之特特性。(三)高温温超导体体：19987年年朱经武武、吴茂茂昆发现现钇钡铜铜氧化物物之临界界温度约约为922K，高高于液态态氮之沸沸点777K，称称为高高温超导导体。(四)应用用：超强强力磁铁铁、磁浮浮列车。主

10、题三物理学与测测量一、物理量量：1、定义：物理学学上所使使用的量量。2、分类：(一)依有有无方向向性而分分：(1)向量量：兼具具大小及及方向性性者，如如：速度度、力(2)纯量量：仅具具大小无无方向性性者，如如：体积积、时间间、功(二)依定定义方式式而分：(1)基本本量：由由基本概概念定义义而出之之物理量量，共有有时间、长长度、质质量、电电流、温温度、发发光强度度(光度)、物质质的量(物量)七种。(2)导出出量：由由基本量量所定义义出之物物理量，如如：体积积、面积积、速度度等。(3)物理理学(力学)上最常常用的三三个基本本量：时时间、长长度、质质量。二、测量：1、定义：将待测测物理量量与一标标准

11、量做做比较的的过程。2、结果：3、科学记记号：将将一数字字化为之之形式，称称为科学学记号。4、数量级级：一数数化为科科学记号号后(一)若，则则其数量量级为(二)若，则则其数量量级为三、单位：1、定义：物理量量之比较较标准。2、条件：单位须须具恒恒常性及方方便性。3、SI单单位：国国际度量量衡局选选定七个个基本量量之单位位(基本单单位)作为单单位系统统之基础础，简称称SI单位位，亦称称为公制制单位。4、七个基基本量及及基本单单位列表表：基本量代号基本单位单位代号时间T秒s长度L公尺m质量M公斤kg电流I安培A温度T凯耳文K发光强度I烛光cd物质的量N莫耳mol5、辅助前前缀：(一)意义义：置于于

12、单位前前方，用用以表示示极大或或极小物物理量之之符号。(二)辅助助前缀列列表：数量级前缀megakilocentiimilimicroonanopicofemtoo符号Mkcmnpf名称百万千厘毫微奈皮飞四、物理学学三大基基本量之之测量及及单位：1、时间之之测量及及单位：(一)秒之之定义：(1)19967年年前：(A)定义义：以太太阳日为为标准。地地球上任任一点连连续2次对正正太阳之之时间间间隔称为为太阳日日，一年年内太阳阳日之平平均值称称为平均均太阳日日，再将将一平均均太阳日日分为224小时时，1小时分分为600分，1分分为为60秒，故故1秒平均太太阳日。(B)缺点点：(aa)平均均太阳日日

13、逐年改改变。(b)使用用不便。(2)19967年年后：原原子间之之振动具具良好之之恒常性性，故国国际度量量衡局于于19667年会会议中，选选定了以以铯原子子之某一一固定振振动9119266317770次次的时间间定义为为1秒，此此标准沿沿用至今今。(二)单摆摆之等时时性：(1)当单单摆之摆摆角不大大(摆角)时，其其周期只只与摆长长有关。(2)周期期秒之单单摆称为为秒摆，其其摆长(三)半衰衰期(半生期期)：(1)定义义：放射射性物质质衰变数数量达原原来总数数之一半半(即剩下下一半尚尚未衰变变)所需的的时间，称称为半衰衰期或半半生期。(2)公式式：设半半衰期为为之某放放射性物物质原数数量为，经经过

14、时间间后，剩剩下数量量为N，则：(3)应用用：利用用物体所所含之浓浓度可鉴鉴定其年年代。2、长度之之测量及及单位：(一)公尺尺之定义义：(1)188世纪：以北极极经巴黎黎至赤道道的子午午线长之之一千万万分之一一为1公尺，并并以此标标准制作作了一标标准尺(铂铱合合金棒)。(2)18889年年后：因因标准尺尺长之一一千万倍倍不等于于子午线线长，遂遂改以标标准尺为为1公尺之之标准，其其缺点为为易受环环境影响响。(3)19961年年：国际际间同意意将公尺尺之标准准改订为为氪的同同位素所所发出某某一特定定光的波波长的1165007633.733倍。(4)19983年年：国际际度量衡衡会议决决议将光光在真

15、空空中299979924558分之之一秒所所行之距距离定义义为1公尺。(二)常用用特殊长长度单位位：(1)光年年(L.Y.)：光在在一年中中所行之之距离。(2)天文文单位(A.UU.)：地球绕绕日公转转轨道之之平均半半径(5500光光秒)(3)埃()：，常用用于表示示原子之之大小。3、质量之之测量及及单位：(一)公斤斤之定义义：(1)18889年年前：(A)定义义：定义义4、1公升之之纯水其其质量为为1公斤。(B)缺点点：(aa)纯水水取得不不易。(b)易受受环境(温度)影响。(2)18889年年后：国国际度量量衡会议议决议采采用铂铱铱合金制制之公公斤原器器为11公斤之之标准。4、M.KK.S制制及C.G.SS.制：单位制长度质量时间M.K.SS公尺(m)公斤(kgg)秒(s)C.G.SS.公分(cmm)公克(g)秒(s)五、密度()之测量量：1、密度之之定义：单位体体积中所所含的质质量。2、公式：3、质量可可由天平平测得。4、形状规规则之物物体(如：正正立方体体、长方方体、圆圆柱体等等)体积可可由边长长测量求求出，形形状不规规则之物物体其体体积则可可用排排水法求出。5、单位：(一)SII制：(二)常用用：(三)换算算：14政 學