簡(jiǎn)介：核天體物理學(xué)及尚待解決的某些重要疑難問(wèn)題,彭秋和南京大學(xué)天文系2003年9月1日,核天體物理學(xué)范疇,核天體物理學(xué)廣義來(lái)說(shuō),是同理論與實(shí)驗(yàn)核物理學(xué)包括粒子物理學(xué)相關(guān)的天體物理研究領(lǐng)域。狹義來(lái)說(shuō)，是直接核粒子物理學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果密切相關(guān)的天體物理領(lǐng)域。主要內(nèi)容恒星內(nèi)部熱核燃燒與演化研究元素核合成研究1宇宙早期核合成研究212?A?70元素核合成3重元素A70核合成A慢中子俘獲過(guò)程S過(guò)程B快中子俘獲過(guò)程R過(guò)程C快質(zhì)子俘獲過(guò)程RP過(guò)程兩類超新星及新星爆發(fā)物理學(xué)兩類X射線暴、?暴機(jī)制中子星內(nèi)部物理學(xué)和奇異星的研究太陽(yáng)中微子問(wèn)題星系化學(xué)演化學(xué)特別是星際空間中各種放射性核素的天體來(lái)源各種星體元素豐度反常的物理原因及隕石化學(xué)異常的研究超高能宇宙線的天體起源,核天體物理學(xué)是現(xiàn)代天體物理學(xué)的一個(gè)重要分支。先后已有6人獲得諾貝爾獎(jiǎng)金包報(bào)2002年的兩位獲獎(jiǎng)?wù)?。我?guó)在這個(gè)領(lǐng)域的研究水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際先進(jìn)國(guó)家。我國(guó)應(yīng)該大力支持這個(gè)領(lǐng)域的研究國(guó)際狀況,核天體物理學(xué)的重要性,,1國(guó)際會(huì)議每年至少兩、三次以上。近年來(lái)從天體物理觀測(cè)例如天體元素豐度測(cè)定、隕石化學(xué)分析和從實(shí)驗(yàn)核物理兩方面都獲得飛躍發(fā)展。2在大規(guī)模核裁軍之后，西方國(guó)家龐大的核物理研究機(jī)構(gòu)解體與轉(zhuǎn)變研究方向。特別在1986年核天體物理學(xué)兩個(gè)爆炸性事件大量放射性星際AL26發(fā)現(xiàn)以及核反應(yīng)截面的重新確定使整個(gè)大質(zhì)量恒星演化研究重新改寫(xiě)之后，西方發(fā)達(dá)國(guó)家在經(jīng)費(fèi)上大力支持核天體物理研究,恒星的熱核演化平穩(wěn)核燃燒階段,核反應(yīng)率的不確定性,1在對(duì)碳,氧核燃燒12C12C和16O16O核反應(yīng)率的研究中，我們發(fā)現(xiàn)目前國(guó)際上采用的這兩個(gè)熱核反應(yīng)率仍然是七十年代以前的外推估計(jì)值，它們分別高估了34和710倍19。目前國(guó)際上也有人提出應(yīng)該從實(shí)驗(yàn)上按天體物理環(huán)境重新研究這些核反應(yīng)，但由于技術(shù)上的困難，至今仍未進(jìn)行。如果我們的探討是正確的，則它對(duì)爆前超新星內(nèi)部溫度，密度及電子豐度都有重要影響，很有可能它會(huì)改變II型和I型超新星坍縮核心質(zhì)量。,爆炸性核燃燒,不同質(zhì)量恒星的熱核演化,超新星,1核心坍縮型超新星SNIISNIBSNIC大質(zhì)量恒星熱核演化的終結(jié)核心坍縮、星體包層向外爆發(fā)伴隨爆炸性核燃燒2熱核爆炸型超新星IA型超新星SNIA吸積白矮星坍塌?整體熱核爆炸,大質(zhì)量恒星熱核演化結(jié)束,,,,,,,硅燃燒階段結(jié)束M≈1225M⊙,H包層,H燃燒殼層,HE燃燒殼層,C燃燒殼層,NE燃燒殼層,O燃燒殼層,,,SI燃燒殼層,FE核心,T?35?109K,??3?109G/CM3,大質(zhì)量恒星核心坍縮的主要原因,電子俘獲過(guò)程引起超新星核心坍縮的關(guān)鍵過(guò)程,QECA,Z原子核A,Z電子俘獲的能閾值,重要原子核電子俘獲的密度閾值,,,表中EC過(guò)程的能閾值己扣除電子的靜止能量,廣義相對(duì)論引力坍縮的臨界密度,?CGR同?EC的比較結(jié)論引起SNIISNIB、SNIC核心坍縮的首要物理因素是電子俘獲過(guò)程EC。引起吸積白矮星坍縮它導(dǎo)致SNIA爆發(fā)的主要因素是廣義相對(duì)論效應(yīng)。?光子致使鐵原子核碎裂反應(yīng)只是輔助因素導(dǎo)致超巨質(zhì)量恒星坍縮的主要因素是電子對(duì)湮滅為中微子對(duì)過(guò)程EE???反,核心坍縮型超新星爆發(fā)機(jī)制,內(nèi)核心同模坍縮VR?R亞聲速區(qū)外核心自由坍縮VRVFF/2M內(nèi)核心06M⊙內(nèi)外核心交界面附近VR1/8–1/4C光速,超新星的瞬時(shí)爆發(fā)機(jī)制1,隨著星體坍縮的進(jìn)行，星體中心的密度迅速增長(zhǎng)。一旦它達(dá)到原子核密度24?NUC?NUC28?1014G/CM3以上，核子的非相對(duì)論簡(jiǎn)并壓強(qiáng)超過(guò)了電子的相對(duì)論簡(jiǎn)并壓強(qiáng)，物質(zhì)狀態(tài)方程P???中的多方指數(shù)?5/3,變成了穩(wěn)定的系統(tǒng)，不再坍縮。但由于慣性，直到中心密度達(dá)到時(shí)，內(nèi)核心的坍縮才完全中止。而內(nèi)核心外圍的物質(zhì)卻繼續(xù)以超音速坍塌，它們猛烈地撞擊在突然停止坍縮的堅(jiān)硬的內(nèi)核心上，因而在內(nèi)核心外不遠(yuǎn)處立即產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的向外行進(jìn)的反彈激波，其能量高達(dá)ESHOCK105152ERGS。,光致裂變反應(yīng)耗能,反彈激波的巨大能量是由星體核心在坍縮過(guò)程中釋放出的自引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的。激波波陣面后的溫度上升到1011K以上，平均熱運(yùn)動(dòng)能量高達(dá)10MEV,超過(guò)了56FE平均每個(gè)核子的結(jié)合能88MEV。鐵族元素的原子核很快地被熱光子打碎,這個(gè)光致裂變反應(yīng)過(guò)程耗費(fèi)反彈激波的能量為,M⊙56F,瞬時(shí)爆發(fā)機(jī)制失效的原因,如果,則激波可以沖出外核心。而且當(dāng)它完全摧毀外核心的全部鐵核以后，初始激波能量只要尚能剩下1以上的能量即1049ERGS,殘留的激波就可以把整個(gè)星幔和大氣拋向太空，形成超新星的爆發(fā)。上述圖像就稱為瞬時(shí)爆發(fā)機(jī)制。,如果,特則當(dāng)上述反彈激波尚未穿透外核心之前，激波能量全部都消耗在鐵核光致裂解的過(guò)程中。它不可能把星幔和大氣層吹散。不會(huì)導(dǎo)致超新星的爆發(fā)。而且由于核心外圍的星幔和大氣繼續(xù)問(wèn)中心墜落，原來(lái)向外行進(jìn)的反彈激波轉(zhuǎn)變成為一個(gè)吸積駐激波。也就是說(shuō)，這種情形下，瞬時(shí)爆發(fā)機(jī)制失敗。,結(jié)論瞬時(shí)爆發(fā)機(jī)制能否成功的關(guān)鍵在于它的外鐵核心的質(zhì)量是否過(guò)大迄今對(duì)所有合理的模型計(jì)算而言，瞬時(shí)爆發(fā)機(jī)制是不成功的鐵核心的質(zhì)量太大。,中微子延遲爆發(fā)機(jī)制,為了解釋瞬時(shí)爆發(fā)的困難，WILSONBOWERS,WILSON,1985等人提出了中微子的延遲爆發(fā)機(jī)制?？梢杂上聢D加以說(shuō)明,本圖描述了反彈激波在停止后景象。RS為激波所在的位置，此處物質(zhì)以VFF的速度向下降落（速度接近自由落體）。物質(zhì)經(jīng)過(guò)激波的減速之后，以較為緩慢的速度經(jīng)過(guò)加熱和冷卻區(qū)向新生中子星的表面運(yùn)動(dòng)。R?中微子球半徑,RNS新生中子星的半徑。RE加熱和冷卻相平衡處的半徑。而前中子星中的能量沉積來(lái)源于物質(zhì)對(duì)于電子中微子的吸收。,,中微子延遲爆發(fā)機(jī)制中兩個(gè)尚未解決的關(guān)鍵問(wèn)題,1新生的高溫中子星能否在非常短的時(shí)標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生如此巨大的中微子流產(chǎn)生如此強(qiáng)大的中微子流的具體物理過(guò)程是什么?凝聚的中微子發(fā)射核物質(zhì)向U,D夸克物質(zhì)的轉(zhuǎn)化均未成功2即使在極短時(shí)標(biāo)內(nèi)出現(xiàn)了強(qiáng)大的中微子流，它們同物質(zhì)相互作用究竟能否產(chǎn)生如此強(qiáng)大的向外沖壓，導(dǎo)致超新星的爆發(fā)，而且爆發(fā)物質(zhì)向外的初始速度高達(dá)104KM/S左右，爆發(fā)總動(dòng)能否達(dá)到1049ERG,我們的研究巨大中微子流如何在瞬間產(chǎn)生,1995年，我們南京大學(xué)研究小組DAIZPENGQANDLUTAPJ,1995,440815提出了由超新星坍縮核心形成的高溫中子星內(nèi)相繼出現(xiàn)的核物質(zhì)U,D兩味夸克S,U,D三味夸克的相變過(guò)程UE?D?E,UE?S?E,UD?US將在短于1微秒的時(shí)標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生大量中微子流，其平均能量為10MEV左右，總能量達(dá)以上。這種相變過(guò)程導(dǎo)致星體核心區(qū)出現(xiàn)負(fù)熵梯度引起內(nèi)外物質(zhì)的SCHWARSHILD對(duì)流將使這強(qiáng)大中微子流向外輸送,迅速抵達(dá)中微子球表面。我們提出的這種機(jī)制大大有利于中微子延遲爆發(fā)機(jī)制。在我們的初步探討中，我們用理想FERMI氣體作為夸克系統(tǒng)的最簡(jiǎn)單模型。很快地，印度德里大學(xué)的一個(gè)研究小組在我們研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步計(jì)入了夸克之間相互作用，發(fā)現(xiàn)中微子流量將更加增強(qiáng)1/4左右。目前這方面研究還在深入之中。,SNII仍然未解決的關(guān)健問(wèn)題,中微子流能否激活強(qiáng)大的向外激波迄今仍然也是懸案。人們不僅考慮了己知各種粒子E,E,P,N,?,?0，?,?以及16O等原子核同中微子的相互作用，而且還探討了在致密等離子體中，中微子振蕩有可能引起這種相互作用的增強(qiáng)。但上述中微子流仍然無(wú)法產(chǎn)生如此強(qiáng)大的沖壓。也就是說(shuō)，即使中微子延遲爆發(fā)機(jī)制，迄今卜在理論上人們也仍然無(wú)法自洽地實(shí)現(xiàn)超新星的爆發(fā)向外爆發(fā)總動(dòng)能達(dá)到1049ERG以上。,電荷屏蔽效應(yīng)對(duì)電子俘獲過(guò)程以及坍縮核心質(zhì)量的影響,同太陽(yáng)內(nèi)不同,超新星內(nèi)電子俘獲過(guò)程是當(dāng)電子的FERMI能超過(guò)電子俘獲的能閾值時(shí)，F(xiàn)ERMI面附近的電子打入原子核而發(fā)生的。在這種情形下，電荷屏蔽效應(yīng)從三方面對(duì)電子俘獲過(guò)程有著重要影晌1降低入射電子的能量，2使超過(guò)電子俘獲能閾值的電子數(shù)目減少，3等效於提高了電子俘獲的能閾值。我們已經(jīng)對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行過(guò)初步試探性研究1996,2000,2003。利用通常人們采用的等離子體強(qiáng)屏蔽的SALPETER屏蔽公式，我們發(fā)現(xiàn),在超新星內(nèi)物質(zhì)高密度環(huán)境下電荷屏蔽效應(yīng)對(duì)等少數(shù)幾種原子核上電子俘獲率的影響可達(dá)3080。最近，我們還對(duì)超新星內(nèi)部電子俘獲率最高的20個(gè)核素進(jìn)行這種計(jì)算由于不同原子核的結(jié)構(gòu)大不相同，這種計(jì)算是相當(dāng)麻煩的。