物理学发展简史40760161610.docx

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1、物理講義第一章物理學簡介政學軍警Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.主题一物理学发展展简史一、古典物物理学与近近代物理学学：1、古典物物理学：廿廿世纪以前前所发展的的物理学称称为古典物物理学，以以巨观的角角度研究物物理，可分分为力学、热热学、光学学、电磁学学等主要分分支。2、近代物物理学：廿廿世纪以后后(19000年卜朗朗克提出量量子论后)所发展的的物理学称称为近代物物理学，以以微观的角角度研究物物理，量子子力学与相相对论为近近代物理的的两大基石石。二、物理学学重要人物物及其理论论简表：科学家

2、年代发表理论天文及力学学阿基米得B.C.2250年杠杆原理、浮浮力原理托勒密二世纪提出地心心说，认认为地球为为宇宙运行行中心哥白尼1543发表天体体运行，认认为太阳为为宇宙运行行中心伽利略17世纪发明天文望望远镜，发发现木星的的四个卫星星比塞塔实验验提出惯性性想法物理学实验验之父克卜勒160916199三大行星运运动定律牛顿1687三大运动定定律、万有有引力定律律白努力1738白努力定律律(流体动力力学)热学古代人热质说，认认为热是一一种由高温温流向低温温处之物质质伽利略发明气体温温度计仑福特1798热的力学说说，认为热热和物体运运动有关卡诺1824热机循环理理论布朗1827发现布朗运运动焦耳

3、1840测出热功当当量，证实实热为能量量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、色散实实验海更士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理理论赫兹1886发现光电效效应爱因斯坦1905提出光量量子理论，成功解解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(最早的电电池)厄司特1820发现电流的的磁效应安培1820安培定律(载流导线线产生磁场场的数学式式)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

4、方程式(集电磁学学理论之大大成)赫兹1889以实验证实实电磁波的的存在近代物理仑琴1895发现X射线线贝克勒1896发现天然放放射性汤木生1897发现电子(阴极射线线)居礼夫妇1897发现放射性性元素钍、钋钋、镭卜朗克1900提出量子子论拉瑟福德1911发现原子核核，提出原原子行星模模型爱因斯坦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型型德布罗依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应应炉主题二物理学的发发展对人类类生活的影影响一、古典物物理学对人人类生活的的影响：1、力学：简单机械械(杠

5、杆、轮轮轴、滑轮轮、斜面、螺螺旋、劈) 2、光学：(一)反射射原理：(1)平面面镜：镜子子(2)凹面面镜：手电电筒、车灯灯、探照灯灯(3)凸面面镜：路口口、商店监监视镜(二)折射射原理：(1)凸透透镜：放大大镜、显微微镜、相机机(2)凹透透镜：眼镜镜、相机3、热学：蒸汽机、内内燃机、引引擎、冰箱箱、冷(暖)气机4、电学：(一)利用用电能运作作：一般电电器用品，如如：电视机机、冰箱、洗洗衣机(二)利用用电磁感应应：发电机机、变压器器(三)利用用电磁波原原理：无线线通讯、雷雷达二、近代物物理学对人人类生活的的影响：1、半导体体：(一)半导导体：导电电性介于导导体和绝缘缘体间之一一种材料，可可分为元

6、素素半导体(如：硅、锗锗等)和化合物物半导体(如：砷化化镓等)两种。(二)用途途：(1)半导导体制成晶晶体管，体体积小、耗耗电量少，具具有放大电电流讯号功功能。(2)半导导体制成二二极管具整整流能力。(3)集成成电路(IIC)：(A)19958年发发展出集集成电路技术，系系利用长晶晶、蚀刻、蒸蒸镀等方式式于一小芯芯片上容纳纳上百万个个晶体管、二二极管、电电阻、电感感、电容等等电子组件件之技术，而而此电路即即称为集成成电路。(B)ICC之特性：体积小、效效率高、耗耗电低、稳稳定性高、可可大量生产产。(C)ICC之应用：计算机、手手机、电视视、计算器器、手表等等电子产品品。(4)计算算机信息科科技

7、之扩展展大辐改变变了人类的的生活习惯惯，故俗称称第二次工工业革命。2、雷射：(一)原理理：利用爱爱因斯坦原子受激激放射理理论，诱发发大量原子子由受激态态同时做能能态之跃迁迁并放射同同频率之光光子，藉以以将光加以以增强。(二)特性性：聚旋光光性好、强强度高、光光束集中、频频率单一(单色光)。(三)应用用：(1)工业业上：测量量、切割、精精密加工(2)医学学上：切割割手术(肿瘤、近近视)(3)军事事上：定位位、导引(4)生活活、娱乐上上：激光视视盘、光纤纤通讯3、光纤：(一)光纤纤：将高纯纯度石英熔熔融抽丝制制成极细之之圆柱体，柔柔软可挠曲曲，含内层层(纤芯)及外层(包层)两层。(二)原理理：纤芯

8、之之折射率大大于包层，光光讯号以特特定角度射射入纤芯之之一端后，因因连续之全全反射而传传递至另一一端。(三)特性性：(1)通讯讯容量大(频宽较大大)，约为传传统铜线之之10倍以上上。(2)重量量轻、价格格便宜。(3)传输输过程中耗耗能低，利利于长程传传输。(4)不受受干扰，保保密性佳。(四)应用用：通讯。4、核能发发电：(一)核能能：较大原原子核发生生分裂(核裂变，如如：核弹、核核电厂内部部)或较小原原子核发生生融合(核聚变，如如：氢弹、太太阳内部)时，因生生成物质量量减少而转转变成能量量，此能量量称为核能能。(二)原理理：质量与与能量之转转换遵守爱爱因斯坦狭狭义相对论论中之质质能互换公公式：