電荷屏蔽效應(yīng)提高了電子俘獲過(guò)程的有效能閾值，由此明顯地提高了爆前超新星核心坍縮的臨界密度閾數(shù)值，這必將導(dǎo)致實(shí)際坍縮以鐵為主要成份的核心質(zhì)量低于迄今國(guó)際上未考慮電荷屏蔽效應(yīng)計(jì)算的數(shù)值。只要坍縮核心質(zhì)量減少35，至今仍然一籌莫展的超新星瞬時(shí)爆發(fā)機(jī)制有可能成功。但是，我們?nèi)绻捎玫入x子體強(qiáng)屏蔽的SALPETER公式，則發(fā)現(xiàn)它只能使超新星坍縮核心的質(zhì)量降低1。,電荷屏蔽效應(yīng)對(duì)56NI、55CO電子俘獲率的影響,56NI的電荷屏蔽效應(yīng)隨密度的變化，點(diǎn)線、線段和實(shí)線分別對(duì)應(yīng)的是溫度為1010K，5109K和109K的情形橫坐標(biāo)為物質(zhì)質(zhì)量密度對(duì)數(shù)標(biāo),應(yīng)為L(zhǎng)OG?縱坐標(biāo)為C?S/??為電子俘獲率,上標(biāo)S代表電荷屏蔽。,55CO的電荷屏蔽效應(yīng)隨密度的變化，點(diǎn)線、線段和實(shí)線分別對(duì)應(yīng)的是溫度為1010K,5109K和324109K的情形,引起大質(zhì)量恒星核心大規(guī)模坍縮的首要原因,電子豐度YE平均每個(gè)核子占有的自由電子數(shù)中子剩余參量??NNNP/NNNP,?12YEMCH584YE2M⊙在硅燃燒開(kāi)始后不久，星體核心內(nèi)仍以對(duì)稱核物質(zhì)56NI為主，中子剩余參量??0001或YE?0495。相應(yīng)的CHANDRASEKHAR極限質(zhì)量為143M⊙硅燃燒階段時(shí)標(biāo)是相當(dāng)短的最多為幾天有對(duì)流情形或幾個(gè)小時(shí)無(wú)對(duì)流情形。因此，只有在大量和快速的原子核上電子俘獲過(guò)程之后，電子豐度YE才會(huì)顯著減少或中子剩余參量?明顯增長(zhǎng)。電子簡(jiǎn)并氣體中電子俘獲一旦大量進(jìn)行，星體核心將在動(dòng)力學(xué)上變?yōu)椴环€(wěn)定，發(fā)生引力坍縮現(xiàn)象。即電子俘獲過(guò)程是導(dǎo)致大質(zhì)量恒星核心坍縮的第一位物理因素。,§23IA型超新星SNIA爆發(fā)物理,當(dāng)吸積白矮星的質(zhì)量達(dá)到極限MCH，白矮星爆燃?SIA。,IA型超新星爆發(fā)圖像,IA型超新星爆發(fā)機(jī)制,密近雙星系統(tǒng)大質(zhì)量吸積白矮星,吸積率DM/DT109106M⊙/年,當(dāng)白矮星的質(zhì)量增長(zhǎng)達(dá)到CHANDRASEKHAR臨界質(zhì)量,MCH586YE2M⊙,時(shí),廣義相對(duì)論效應(yīng)致使整個(gè)星體引力坍縮。電子俘獲過(guò)程加速星體坍縮在急速坍縮過(guò)程中,密度、溫度急劇增長(zhǎng)。但等離子體中微子發(fā)射過(guò)程延緩溫度增長(zhǎng)。,當(dāng)達(dá)到爆炸性核燃燒條件時(shí),立即點(diǎn)燃爆炸性C燃燒，核燃燒波迅速向外傳播。從亞聲速的爆燃波演變?yōu)槌曀俚谋Z波，爆炸性C燃燒則演變?yōu)楸ㄐ缘牟煌耆玈I燃燒。它使得整個(gè)星體向外爆炸，幾乎不遺留致密殘骸。,星體熱核爆炸,核反應(yīng)的點(diǎn)火條件1核燃燒產(chǎn)能率超過(guò)等離子體激元發(fā)射的中微子能損率D?NUC/DTD??/DT2溫度達(dá)到核反應(yīng)點(diǎn)火溫度TTNUC?E庫(kù)侖/KB,?005–01E庫(kù)侖Z1Z2E2/RNUC?20Z1Z2/A1/3MEV一旦核反應(yīng)點(diǎn)火?局部失控?zé)岷朔磻?yīng)白矮星簡(jiǎn)并物質(zhì)特性亞聲速爆燃波向外傳播?超聲速爆轟波爆炸性C燃燒?爆炸性不完全SI燃燒?鐵族元素整個(gè)星體熱核爆炸條件基本炸光，不遺留致密殘骸1?NUCEBGM2/R31051ERG人們?cè)赟NIA模擬計(jì)算時(shí),采用?C?3109G/CM3,TC?2108K時(shí)C燃燒點(diǎn)火，迅速發(fā)展成為失控C燃燒。,SNIA疑難問(wèn)題1前身星,1MWD?MCH586YE2M⊙138M⊙CO白矮星RWD1600KM2吸積率吸積率條件要求適中DMH/DT?109M⊙/YR新星爆發(fā)表面殼層爆炸性氫燃燒DMH/DT?106M⊙/YR出現(xiàn)氫燃燒殼層而形成紅巨星包層它逐漸將白矮星同其伴星結(jié)合在一起共生星DMH/DT?DMH/DTEDD105M⊙/YR直接形成共生星DMH/DT109106M⊙/YR?SNIA問(wèn)題共生星能否導(dǎo)致SNIA或?qū)е掳装侵苯犹s成中子星而不呈現(xiàn)劇烈的超新星爆發(fā)3光譜分析發(fā)現(xiàn)雙星中大質(zhì)量白矮星M?130M⊙幾乎都是ONEMG白矮星約占白矮星總數(shù)的1/4。而目前SNIA理論中標(biāo)準(zhǔn)模型是爆發(fā)的CO白矮星。吸積的ONEMG白矮星最后結(jié)局是SNIA的爆發(fā)或是坍縮成中子星尚在研究與爭(zhēng)論之中。,SNIA疑難問(wèn)題2白矮星核心晶體狀態(tài),白矮星物質(zhì)呈現(xiàn)為晶格點(diǎn)陣的固體狀態(tài)。??Z2E2/AKT庫(kù)侖相互作用能/熱運(yùn)動(dòng)能A晶格常數(shù)離子間平均距離,NE自由電子數(shù)密度NE4?/3A31,NENA?/ΜE,電子平均分子量ΜEYE1當(dāng)??C155時(shí)完全電離等離子體物質(zhì)固體化。CO混合固體物質(zhì)三種可能的狀態(tài)C,O處于分離狀態(tài)O集中在核心區(qū)，C集中在外圍區(qū)域。C,O處于相互混合狀態(tài)無(wú)序晶體C,O處于相互混合狀態(tài)有序晶體1989年研究表明微觀上C,O分離所消耗能量低于總能量的1?，F(xiàn)有的研究無(wú)法判斷C,O是否分離，更無(wú)法斷定處于何種類型晶體。問(wèn)題的嚴(yán)重性不同類型的固體狀態(tài)決定了坍縮白矮星核心碳燃燒點(diǎn)火的不同方式，甚至決定星體最后是整體爆炸還是繼續(xù)坍縮形成中子星的關(guān)鍵問(wèn)題。,SNIA疑難問(wèn)題3C燃燒點(diǎn)火地點(diǎn)和核反應(yīng)類型,問(wèn)題C燃燒點(diǎn)火地點(diǎn)位于星體中心以外某處CENTEROFF原因等離子體的中微子發(fā)射率隨物質(zhì)密度增長(zhǎng)而迅速增加,因而坍縮白矮星的中心溫度增長(zhǎng)較慢點(diǎn)火的熱核反應(yīng)類型A通常的熱核反應(yīng)原子核之間的碰撞是由通常的熱運(yùn)動(dòng)能量提供B致密物質(zhì)核反應(yīng)PYCNONUCLEARREACTION原子核之間的碰撞是由晶格點(diǎn)陣的零點(diǎn)振動(dòng)能提供的核反應(yīng)類型同CO混合狀態(tài)密切相關(guān)1無(wú)序CO合金情形如果?C23109G/CM3,TC?2108K?通常熱核反應(yīng)如果?C095151010G/CM3,TC?1109K?致密物質(zhì)核反應(yīng)白矮星中心密度迄今仍作為自由參量調(diào)節(jié),SNIA疑難問(wèn)題3續(xù),2CO有序合金情形C燃燒的點(diǎn)火被推遲到相當(dāng)高密度時(shí)才出現(xiàn)。在豐度XOXC情形下，不會(huì)發(fā)生12C12C反應(yīng)，只出現(xiàn)12C16O及16O16O反應(yīng)。如果?C21010G/CM3,則16O原子核上電子俘獲過(guò)程大量進(jìn)行,促進(jìn)星體進(jìn)一步坍縮,核燃燒點(diǎn)火推遲到更高密度下,出現(xiàn)致密物質(zhì)核反應(yīng)。3CO分離情形內(nèi)核為O,外圍為C一旦在交界面外的C燃燒點(diǎn)火,它釋放的大量能量將使其溫度遠(yuǎn)高于更外面區(qū)域，引起SCHWARTZSCHILD對(duì)流。對(duì)流驅(qū)動(dòng)的URCA過(guò)程可能導(dǎo)致復(fù)雜結(jié)果。,預(yù)備知識(shí)URCA過(guò)程原子核穩(wěn)定性,URCA過(guò)程如果原子核A,Z電子俘獲過(guò)程產(chǎn)生的子核A,Z1是?不穩(wěn)定的,則A,ZE?A,Z1?EA,Z1?A,ZE?E反只能在非簡(jiǎn)并氣體中發(fā)生這個(gè)循環(huán)稱為URCA過(guò)程。它等效于E?E?E?E反能量“漏管”,它消耗電子熱運(yùn)動(dòng)能量非簡(jiǎn)并氣體中只有當(dāng)A,Z都為奇數(shù)時(shí),且A,Z1核?不穩(wěn)定,原子核對(duì)A,ZA,Z–1的URCA過(guò)程才有效。這時(shí)，A,Z核是原子序?yàn)閆的元素的唯一穩(wěn)定的同位素。核A,Z內(nèi)中子數(shù)為偶數(shù)，質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)，電子俘獲能閾值Q較低,EC過(guò)程容易發(fā)生。例23NA–23NE的URCA過(guò)程有效,SNIA疑難問(wèn)題4有關(guān)對(duì)流URCA過(guò)程的爭(zhēng)論,在白矮星核心強(qiáng)電子簡(jiǎn)并氣體中，由于PAULI原理?衰變是禁戒的。因此，通常的URCA過(guò)程是不會(huì)出現(xiàn)的。對(duì)流URCA過(guò)程PACZYNSKY,1972失控碳燃燒會(huì)引起星體核心內(nèi)外物質(zhì)的對(duì)流,來(lái)回對(duì)流的物質(zhì)將通過(guò)外核心區(qū)的某一“URCA殼層”，其內(nèi)電子的FERMI能量足夠高，超過(guò)了23NAC燃燒核產(chǎn)物,豐度105核上電子俘獲能閾值Q3695MEV,電子俘獲過(guò)程23NAE,?E23NE大量進(jìn)行。雖然不穩(wěn)定核23NE在核心區(qū)不會(huì)發(fā)生?衰變,但當(dāng)產(chǎn)生的不穩(wěn)定核23NE隨對(duì)流物質(zhì)穿出“URCA殼層”之后，其外面物質(zhì)密度較低，電子FERMI能不高,不會(huì)抑制23NE的?衰變過(guò)程23NEE,?E反的進(jìn)行。這就形成了對(duì)流的23NA23NEURCA過(guò)程。這種“能量漏管”大大推遲熱核反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭Э貭顟B(tài)的時(shí)間。如果更多的核素參與對(duì)流URCA過(guò)程,有可能使星體不呈現(xiàn)SNIA向外爆炸,而是進(jìn)一步坍縮成中子星。,4有關(guān)對(duì)流URCA過(guò)程的爭(zhēng)論續(xù),BRUENN1973對(duì)流驅(qū)動(dòng)URCA過(guò)程的作用冷卻效應(yīng)還是加熱效應(yīng)關(guān)鍵在于中微子帶走的能量它由星體內(nèi)簡(jiǎn)并物質(zhì)的溫度和密度決定的。對(duì)給定的一對(duì)原子核A,Z和A,Z–1而言,在給定的密度下如果TTCRIT,?冷卻效應(yīng)原因URCA過(guò)程發(fā)射的中微子平均能量高于?E,僅靠電子FERMI能是不能發(fā)射中微子對(duì)完全URCA過(guò)程的。必須同時(shí)再消耗電子俘獲過(guò)程中入射電子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能,其凈效果為冷卻。對(duì)23NA–23NEURCA過(guò)程而言，在?1840109G/CM3范圍內(nèi),現(xiàn)有SNIA碳爆燃模型中C燃燒溫度T104KM/S和動(dòng)能。延遲爆轟波模型在定性上合理，有待進(jìn)一步定量研究。,7SNIA核合成問(wèn)題,SNIA光譜觀測(cè)推斷1由光變曲線緩慢衰減和晚期最強(qiáng)的FE光譜線?SNIA爆發(fā)過(guò)程中核合成主要產(chǎn)物是56NI2由光極大時(shí)光譜?SNIA產(chǎn)生適量的中量元素SICA延遲爆轟波理論的最大優(yōu)點(diǎn)在?1SCRAB脈沖星P00334S高速旋轉(zhuǎn)中子星GMM/R2MV2ROT/R,VROT2?R/P,M4?/3R3???3?/GP2,G667?108CGS,PCRAB1/30S??13?1011G/CM3白矮星?106G/CM3結(jié)論脈沖星高速旋轉(zhuǎn)的中子星,中子星脈沖星性質(zhì)概要,質(zhì)量0225MSUN半徑1020KM自轉(zhuǎn)周期P15MS–8S己發(fā)現(xiàn)的范圍表面磁場(chǎng)大多數(shù)脈沖星10101013GAUSS磁星10141015GAUSS表面溫度105106K非脈沖軟X射線熱輻射脈沖星同超新星遺跡成協(xié)發(fā)現(xiàn)10個(gè)脈沖星的空間運(yùn)動(dòng)速度高速運(yùn)動(dòng)。大多數(shù)V200–500KM/S5個(gè)V1000KM/S,中子星表面大氣的標(biāo)高與大氣層厚度,PP0EXP{H/H0},H0KT/MHG表面重力加速度GGM/R21014CM/S2表面溫度T106K,R10KMMMSUN21033克對(duì)氫原子MH1671024克H01CM推論中子星大氣層厚度10CM,94顆脈沖單星的空間速度,VKM/S脈沖星數(shù)所占百分比?100713/4?3003638?5001415?100055,脈沖星的磁層,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,光速園柱面,開(kāi)放磁力線,輻射束,RC/?,,B,,,,,,,,封閉磁層,中子星M14MSUNR10KMB108TO1013GAUSS,,正常射電脈沖星?周期十幾毫秒到幾秒。集中在01S1SCRAB脈沖星PSRB0531P00334SVELA脈沖星PSRB0833P00893S?自轉(zhuǎn)逐漸穩(wěn)定地變慢SPINDOWN?原因主要原因旋轉(zhuǎn)的脈沖星輻射消耗轉(zhuǎn)動(dòng)能或周圍吸積的旋轉(zhuǎn)物質(zhì)同磁層相互作用,使脈沖星旋轉(zhuǎn)角動(dòng)量減少。周期增長(zhǎng)率典型值DP/DT1015SS1,射電脈沖星,毫秒脈沖星MILLISECOND在密近雙星系統(tǒng)中或位于球狀星團(tuán)內(nèi)物質(zhì)密集區(qū)內(nèi)P幾毫秒它們不是年輕脈沖星,而是一種再生或再加速,RECYCLE脈沖星通過(guò)吸積它周圍旋轉(zhuǎn)物質(zhì)而使脈沖星本身轉(zhuǎn)動(dòng)加快螺旋槳機(jī)制周期變率典型值DP/DT1020SS1,,年輕脈沖星的GLITCH現(xiàn)象,脈沖周期平穩(wěn)地增長(zhǎng)背景上偶然地脈沖周期會(huì)突然變短周期變化幅度為1061010,隨后較之前更迅速地變慢，持續(xù)直到恢復(fù)過(guò)去的周期增長(zhǎng)率。這種現(xiàn)象稱為GLITCH現(xiàn)象。VELAPRS和CRABPSR,34年出現(xiàn)一次。后來(lái)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)更多的脈沖星出現(xiàn)微GLITCH現(xiàn)象周期變短幅度低于1012,

簡(jiǎn)介：能量量子化物理學(xué)的新紀(jì)元,第一節(jié),,19世紀(jì)末頁(yè)，牛頓定律在各個(gè)領(lǐng)域里都取得了很大的成功在機(jī)械運(yùn)動(dòng)方面不用說(shuō)，在分子物理方面，成功地解釋了溫度、壓強(qiáng)、氣體的內(nèi)能。在電磁學(xué)方面，建立了一個(gè)能推斷一切電磁現(xiàn)象的MAXWELL方程。另外還找到了力、電、光、聲等都遵循的規(guī)律能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。當(dāng)時(shí)許多物理學(xué)家都沉醉于這些成績(jī)和勝利之中。他們認(rèn)為物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到頭了。,,1900年，在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的新年慶祝會(huì)上,著名物理學(xué)家開(kāi)爾文勛爵作了展望新世紀(jì)的發(fā)言,也就是說(shuō)物理學(xué)已經(jīng)沒(méi)有什么新東西了，后一輩只要把做過(guò)的實(shí)驗(yàn)再做一做，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的小數(shù)點(diǎn)后面在加幾位罷了,但開(kāi)爾文畢竟是一位重視現(xiàn)實(shí)和有眼力的科學(xué)家，就在上面提到的文章中他還講到,這兩朵烏云是指什么呢,一朵與黑體輻射有關(guān)，另一朵與邁克爾遜實(shí)驗(yàn)有關(guān)。,然而,事隔不到一年1900年底，就從第一朵烏云中降生了量子論，緊接著1905年從第二朵烏云中降生了相對(duì)論。經(jīng)典物理學(xué)的大廈被徹底動(dòng)搖，物理學(xué)發(fā)展到了一個(gè)更為遼闊的領(lǐng)域。正可謂“山重水復(fù)疑無(wú)路,柳暗花明又一村,,固體或液體，在任何溫度下都在發(fā)射各種波長(zhǎng)的電磁波，這種由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。所輻射電磁波的特征與溫度有關(guān)。,固體在溫度升高時(shí)顏色的變化,1熱輻射現(xiàn)象,黑體與黑體輻射,一、熱輻射及其特點(diǎn),1熱輻射,由于分子熱運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致物體輻射電磁波溫度不同時(shí)輻射的波長(zhǎng)分布不同,例如鐵塊溫度?從看不出發(fā)光到暗紅到橙色到黃白色,這種與溫度有關(guān)的輻射稱為熱輻射熱輻射熱能轉(zhuǎn)化為電磁能的過(guò)程,2對(duì)熱輻射的初步認(rèn)識(shí),任何物體任何溫度均存在熱輻射,溫度?發(fā)射的能量?,電磁波的短波成分?,如一個(gè)20瓦的白熾燈和一個(gè)200瓦的白熾燈,昏黃色,賊亮刺眼,直覺(jué)低溫物體發(fā)出的是紅外光熾熱物體發(fā)出的是可見(jiàn)光高溫物體發(fā)出的是紫外光注意熱輻射與溫度有關(guān)激光日光燈發(fā)光不是熱輻射,二、平衡熱輻射加熱一物體物體的溫度恒定時(shí),物體所吸收的能量等于在同一時(shí)間內(nèi)輻射的能量,這時(shí)得到的輻射稱為平衡熱輻射,,能全部吸收各種波長(zhǎng)的輻射能而不發(fā)生反射，折射和透射的物體稱為絕對(duì)黑體。簡(jiǎn)稱黑體,2黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律,不透明的材料制成帶小孔的的空腔,可近似看作黑體。,黑體模型,研究黑體輻射的規(guī)律是了解一般物體熱輻射性質(zhì)的基礎(chǔ)。,黑體模型,,,,,,,,空腔上的小孔煉鋼爐上的小洞,向遠(yuǎn)處觀察打開(kāi)的窗子近似黑體,平衡態(tài)時(shí)黑體輻射只依賴于物體的溫度,與構(gòu)成黑體的材料形狀無(wú)關(guān),實(shí)驗(yàn)裝置,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,T,平行光管,,,,,,,,,,,三棱鏡,,,T,,,,實(shí)驗(yàn)結(jié)果,黑體輻射實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)晴朗天空中一朵令人不安的烏云。,3能量子假說(shuō)輻射黑體分子、原子的振動(dòng)可看作諧振子，這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能。但是這些諧振子只能處于某些分立的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，諧振子的能量并不象經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具有任意值。相應(yīng)的能量是某一最小能量Ε（稱為能量子）的整數(shù)倍，即Ε,1Ε,2Ε,3Ε,NΕN為正整數(shù)，稱為量子數(shù)。,對(duì)于頻率為Ν的諧振子最小能量為,,能量,量子,經(jīng)典,,,ΛΜM,,,,,,,,,,,1235689,4,7,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,普朗克,實(shí)驗(yàn)值,,普朗克的能量子假說(shuō)和黑體輻射公式,1黑體輻射公式19001019普朗克在德國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上提出一個(gè)黑體輻射公式,MPLANCK德國(guó)人1858－1947,,普朗克后來(lái)又為這種與經(jīng)典物理格格不入的觀念深感不安，只是在經(jīng)過(guò)十多年的努力證明任何復(fù)歸于經(jīng)典物理的企圖都以失敗而告終之后，他才堅(jiān)定地相信H的引入確實(shí)反映了新理論的本質(zhì)。1918年他榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他的墓碑上只刻著他的姓名和,黑體輻射的研究卓有成效地展現(xiàn)在人們的眼前，紫外災(zāi)難的疑點(diǎn)找到了，為人類解決了一大難題。使熱愛(ài)科學(xué)的人們又一次倍感欣慰，但真理與謬誤之爭(zhēng)就此平息了嗎,物理難題1888年，霍瓦HALLWACHS發(fā)現(xiàn)一個(gè)帶負(fù)電的金屬板被紫外光照射會(huì)放電。近10年以后，1897年，JTHOMSON發(fā)現(xiàn)了電子，此時(shí)，人們認(rèn)識(shí)到那就是從金屬表面射出的電子，后來(lái)，這些電子被稱作光電子PHOTOELECTRON，相應(yīng)的效應(yīng)叫做光電效應(yīng)。人們本著對(duì)光的完美理論（光的波動(dòng)性、電磁理論）進(jìn)行解釋會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果,

簡(jiǎn)介：磁場(chǎng)安培力,,考綱要求,五年高考考點(diǎn)分布,（一）磁場(chǎng)的基本知識(shí),（1）磁場(chǎng)存在于磁體及運(yùn)動(dòng)電荷或電流周圍的一種特殊物質(zhì)．,2基本特點(diǎn)對(duì)放入其中的磁極及運(yùn)動(dòng)電荷或電流有力的作用．,（3）磁場(chǎng)的方向,人們規(guī)定某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向就是小磁針N極在該點(diǎn)的方向（注意人們并不把運(yùn)動(dòng)的正電荷或電流在某點(diǎn)的受力方向作為該點(diǎn)場(chǎng)的磁場(chǎng)方向）．,,磁場(chǎng)的方向小磁針靜止時(shí)N極指向N極的受力方向磁感線某點(diǎn)的切線方向磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,（4）磁感線,2磁感線是不相交、不相切的閉合曲線．電流磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線方向與電流方向關(guān)系滿足安培定則（即右手螺旋法則）．對(duì)一些典型磁源的磁場(chǎng)（如條形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流），其磁感線的分布具有空間對(duì)稱性．1）磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱及方向而人為畫(huà)出的一組曲線．曲線上每一點(diǎn)的切線方向跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同，磁感線密處磁場(chǎng)強(qiáng)，磁感線疏處磁場(chǎng)弱．