9、。(三)过程程：利用铀铀235在可可控制的情情形下进行行核分裂反反应，产生生之核能转转变成热能能使水变成成水蒸气后后，推动发发电机产生生电能，【核核能热能动能电能】。5、超导体体：(一)超导导体：19908年翁翁内斯发现现部份物质质于某特定定温度(临界温度度)以下，其其电阻完全全消失，此此时此物称称为超导体体。(二)特性性：超导体体具有零零电阻及及完全反反磁性之之特性。(三)高温温超导体：19877年朱经武武、吴茂昆昆发现钇钡钡铜氧化物物之临界温温度约为992K，高高于液态氮氮之沸点777K，称称为高温温超导体。(四)应用用：超强力力磁铁、磁磁浮列车。主题三物理学与测测量一、物理量量：1、定义

10、：物理学上上所使用的的量。2、分类：(一)依有有无方向性性而分：(1)向量量：兼具大大小及方向向性者，如如：速度、力力(2)纯量量：仅具大大小无方向向性者，如如：体积、时时间、功(二)依定定义方式而而分：(1)基本本量：由基基本概念定定义而出之之物理量，共共有时间、长长度、质量量、电流、温温度、发光光强度(光度)、物质的的量(物量)七种。(2)导出出量：由基基本量所定定义出之物物理量，如如：体积、面面积、速度度等。(3)物理理学(力学)上最常用用的三个基基本量：时时间、长度度、质量。二、测量：1、定义：将待测物物理量与一一标准量做做比较的过过程。2、结果：3、科学记记号：将一一数字化为为之形式

11、，称称为科学记记号。4、数量级级：一数化化为科学记记号后(一)若，则则其数量级级为(二)若，则则其数量级级为三、单位：1、定义：物理量之之比较标准准。2、条件：单位须具具恒常性性及方方便性。3、SI单单位：国际际度量衡局局选定七个个基本量之之单位(基本单位位)作为单位位系统之基基础，简称称SI单位，亦亦称为公制制单位。4、七个基基本量及基基本单位列列表：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：置于单单位前方，用用以表示极极大或极小小物理量之之符号。(二)辅助助前缀列表表：数量级前

12、缀megakilocentiimilimicroonanopicofemtoo符号Mkcmnpf名称百万千厘毫微奈皮飞四、物理学学三大基本本量之测量量及单位：1、时间之之测量及单单位：(一)秒之之定义：(1)19967年前前：(A)定义义：以太阳阳日为标准准。地球上上任一点连连续2次对正太太阳之时间间间隔称为为太阳日，一一年内太阳阳日之平均均值称为平平均太阳日日，再将一一平均太阳阳日分为224小时，1小时分为为60分，1分分为600秒，故1秒平均太阳阳日。(B)缺点点：(a)平均太阳阳日逐年改改变。(b)使用用不便。(2)19967年后后：原子间间之振动具具良好之恒恒常性，故故国际度量量衡局于

13、11967年年会议中，选选定了以铯铯原子之某某一固定振振动919926311770次次的时间定定义为1秒，此标标准沿用至至今。(二)单摆摆之等时性性：(1)当单单摆之摆角角不大(摆角)时，其周周期只与摆摆长有关。(2)周期期秒之单摆摆称为秒摆摆，其摆长长(三)半衰衰期(半生期)：(1)定义义：放射性性物质衰变变数量达原原来总数之之一半(即剩下一一半尚未衰衰变)所需的时时间，称为为半衰期或或半生期。(2)公式式：设半衰衰期为之某某放射性物物质原数量量为，经过过时间后，剩剩下数量为为N，则：(3)应用用：利用物物体所含之之浓度可鉴鉴定其年代代。2、长度之之测量及单单位：(一)公尺尺之定义：(1)1

14、88世纪：以以北极经巴巴黎至赤道道的子午线线长之一千千万分之一一为1公尺，并并以此标准准制作了一一标准尺(铂铱合金金棒)。(2)18889年后后：因标准准尺长之一一千万倍不不等于子午午线长，遂遂改以标准准尺为1公尺之标标准，其缺缺点为易受受环境影响响。(3)19961年：国际间同同意将公尺尺之标准改改订为氪的的同位素所所发出某一一特定光的的波长的116507763.773倍。(4)19983年：国际度量量衡会议决决议将光在在真空中229979924588分之一秒秒所行之距距离定义为为1公尺。(二)常用用特殊长度度单位：(1)光年年(L.YY.)：光光在一年中中所行之距距离。(2)天文文单位(A

15、A.U.)：地球绕绕日公转轨轨道之平均均半径(5500光秒秒)(3)埃()：，常用于于表示原子子之大小。3、质量之之测量及单单位：(一)公斤斤之定义：(1)18889年前前：(A)定义义：定义44、1公升之纯纯水其质量量为1公斤。(B)缺点点：(a)纯水取得得不易。(b)易受受环境(温度)影响。(2)18889年后后：国际度度量衡会议议决议采用用铂铱合金金制之公公斤原器为1公斤之标标准。4、M.KK.S制及及C.G.S.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：1、密度之之定义：单单位体积中中所含的质质量。2、公式：3、质量可可由天平测测得。4、形状规规则之物体体(如：正立立方体、长长方体、圆圆柱体等)体积可由由边长测量量求出，形形状不规则则之物体其其体积则可可用排水水法求出出。5、单位：(一)SII制：(二)常用用：(三)换算算：11政 學