,磁感線和電場(chǎng)線的相似和不同之處,任意兩條都不能相交；都是假想線；切線方向都代表（電或磁）場(chǎng)的方向；疏密都代表（電或磁）場(chǎng)的弱和強(qiáng)。,從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的不封閉曲線,磁鐵外部N極到S極，內(nèi)部S極到N極的封閉曲線,,典型磁場(chǎng),磁體的磁場(chǎng),異名磁極同名磁極,地磁場(chǎng),奧斯特試驗(yàn),1、電流周圍存在著磁場(chǎng)，這叫電流的磁效應(yīng)。2、電流的磁場(chǎng)方向跟電流方向有關(guān)。,表明,（5）電流的磁場(chǎng)和安培定則,1通電直導(dǎo)線,判斷方法右手螺旋定則,2通電螺線管,判斷方法右手螺旋定則,3環(huán)形導(dǎo)線,判斷方法右手螺旋定則,（6）磁現(xiàn)象的電本質(zhì),安培分子假說(shuō)揭示了磁體的磁場(chǎng)是由于電荷的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的．無(wú)論是電流的磁場(chǎng)還是磁體的磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的．一切磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電荷的相互作用，此即為磁現(xiàn)象的電本質(zhì)．正因?yàn)槿绱?，人們?cè)谔幚砟承﹩?wèn)題時(shí)，可將環(huán)形電流等效為一小磁針，或者將小磁針等效為一環(huán)形電流．,（二）磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,1、定義在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線，受到的磁場(chǎng)力F與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積的比值叫做通電直導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。BF/（IL）,3、單位特斯拉（T）1T1N/AM,2、由磁場(chǎng)本身決定，和放不放入電流無(wú)關(guān)。,4、是矢量，方向就是磁場(chǎng)方向，也就是小磁針靜止時(shí)N極指向。,5、勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度處處大小相等，方向相同的區(qū)域。,兩個(gè)較大的平行異名磁極之間（除邊緣外）、長(zhǎng)直通電螺線管內(nèi)部（除兩端外）都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。,（三）磁場(chǎng)力,（1）安培力大小磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力稱安培力，其大小為FBILSINΘ其中Θ表示電流方向與磁感強(qiáng)度方向的夾角．安培力的方向可用左手定則判定．由左手定則可知安培力F一定垂直B、I所組成的平面．,（2）安培力的方向,2、F⊥B，F(xiàn)⊥L,3、相互平行通電長(zhǎng)直導(dǎo)線間的相互作用力。,1、判定左手定則,伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁力線垂直穿入手心，并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向，就是通電導(dǎo)線所受的安培力的方向。,磁場(chǎng)對(duì)電流發(fā)生作用,綜合安培定則和左手定則，可以證明兩同向電流互相吸引，兩反向電流互相排斥；因此，螺線管通電后，在軸向上有收縮趨勢(shì)；在徑向上有擴(kuò)張趨勢(shì)．,1．有關(guān)磁現(xiàn)象及其電本質(zhì)的判斷，正確的是A．同向電流間的吸引力是通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的B．安培分子電流假設(shè)揭示了磁體的磁場(chǎng)也是一種特殊的運(yùn)動(dòng)電荷（分子電流）所激發(fā)的C．安培分子電流假設(shè)是用來(lái)解釋通電導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)的原因的D．安培分子電流假設(shè)是用來(lái)解釋通電導(dǎo)線間有相互作用力的原因的,答案AB,（四）例題,2,B,,,解畫(huà)其截面圖，如圖所示，,,由受力平衡可得,沿水平方向F1F沿豎直方向F2NMG,即BILSINΘF,BILCOSΘNMG,解得摩擦力FBILSINΘ,導(dǎo)軌對(duì)棒的支持力NMGBILCOSΘ,由牛頓第三定律棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力也為MGBILCOSΘ,Θ,F,解題步驟畫(huà)出相關(guān)的試圖（俯視圖，正視圖，或側(cè)視圖）受力分析（先重力，后安培力及其他力，如彈力，摩擦力）進(jìn)行力的正交分解或力的合成根據(jù)牛頓第二定律或物體的平衡列方程,注1安培力與磁感強(qiáng)度及導(dǎo)線電流應(yīng)垂直2注意安培力計(jì)算中L的物理意義,1、當(dāng)電磁鐵線圈中有電流通過(guò)時(shí)，小磁針靜止在如圖所示的位置上，則電源的A端是____極．,負(fù),練習(xí),2關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法中正確的是A．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，就是通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向B．磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方，通電導(dǎo)線所受的力也一定大C．磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位可以用T表示D通電導(dǎo)線在某處所受磁場(chǎng)力為零，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,答案C,【要點(diǎn)回顧】,（1）磁場(chǎng)的基本知識(shí),（3）磁場(chǎng)力,（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度,THANKYOU,,

簡(jiǎn)介：經(jīng)典和近代物理學(xué)史兼談諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和一些技術(shù),物理實(shí)驗(yàn)中心近代物理實(shí)驗(yàn)室,歷史回顧一、經(jīng)典物理學(xué)的成就和基本觀念二、現(xiàn)代物理學(xué)革命的序幕三、相對(duì)論的建立四、量子論的初期發(fā)展與量子力學(xué)建立五、原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展六、原子核物理的建立與發(fā)展七、傳感及測(cè)量技術(shù),歷史回顧（I）,1900年普朗克量子論1905年愛(ài)因斯坦相對(duì)論開(kāi)辟了現(xiàn)代物理學(xué)的新紀(jì)元研究范圍在空間尺度上從亞核世界到整個(gè)字宙，在時(shí)間尺度上從小于1021秒到宇宙年齡,歷史回顧（II）,百多年前創(chuàng)立的麥克斯韋電磁場(chǎng)理論為無(wú)線電、電視、雷達(dá)的技術(shù)發(fā)明和龐大的工業(yè)電力網(wǎng)絡(luò)以及現(xiàn)代通汛系統(tǒng)的建立奠定了理淪基礎(chǔ)拉姆（美國(guó)）發(fā)明了微波技術(shù)，進(jìn)而研究氫原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)；庫(kù)什（美國(guó)）用射頻束技術(shù)精確地測(cè)定出電子磁矩，創(chuàng)新了核理論，共同獲得了1955年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)微波實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)41反射式速調(diào)管的特性和波導(dǎo)工作狀態(tài)的測(cè)量,歷史回顧（III）,磁光效應(yīng)指的是具有固有磁矩的物質(zhì)在外磁場(chǎng)的作用下，電磁特性發(fā)生變化，因而使光波在其內(nèi)部的傳輸特性也發(fā)生變化的現(xiàn)象。1845年，MICHAELFARADAY首先發(fā)現(xiàn)了磁光效應(yīng)，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)外加磁場(chǎng)加在玻璃樣品上時(shí)，透射光的偏振面將發(fā)生旋轉(zhuǎn),歷史回顧（IV）,1877年JOHNKERR在觀察偏振光從拋光過(guò)的電磁鐵磁極反射出來(lái)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了磁光克爾效應(yīng)（MAGNETOOPTICKERREFFECT）實(shí)驗(yàn)23法拉第效應(yīng)實(shí)驗(yàn)24磁光克爾效應(yīng),歷史回顧（V）,本世紀(jì)20年代創(chuàng)立的量子力學(xué)理論為描述微觀物體的行為提供了一個(gè)全新的框架，改變了我們最基本的測(cè)量原理，并為了解原子、分子和凝聚態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)鋪平了道路。因而導(dǎo)致了諸如半導(dǎo)體、光通訊等新興技術(shù)的崛起，并為研制奇異材料和激光器件開(kāi)辟了道路,歷史回顧（VI）,1947年肖克萊、巴丁和布喇頓所發(fā)現(xiàn)的晶體管效應(yīng)揭開(kāi)了今天發(fā)生在我們周圍的計(jì)算機(jī)革命的序幕。沒(méi)有人能夠知道這場(chǎng)革命最終將會(huì)如何改變我們的生活和人類社會(huì)，但是它所顯露出的信息社會(huì)的近期前景巳十分誘人肖克利、巴丁、布拉頓因發(fā)明晶體管及對(duì)晶體管效應(yīng)的研究共同獲得了1956年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)計(jì)算機(jī)的基本技術(shù)，計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)，計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算技術(shù),歷史回顧（VII）,實(shí)驗(yàn)54計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理及組裝調(diào)試實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)51計(jì)算機(jī)虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)52計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)（混沌系統(tǒng)模型的一個(gè)例子）,一、經(jīng)典物理學(xué)的成就和基本觀念,（一）經(jīng)典力學(xué)和機(jī)械決定論（二）熱力學(xué)與能量和熵（三）經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)和“以太”說(shuō)（四）經(jīng)典物理學(xué)的完成和局限,由伽利略15641642和牛頓16421727等人于17世紀(jì)創(chuàng)立的經(jīng)典物理學(xué)，經(jīng)過(guò)18世紀(jì)在各個(gè)基礎(chǔ)部門(mén)的拓展到19世紀(jì)得到了全面、系統(tǒng)和迅速的發(fā)展達(dá)到了它輝煌的頂峰。到19世紀(jì)末，已建成了一個(gè)包括力、熱、聲、光、電諸學(xué)科在內(nèi)的、宏偉完整的理論體系。特別是它的三大支柱經(jīng)典力學(xué)、經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)、經(jīng)典熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)已臻于成熟和完善，不僅在理論的表述和結(jié)構(gòu)上已十分嚴(yán)謹(jǐn)和完美，而且它們所蘊(yùn)涵的十分明晰和深刻的物理學(xué)基本觀念，對(duì)人類的科學(xué)認(rèn)識(shí)也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,（一）經(jīng)典力學(xué)和機(jī)械決定論,由牛頓把它概括在一個(gè)嚴(yán)密的統(tǒng)一理論中，實(shí)現(xiàn)了近代物理學(xué)發(fā)展史上第一次理論大綜合。在L687年出版的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中，牛頓提出了動(dòng)力學(xué)的三個(gè)基本原理和萬(wàn)有引力定律。利用變分法的數(shù)學(xué)方法和“最小作用量原理”的物理學(xué)基礎(chǔ)建立起了和牛頓動(dòng)力學(xué)方程等價(jià)的歐拉拉格朗日方程，并最終于1834年由英國(guó)的哈密頓18051865提出了哈密頓原理和正則方程，建立了“分析力學(xué)”理論，實(shí)現(xiàn)了牛頓后力學(xué)理論的一個(gè)最大的飛躍,（二）熱力學(xué)與能量和熵,能量守恒原理的建立，使物理學(xué)思想和理論結(jié)構(gòu)獲得了輝煌的進(jìn)展是19世紀(jì)自然科學(xué)上的一個(gè)偉大勝利也是近代物理學(xué)發(fā)展中的第二次理論大綜合熵原理的發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上把演化的思想帶進(jìn)了物理學(xué)，指出了自然過(guò)程的不可逆性和歷史性,在經(jīng)典力學(xué)和電磁場(chǎng)理論中，基本物理定律中的時(shí)間都是對(duì)稱的、可逆的，它們的基本方程對(duì)時(shí)間反演都是具有對(duì)稱性的，運(yùn)動(dòng)對(duì)于過(guò)去和未來(lái)沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，時(shí)間在那里僅僅是從外部描述運(yùn)動(dòng)的一個(gè)參量，它的變化對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)并無(wú)影響。因而時(shí)間箭頭在那里沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的意義,“統(tǒng)計(jì)力學(xué)”這個(gè)名稱是1884年由美國(guó)物理學(xué)家吉布斯1839一1903首先提出的。吉布斯在麥克斯韋和玻耳茲曼思想的基礎(chǔ)上，明確形成了“系綜”概念，創(chuàng)立了系綜統(tǒng)計(jì)方法。從而將熱學(xué)的唯象的和分子運(yùn)動(dòng)論的兩個(gè)基本的研究方向統(tǒng)一到一個(gè)有機(jī)整體之中，完成了統(tǒng)計(jì)力學(xué)這個(gè)經(jīng)典物理學(xué)的又一次理論大綜合,（三）經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)和“以太”說(shuō),1862年，麥克斯韋引入了一個(gè)電磁以太的準(zhǔn)力學(xué)模型和“位移電流”假設(shè)，1864年提出了電動(dòng)力學(xué)方程組，預(yù)言了電磁波的存在，井揭示了光的電磁波動(dòng)本性。麥克斯韋的方案使媒遞接觸觀念得以完全實(shí)現(xiàn)，并使電磁學(xué)理論的全部物理基礎(chǔ)得以奠定，成為近代物理學(xué)發(fā)展中的第三次理論大綜合,（四）經(jīng)典物理學(xué)的完成和局限,大約到了1895年前后，以經(jīng)典力學(xué)、經(jīng)典熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)、經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)為三大支柱的經(jīng)典物理學(xué)，結(jié)合成一座具有雄偉的建筑體系和動(dòng)人心弦的“美麗的殿堂”，達(dá)到了它的顛峰時(shí)期,在力學(xué)方面，與機(jī)械觀相聯(lián)系的絕對(duì)時(shí)間、絕對(duì)空間的概念以及關(guān)于質(zhì)量的定義，都已受到普遍的批評(píng)，牛頓對(duì)于引力的本質(zhì)問(wèn)題也采取了回避的態(tài)度。而牛頓力學(xué)的理論框架實(shí)際上必然要把引力看作是一種瞬時(shí)傳遞的超距作用，這與19世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的場(chǎng)物理學(xué)是根本對(duì)立的,在熱學(xué)方面，熵增加原理揭示的與熱現(xiàn)象有關(guān)的自然過(guò)程的不可逆性，反映出熱力學(xué)原理與經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)原理之間深刻的內(nèi)在矛盾，而統(tǒng)計(jì)力學(xué)中引入的概率統(tǒng)計(jì)思想以及熱力學(xué)規(guī)律的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，已使經(jīng)典力學(xué)的嚴(yán)格確定性出現(xiàn)了缺口,在光學(xué)和電磁學(xué)方面，作為光波與電磁波的傳播媒介的“以太”，其令人難以理解的特殊性質(zhì)以及關(guān)于它的存在的檢測(cè)，都使科學(xué)家們費(fèi)盡心血而一籌莫展。根據(jù)電磁學(xué)理論，可用空間坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)描寫(xiě)的場(chǎng)，是具有能量的不能再簡(jiǎn)化的物理實(shí)在，這又與經(jīng)典力學(xué)把運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)看作能量的唯一裁體的觀點(diǎn)嚴(yán)重背離,二、現(xiàn)代物理學(xué)革命的序幕,（一）19世紀(jì)末的三大發(fā)現(xiàn)1．X射線的發(fā)現(xiàn)2．放射性的發(fā)現(xiàn)3．電子的發(fā)現(xiàn)（二）經(jīng)典物理學(xué)的兩朵烏云1．第一朵烏云“以太”學(xué)說(shuō)2．第二朵烏云“紫外災(zāi)難”,（一）19世紀(jì)末的三大發(fā)現(xiàn),倫琴（WILLHELMKONRADROTGEN,184519231901年，首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予德國(guó)物理學(xué)家倫琴以表彰他在1895年發(fā)現(xiàn)的X射線。,1．X射線的發(fā)現(xiàn),1895年11月倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，一種具有強(qiáng)穿透力的新的射線，它是由陰極射線打到玻璃管壁上所產(chǎn)生的；它可以穿透厚達(dá)一千頁(yè)的書(shū)、幾厘米厚的木板、15毫米厚的鋁片，并可用照相的方法透過(guò)人體顯示骨骼的輪廓和金屬物體內(nèi)部的缺陷倫琴由于這一發(fā)現(xiàn)，理所當(dāng)然地獲得了1901年首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),勞厄MAXVONLAUE,187919601914年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予德國(guó)法蘭克福大學(xué)的勞厄以表彰他發(fā)現(xiàn)了晶體的X射線衍射。,亨利布拉格勞倫斯布拉格WILLIAMHENRYBRAGG,18621942（WILLIAMLAWRENCEBRAGG,18901971）1915年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國(guó)倫敦大學(xué)的亨利布拉格和他的兒子英國(guó)曼徹斯特維克托利亞大學(xué)的勞倫斯布拉格以表彰他們用X射線對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的分析所作的貢獻(xiàn)。,1912年，德國(guó)物理學(xué)家勞厄才從晶體衍射的新發(fā)現(xiàn)判定X射線是頻率極高的電磁波。不久以后，莫塞萊證實(shí)它是由原子中內(nèi)層電子躍遷所發(fā)出的輻射勞厄（德國(guó)）發(fā)現(xiàn)晶體中的X射線衍射現(xiàn)象獲得了1914年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)WH布拉格、WL布拉格（英國(guó)）因用X射線對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的研究共同獲得了1915年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)實(shí)驗(yàn)42微波布拉格衍射,貝克勒爾（ANTOINEHENRIBECQUEREL,18521908）1903年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)一半授予法國(guó)物理學(xué)家亨利貝克勒爾以表彰他發(fā)現(xiàn)了自發(fā)放射性；另一半授予法國(guó)物理學(xué)家皮埃爾居里（PIERRECURIE,18591906）和瑪麗斯可羅夫斯卡居里（MARIESKLODOWSKA,18671934）,以表彰他們對(duì)貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的輻射現(xiàn)象所作的卓越貢獻(xiàn)。,,居里夫婦,2．放射性的發(fā)現(xiàn),貝可勒爾發(fā)現(xiàn)底片上有鈾鹽包的清晰的廓影。貝可勒爾推想，感光必定是由于鈾鹽自身發(fā)出的某種神秘射線所致，實(shí)驗(yàn)證明，輻射只與鈾元素的存在有關(guān)，而且純金屬鈾的輻射比鈾化合物強(qiáng)許多倍，鈾輻射不但能使底片感光，還能使氣體電離變成導(dǎo)體波蘭出生的物理學(xué)家瑪麗居里當(dāng)時(shí)選擇了放射性物質(zhì)作為她博士論文的題目,她首先證實(shí)了鈾的輻射強(qiáng)度同鈾的數(shù)量成正比，而同其化學(xué)形式無(wú)關(guān)，隨后，她和德國(guó)的施米特同時(shí)發(fā)現(xiàn)了釷也具有這種性質(zhì)，她建議把物質(zhì)的這種性質(zhì)稱為“放射性”，以區(qū)別于一般的射線。以后釙和鐳的發(fā)現(xiàn)，動(dòng)搖了長(zhǎng)期以來(lái)科學(xué)家們所信守的基本理論。居里夫婦和貝可勒爾共同獲得了1903年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),元素衰變理論是一個(gè)革命性的理論，它打破了自古以來(lái)一直認(rèn)為的原子永遠(yuǎn)不能破壞和毀滅的傳統(tǒng)觀念，證明一種元素的原子可以變成另一種元素的原子。這個(gè)理論雖然受到了門(mén)捷列夫和開(kāi)爾文等科學(xué)泰斗的激烈反對(duì)，但終因?qū)嶒?yàn)事實(shí)的不斷證實(shí)而得到科學(xué)界的承認(rèn)實(shí)驗(yàn)53蓋革彌勒計(jì)數(shù)器特性和放射性核衰變統(tǒng)計(jì)規(guī)律的模擬實(shí)驗(yàn)（碳14）,JJ湯姆孫爵士（SIRJOSEPHTHOMON,18561940）1906年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國(guó)劍橋大學(xué)的JJ湯姆孫爵士以表彰他對(duì)氣體導(dǎo)電的理論和實(shí)驗(yàn)所作的貢獻(xiàn)。,3．電子的發(fā)現(xiàn),英國(guó)物理學(xué)家JJ湯姆遜支持帶電微粒說(shuō)。于1897年對(duì)陰極射線進(jìn)行了周密的實(shí)驗(yàn)考察。用磁場(chǎng)使陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)而進(jìn)入法拉第筒，證明負(fù)電荷確實(shí)來(lái)自陰極射線。他通過(guò)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中分別發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)偏轉(zhuǎn)量的測(cè)定，計(jì)算出了陰極射線的荷質(zhì)比和速度，發(fā)現(xiàn)其荷質(zhì)比的數(shù)值大約是氫離子的千分之一，而其速度大約在109厘米/秒的數(shù)量級(jí),約瑟夫湯姆生（JJ湯姆遜）（英國(guó)）對(duì)氣體放電理論和實(shí)驗(yàn)研究作出重要貢獻(xiàn)并發(fā)現(xiàn)電子而獲得了1906年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),（二）經(jīng)典物理學(xué)的兩朵烏云,1900年4月27日，開(kāi)爾文在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)以19世紀(jì)熱和光的動(dòng)力理論上空的烏云為題所作的長(zhǎng)篇演講中，雖然認(rèn)為物理學(xué)是萬(wàn)里晴空，但又說(shuō)“動(dòng)力學(xué)理論斷言熱和光都是運(yùn)動(dòng)的方式，可是現(xiàn)在，這種理論的優(yōu)美性和明晰性被兩朵烏云遮蔽得黯然失色了。,第一朵烏云是隨著光的波動(dòng)理論而開(kāi)始出現(xiàn)的。菲涅耳和托馬斯楊研究過(guò)這個(gè)理論，它包括這樣一個(gè)問(wèn)題地球如何通過(guò)本質(zhì)上是光以太這樣的彈性固體而運(yùn)動(dòng)呢第二朵烏云是麥克斯韋－玻耳茲曼關(guān)于能量均分的學(xué)說(shuō)?！边@兩朵烏云涉及到兩方面的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與力學(xué)、電磁學(xué)、氣體分子運(yùn)動(dòng)論理論的困難,1．第一朵烏云“以太”學(xué)說(shuō),相對(duì)性原理是經(jīng)典力學(xué)的一個(gè)最基本的原理，這個(gè)原理認(rèn)為，絕對(duì)靜止和絕對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)都是不存在的，一切可測(cè)量的、因而也是有物理意義的運(yùn)動(dòng)，都是相對(duì)于某一參照物的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。牛頓本人也充分意識(shí)到了確定“絕對(duì)運(yùn)動(dòng)”的困難，最后只能以臆測(cè)性的“絕對(duì)空間”的存在作為避難所,麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論獲得成功之后，電磁波的載體以太，就成了物化的絕對(duì)空間，靜止于宇宙中的以太就構(gòu)成了一切物體的“絕對(duì)運(yùn)動(dòng)”的背景框架。既然以太也是一種物質(zhì)存在，或者說(shuō)它表征著物化了的絕對(duì)空間，當(dāng)然就可以通過(guò)精密的實(shí)驗(yàn)測(cè)出物體相對(duì)于以太背景的絕對(duì)運(yùn)動(dòng),美國(guó)物理學(xué)家邁克爾遜（1852－1931）在1881年，他和莫雷（1838－1923）在1887年利用干涉儀所進(jìn)行的精密光學(xué)實(shí)驗(yàn)，都未能觀察到所預(yù)期的以太相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng),第二朵烏云“紫外災(zāi)難”,第二朵烏云涉及的是經(jīng)典物理學(xué)另一分支，熱力學(xué)和分子運(yùn)動(dòng)論中的一個(gè)重要問(wèn)題。開(kāi)爾文明確提到的是“麥克斯韋－玻耳茲曼關(guān)于能量均分的學(xué)說(shuō)”。實(shí)際上是指19世紀(jì)末關(guān)于黑體輻射研究中所遇到的嚴(yán)重困難,為了解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，物理學(xué)家瑞利和金斯認(rèn)為能量是一種連續(xù)變化的物理量，建立起在波長(zhǎng)比較長(zhǎng)、溫度比較高的時(shí)候和實(shí)驗(yàn)事實(shí)比較符合的黑體輻射公式。但是，這個(gè)公式推出，在短波區(qū)（紫外光區(qū)）隨著波長(zhǎng)的變短，輻射強(qiáng)度可以無(wú)止境地增加，這和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相差十萬(wàn)八千里，是根本不可能的。所以這個(gè)失敗被埃倫菲斯特稱為“紫外災(zāi)難”,20世紀(jì)初的這兩朵烏云最終導(dǎo)致了物理學(xué)的一場(chǎng)大變革。第一朵烏云“以太”學(xué)說(shuō)導(dǎo)致了相對(duì)論的誕生。第二朵烏云“紫外災(zāi)難”導(dǎo)致了量子力學(xué)的產(chǎn)生。因此也可以說(shuō)，對(duì)這兩朵“烏云”的研究就標(biāo)志著現(xiàn)代物理時(shí)代的到來(lái),三、相對(duì)論的建立,（一）狹義相對(duì)論的建立1．以太漂移實(shí)驗(yàn)與收縮假說(shuō)2．洛侖茲變換3．彭加勒的相對(duì)性原理4．狹義相對(duì)論基本原理的提出5．閔科夫斯基的4維世界（二）廣義相對(duì)論的建立,（一）狹義相對(duì)論的建立,1．以太漂移實(shí)驗(yàn)與收縮假說(shuō),自從19世紀(jì)初，光的波動(dòng)說(shuō)復(fù)活以來(lái)，關(guān)于傳光的媒質(zhì)，始終是一個(gè)爭(zhēng)論的話題。人們認(rèn)為光的波動(dòng)必須有一個(gè)載體，它就是“以太”。關(guān)于以太的存在形式在當(dāng)時(shí)有兩種不同的觀點(diǎn)，以菲涅耳為代表的一派認(rèn)為以太是靜止，以斯托克斯為代表的一派認(rèn)為以太是可以被部分曳引的,如果靜止以太說(shuō)是正確的，在地球高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)存在著“以太風(fēng)”。多年來(lái)，人們做了一系列光學(xué)的與電學(xué)的以太漂移實(shí)驗(yàn)，企圖測(cè)量地球在靜止以太中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它們均給出了否定的結(jié)果。其中最著名的實(shí)驗(yàn)是由邁克爾遜和莫雷完成的,邁克耳孫（ALBERTABRHAMMICHELSON,18521931）1907年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予芝加哥大學(xué)的邁克耳孫以表彰他對(duì)光學(xué)精密儀器及用之于光譜學(xué)與計(jì)量學(xué)研究所作的貢獻(xiàn)。,邁克爾遜在光速測(cè)量方面一直享有國(guó)際上的盛譽(yù)邁克爾遜由于光學(xué)精密儀器以及光譜學(xué)與計(jì)量學(xué)的研究成果而獲得了1907年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)實(shí)驗(yàn)22光拍法測(cè)量光的速度,2．洛侖茲變換,1895年，洛侖茲發(fā)表了題為運(yùn)動(dòng)物體中電磁現(xiàn)象和光現(xiàn)象的理論研究的論文。這篇論文討論了在相對(duì)運(yùn)動(dòng)與相對(duì)靜止參照系間，同一物理現(xiàn)象間的坐標(biāo)變換問(wèn)題，在一級(jí)近似下，提出了洛侖茲變換關(guān)系。這一工作對(duì)以后的狹義相對(duì)論理論體系有著重要的意義,1905年5月，洛侖茲完成了速度小于光速系統(tǒng)中的電磁現(xiàn)象的論文。在這篇論文中，他發(fā)表了著名的時(shí)空相對(duì)論變換公式，這就是后來(lái)所稱的洛侖茲變換式，并且進(jìn)一步證明了，在洛侖茲變換下，電磁方程具有不變形式。在這篇論文中，他還給出了兩點(diǎn)極為重要的給論，一個(gè)是粒子質(zhì)量隨速度變化的公式，一個(gè)是粒子在以太中運(yùn)動(dòng)的速度不可能大于光速,3．彭加勒的相對(duì)性原理,在物理學(xué)的這場(chǎng)變革中，彭加勒在物理學(xué)的幾個(gè)領(lǐng)域中都做出了重要的貢獻(xiàn)。其中著名的有彭加勒相對(duì)性原理的建立。1895年，彭加勒首次提出了相對(duì)性原理的想法。他認(rèn)為，各種實(shí)驗(yàn)事實(shí)的結(jié)論都可以表明，“要證明物質(zhì)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，或者更確切地說(shuō)，要證明可稱量物質(zhì)相對(duì)以太的運(yùn)動(dòng)是不可能的?！?4．狹義相對(duì)論基本原理的提出,在狹義相對(duì)論中，愛(ài)因斯坦成功地把時(shí)間與空間、物質(zhì)與運(yùn)動(dòng)、質(zhì)量與能量、多普勒效應(yīng)與光行差效應(yīng)、電場(chǎng)與磁場(chǎng)分別統(tǒng)一起來(lái)了，直至把經(jīng)典力學(xué)與經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，使物理學(xué)在拋棄舊力學(xué)理論的框架后，得以在新的理論體系中繼續(xù)發(fā)展,5．閔科夫斯基的4維世界,閔科夫斯基以優(yōu)美的數(shù)學(xué)形式，揭示了3維空間與1維時(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系。在他所提供的4維空間中，不僅全部力學(xué)與電動(dòng)力學(xué)的概念及重要規(guī)律得以進(jìn)一步地簡(jiǎn)化與統(tǒng)一，它們被自然與和諧地納入到相對(duì)論的理論之中,（二）廣義相對(duì)論的建立,按狹義相對(duì)性原理，由于在洛侖茲變換下，許多物理定律都具有協(xié)變形式，相對(duì)各物理定律而言。各個(gè)慣性系都應(yīng)彼此等效。狹義相對(duì)論在說(shuō)明慣性運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性上取得了極大的成功，它卻存在明顯的缺陷。首先是慣性系是什么如何確定物體在做慣性運(yùn)動(dòng)。最終又回到了“不動(dòng)的絕對(duì)空間“,四、量子論的初期發(fā)展與量子力學(xué)建立,（一）量子論的初期發(fā)展1．黑體輻射的研究2．普朗克的“量子”假說(shuō)3．光量子假說(shuō)（二）量子力學(xué)理論的建立1．德布羅意波2．薛定諤的波動(dòng)力學(xué)3．海森伯的矩陣力學(xué)4．量子力學(xué)的萬(wàn)本哈根學(xué)派的詮釋,1．黑體輻射的研究,1879年德國(guó)物理學(xué)家斯特藩從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得出了黑體單位表面積單位時(shí)間的熱輻射總能量與絕對(duì)溫度的四次方成正比的定律，這個(gè)結(jié)果在1884年被玻耳茲曼從光的電磁理論和熱力學(xué)理論做出了論證。這就是斯特藩玻耳茲曼定律,維恩WILHELMWIEN,186419281911年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予德國(guó)烏爾茲堡大學(xué)的維恩以表彰他發(fā)現(xiàn)了熱輻射定律。,1893年維恩也由電磁學(xué)和熱力學(xué)理論得出了輻射能量最強(qiáng)的波長(zhǎng)與黑體的溫度成反比的“位移定律”，但這兩個(gè)定律都不能具體反映輻射能量隨頻率和溫度的分布情況，只能在一定的范圍和條件下與實(shí)驗(yàn)曲線相吻合。維恩因?yàn)樵诤隗w輻射方面的研究成果獲得了1911年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),普郎克（MAXKARLERNSTLUDWIGPLANK,18581947）1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予德國(guó)柏林大學(xué)的普郎克以承認(rèn)他發(fā)現(xiàn)能量級(jí)對(duì)物理學(xué)的進(jìn)展所作的貢獻(xiàn)。,2．普朗克的“量子”假說(shuō),1900年，對(duì)熱力學(xué)有長(zhǎng)期研究的德國(guó)物理學(xué)家普朗克綜合了維恩公式和瑞利金斯公式，利用內(nèi)插法，引入了一個(gè)自己的常數(shù)，結(jié)果得到一個(gè)公式，而這個(gè)公式與實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確相符，它就是普朗克公式，即普朗克輻射定律,普朗克的能量子假說(shuō)輻射黑體分子、原子的振動(dòng)可看作諧振子，這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能。但是這些諧振子只能處于某些分立的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，諧振子的能量并不像經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具有任意值。相應(yīng)的能量是某一最小能量（稱為能量子）的整數(shù)倍,能量子的概念是非常新奇的，它沖破了傳統(tǒng)的概念，揭示了微觀世界中一個(gè)重要規(guī)律，開(kāi)創(chuàng)了物理學(xué)的一個(gè)全新領(lǐng)域。由于普朗克發(fā)現(xiàn)了能量子，對(duì)建立量子理論做出了卓越貢獻(xiàn)，獲得了1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),普朗克關(guān)于能量只能以“能量子”為最小單元作不連續(xù)變化的假設(shè)，沖擊了經(jīng)典物理學(xué)長(zhǎng)期信奉的“自然界無(wú)跳躍”的信條，徹底變革了經(jīng)典物理學(xué)中一切因果關(guān)系都是以物理量的連續(xù)變化為基礎(chǔ)的物理學(xué)思想方法,愛(ài)因斯坦ALLBERTEINSTEIN,187919551921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予德國(guó)柏林馬克斯普朗克物理研究所的愛(ài)因斯坦以表彰他在理論物理學(xué)上的發(fā)現(xiàn),特別是發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的定律,3．光量子假說(shuō),1905年6月，愛(ài)因斯坦在德國(guó)物理學(xué)紀(jì)事上發(fā)表的關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)，為研究輻射問(wèn)題帶來(lái)了一個(gè)嶄新的觀點(diǎn)。他認(rèn)為，在普朗克的理論中，只考慮了腔壁上振子能量的量子化，但對(duì)空腔內(nèi)電磁輻射的處理，還是用的麥克斯韋電磁波動(dòng)理論，這種觀點(diǎn)是不徹底的。在愛(ài)因斯坦看來(lái)，電磁場(chǎng)能量本身也是量子化的，輻射場(chǎng)不是連續(xù)的，而是由分立的能量子組成的。他把這種能量子稱為“光量子”。后來(lái)美國(guó)物理學(xué)家路易斯把它改稱為“光子”,愛(ài)因斯坦研究了用光的能量連續(xù)分布的理論難以解釋的光電效應(yīng)現(xiàn)象由于愛(ài)因斯坦在數(shù)學(xué)物理學(xué)的成就，特別是光電效應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)獲得了1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),（二）量子力學(xué)理論的建立,路易斯德布羅意PRINCELOUISVICTORDEBROGLIE,189219871929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予法國(guó)巴黎索本大學(xué)的路易斯德布羅意以表彰他發(fā)現(xiàn)了電子的波動(dòng)性,1．德布羅意波,1923年9月至10月間，德布羅意在連續(xù)發(fā)表了三篇論文輻射波和量子、光學(xué)－光量子、衍射和干涉、物理學(xué)－量子、氣體運(yùn)動(dòng)理論以及費(fèi)馬原理。在這幾篇短文中，提出了“德布羅意波”的思想。1824年，德布羅在量子理論研究的博士論文中，系統(tǒng)地闡述了他在前幾篇文章中提出的相波理論,他因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了電子的波動(dòng)性而獲得了1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，他也是唯一一個(gè)因博士論文而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的人（以前的觀點(diǎn)）,五、原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展,1．原子有核模型的建立2．玻爾原子結(jié)構(gòu)的量子理論3．玻爾理論的推廣,尼爾斯玻爾（NIELSBOHR,18851962）1922年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予丹麥哥本哈根的尼爾斯玻爾以表彰他在研究原子結(jié)構(gòu),特別是研究從原子發(fā)出的輻射所作的貢獻(xiàn)。,1．原子有核模型的建立,1909年，盧瑟福的助手蓋革，學(xué)生馬斯登從粒子被很薄的金箔散射的實(shí)驗(yàn)中，觀察到了一種出人意料的現(xiàn)象大約有八千分之一的粒子的偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)90度，有的甚至被反彈回來(lái)。粒子散射實(shí)驗(yàn)的意外結(jié)果，為建立正確的原子有核棋型據(jù)供了科學(xué)依據(jù),2．玻爾原子結(jié)構(gòu)的量子理論,1913年玻爾提出的原子結(jié)構(gòu)理論，是量子論發(fā)展史上的一個(gè)重要階段。在此之前，量子論主要被用于與輻射有關(guān)的問(wèn)題，玻爾的理論卻表明在描述原子的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，作用量子也具有本質(zhì)的意義。他希望把量子概念與盧瑟福原子模型結(jié)合起來(lái)，以解決原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問(wèn)題,玻爾理論提出了一個(gè)動(dòng)態(tài)的原于結(jié)構(gòu)輪廓，揭示了光譜線與原子結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系，從而推動(dòng)了物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展。玻爾由于這一杰出的工作，獲得了1922年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)實(shí)驗(yàn)51計(jì)算機(jī)虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)（前面已提到）實(shí)驗(yàn)51附1氫氘原子光譜實(shí)驗(yàn)51附2阿貝比長(zhǎng)儀和氫氘原子光譜的測(cè)量操作指南,弗蘭克G赫茲JAMESFRANCK,18821964GUSTAVHERTZ,188719751925年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予德國(guó)格丁根大學(xué)的弗蘭克和哈雷大學(xué)的G赫茲以表彰他們發(fā)現(xiàn)原子受電子碰撞的定律,弗蘭克和赫茲（德國(guó)）發(fā)現(xiàn)原子和電子的碰撞規(guī)律共同獲得了1925年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)實(shí)驗(yàn)12夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn),洛倫茲塞曼（HENDRIKLORENTZ，18531928）（PIETERZEEMAN，18651943）1902年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予荷蘭萊頓大學(xué)的洛倫茲和荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)塞曼,以表彰他們?cè)谘芯看判詫?duì)輻射現(xiàn)象的影響所作的特殊貢獻(xiàn)。,3．玻爾理論的推廣,索末菲在1916年把一般量子化條件推廣到四個(gè)自由度，即主量子數(shù)，軌道量子數(shù)，磁量子數(shù)和電子自旋量子數(shù)，很好的解釋了塞曼效應(yīng)和堿金屬光譜的主線系，漫線系，銳線系等現(xiàn)象洛倫茲（荷蘭）和塞曼（荷蘭）關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)輻射現(xiàn)象影響的研究共同獲得了1902年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),實(shí)驗(yàn)11鈉原子光譜實(shí)驗(yàn)13塞曼效應(yīng),六、原子核物理的建立與發(fā)展,（一）原子核結(jié)構(gòu)的早期探索1．質(zhì)子－電子核模型2．中子的發(fā)現(xiàn)3．核磁矩的發(fā)現(xiàn)（二）粒子加速器的創(chuàng)建與發(fā)展（三）核裂變研究（四）原子能的應(yīng)用,（一）原子核結(jié)構(gòu)的早期探索,1．質(zhì)子－電子核模型,十九世紀(jì)20年代末到30年代初，人們認(rèn)識(shí)到的基本粒子僅限于質(zhì)子、電子和光子。并普遍認(rèn)為，一切物質(zhì)都是由電子和質(zhì)子構(gòu)成的,查德威克SIRJAMESCHADWICK,189119741935年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國(guó)利物浦的查德威克以表彰他發(fā)現(xiàn)了中子。,2．中子的發(fā)現(xiàn),1932年，查德威克用一種射線（中子束）轟擊氫原子核時(shí)，發(fā)現(xiàn)它被反彈了回來(lái)，說(shuō)明這種射線是具有一定質(zhì)量的中性粒子流。通過(guò)對(duì)反沖核的動(dòng)量測(cè)定的結(jié)果，再利用動(dòng)量守恒定律進(jìn)行估算，確定出這種射線中性粒子的質(zhì)量幾乎與質(zhì)子的相同，查德威克把這種粒子定名為中子。于1932年在自然雜志上發(fā)表了中子可能存在的論文,查德威克發(fā)現(xiàn)中子，不僅改變了當(dāng)時(shí)人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)還為研究和變革原子核提供了一種有力的手段，這促進(jìn)了核裂變工作的發(fā)展以及原子能的利用。由于這一重要發(fā)現(xiàn)，查德威克獲得了1935年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),3．核磁矩的發(fā)現(xiàn),在第七屆索爾維會(huì)議上，漢堡大學(xué)的斯特恩、依斯特曼、弗里施介紹了他們用氫分子束的斯特恩－革拉赫實(shí)驗(yàn)成功測(cè)定了氫核的磁矩,布洛赫珀塞爾FELIXBLOCH,19051983EDWARDPURCELL,191219971952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)加利福尼亞斯坦福大學(xué)的布洛赫和美國(guó)馬薩諸塞州坎伯利基哈佛大學(xué)的珀塞爾以表彰他們發(fā)現(xiàn)了核磁精密測(cè)量的新方法及由此所作的發(fā)現(xiàn)。,由布洛赫和珀塞爾所創(chuàng)立的核磁共振技術(shù)發(fā)展非常迅速。先后有80多種樣品核的磁矩都由這種方法測(cè)出。核磁共振方法在核物理研究、有機(jī)化合物的鑒定、未知化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定、動(dòng)物和人體組織的檢測(cè)等方而都有重要應(yīng)用。核磁共振已成為波譜學(xué)的一個(gè)重要分支。由于布洛赫與泊塞爾所發(fā)現(xiàn)的核磁共振法，他們共同分享了1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),波譜學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)實(shí)驗(yàn)31核磁共振實(shí)驗(yàn)32電子自旋共振實(shí)驗(yàn)33光泵磁共振實(shí)驗(yàn)34鐵磁共振,七、傳感及測(cè)量技術(shù),傳感器（SENSOR,TRANSDUCER）是完成信息拾取、傳輸和轉(zhuǎn)換的器件。光纖傳感器（OPTICALFIBERSENSOR）則是以光纖為功能材料的傳感器。經(jīng)典的傳感器是將非電量轉(zhuǎn)換為電量，而光纖傳感器則

簡(jiǎn)介：點(diǎn)擊查看更多高中物理 第十七章波粒二象性第一節(jié)物理學(xué)的新紀(jì)元能量量子化教學(xué)課件 新人教版選修3-5精彩內(nèi)容。

簡(jiǎn)介：第四單元近代以來(lái)世界的科學(xué)發(fā)展歷程,科學(xué)勃興進(jìn)展輝煌,轉(zhuǎn)化生產(chǎn)科技革命,文藝復(fù)興思想解放,,,經(jīng)典力學(xué)、相對(duì)論和量子論、進(jìn)化論,三次科技革命,科技?xì)v程,,第11課物理學(xué)的重大進(jìn)展,這四個(gè)人分別是誰(shuí)對(duì)物理學(xué)作出了什么貢獻(xiàn),伽利略（15641642）,意大利的物理學(xué)家和天文學(xué)家。自幼聰明好學(xué)，遇事好尋根問(wèn)底。從不迷信教會(huì)權(quán)威或盲從他人。,提出日心說(shuō)，否定亞里士多德的地心說(shuō)，掀起天文學(xué)的革命，從根本上動(dòng)搖了宗教神學(xué)的理論基礎(chǔ)。,信奉“日心說(shuō)”的布魯諾15481600被教會(huì)以火刑處死。,哥白尼（14731543）,結(jié)合時(shí)代背景，分析為什么從16世紀(jì)開(kāi)始，西歐社會(huì)出現(xiàn)了一大批敢于發(fā)表見(jiàn)解，挑戰(zhàn)教會(huì)權(quán)威的學(xué)者,,文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的興起,西歐資本主義的興起,古希臘科學(xué)家亞里士多德,物理學(xué)的曲折發(fā)展,“落體的速度與重量成正比”,,,伽利略用什么辦法推翻亞里士多德的學(xué)說(shuō),有人記載伽利略曾在意大利比薩斜塔上作過(guò)自由落體的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果兩個(gè)重量相差10倍的球同時(shí)落地，證明了亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。,“兩個(gè)鐵球同時(shí)落地”,,伽利略用什么辦法推翻亞里士多德的學(xué)說(shuō),通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)；,,這種科學(xué)探究方式還為伽利略帶來(lái)了什么學(xué)術(shù)成就伽利略對(duì)歷史發(fā)展產(chǎn)生了什么影響,發(fā)現(xiàn)了自由落體等物理學(xué)定律。在天文學(xué)領(lǐng)域里取得了一系列成就；（成就）,改變了人們認(rèn)識(shí)世界的方法，開(kāi)創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)，為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。（意義）,牛頓（16431727）,英國(guó)著名的科學(xué)家，在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)等方面都作出了卓越貢獻(xiàn)。他曾長(zhǎng)期擔(dān)任英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，還擔(dān)任過(guò)英國(guó)議會(huì)議員，被授予爵士稱號(hào)。,牛頓安葬之處威斯敏斯特大教堂,,身前身后，牛頓為什么總贏得掌聲不斷、鮮花無(wú)數(shù),物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)三大定律；萬(wàn)有引力定律。形成了以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的經(jīng)典力學(xué)體系。代表作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理（成就）,二、經(jīng)典力學(xué)的建立──牛頓,2、顯著特征,3、意義,1、成就,提出物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)三大定律；萬(wàn)有引力定律代表作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理,注重實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)化,形成了以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的經(jīng)典力學(xué)體系。,,海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn),經(jīng)典力學(xué)與中世紀(jì)的自然觀和方法論相比，最顯著的特征是①注重實(shí)驗(yàn)②數(shù)學(xué)化③體現(xiàn)微觀世界④經(jīng)驗(yàn)法A①②B①③C②③D①②④,A,愛(ài)因斯坦（18791955）,20世紀(jì)最后一期時(shí)代周刊評(píng)選出“世紀(jì)人物”，這樣稱一位偉人天才，政治難民，人道主義者，原子和宇宙謎的開(kāi)啟者，以其最偉大的思想和無(wú)與倫比的形象獨(dú)占鰲頭。,作為思想家的愛(ài)因斯坦，他是窺見(jiàn)人間秘密的人。作為科學(xué)家的愛(ài)因斯坦，他是窺見(jiàn)上帝秘密的人；,1955年4月18日因主動(dòng)脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開(kāi)葬禮，不建墳?zāi)梗涣⒓o(jì)念碑。火化時(shí)按照他的書(shū)面遺囑免除所有花卉布置以及所有音樂(lè)典禮。骨灰撒在永遠(yuǎn)對(duì)人保密的地方，為的是不使任何地方成為圣地。遺囑執(zhí)行者用歌德悼念席勒的詩(shī)結(jié)束了那樸素的葬禮我們?nèi)极@益不淺，全世界都感謝他的教誨；那專屬他個(gè)人的東西，早已傳遍廣大人群。他像行將隕滅的彗星，光華四射，把無(wú)限的光芒同他的光芒永相連結(jié)。他的主治醫(yī)生賀維博士認(rèn)為如此偉大的大腦，應(yīng)該進(jìn)行研究，所以他便把愛(ài)因斯坦的大腦保留了下來(lái)，并切成200片帶走。但至今沒(méi)有結(jié)論。,三、相對(duì)論的創(chuàng)立,2、內(nèi)容狹義相對(duì)論廣義相對(duì)論,3、意義是重大革命；否定了發(fā)展了；推動(dòng)了,“物理學(xué)危機(jī)”,1背景,思考以牛頓的理論為代表的經(jīng)典物理學(xué)理論是不是就絕對(duì)正確、無(wú)所不能的呢,絕對(duì)時(shí)空觀,時(shí)間和空間,笑話有一次卓別林和愛(ài)因斯坦共同出席一次宴會(huì)都受到了熱鬧的歡迎，卓別林說(shuō)大家歡迎我是因?yàn)樗麄兌寄芾斫馕遥蠹覛g迎你是因?yàn)樗麄兌疾焕斫饽?說(shuō)明了相對(duì)論深?yuàn)W難懂，而且有悖于人們的日常生活,三、相對(duì)論的創(chuàng)立,2、內(nèi)容狹義相對(duì)論廣義相對(duì)論,“物理學(xué)危機(jī)”,1背景,3、意義是重大革命否定了發(fā)展了推動(dòng)了,愛(ài)因斯坦說(shuō)，在牛頓時(shí)代，牛頓的道路是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路；牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍然指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。請(qǐng)回答①“牛頓時(shí)代”在物理學(xué)上指什么時(shí)代②有人認(rèn)為相對(duì)論出現(xiàn)后，牛頓在歷史上的光輝完全被抹掉，愛(ài)因斯坦相對(duì)論是對(duì)牛頓力學(xué)的否定，對(duì)嗎,愛(ài)因斯坦的相對(duì)論只否定了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，沒(méi)有否定整個(gè)牛頓經(jīng)典力學(xué)。牛頓力學(xué)是相對(duì)論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個(gè)特例。相對(duì)論發(fā)展了牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)是整個(gè)力學(xué)的基礎(chǔ)，牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。,物理學(xué)思想,絕對(duì)時(shí)空觀,物理學(xué)發(fā)展到新高度,牛頓力學(xué),,廣義相對(duì)論認(rèn)為，物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場(chǎng)強(qiáng)度。廣義相對(duì)論第一次闡述了四維時(shí)空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想。,19世紀(jì)經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到巔峰狀態(tài)，在人們心目中，經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)達(dá)到近乎完美的程度。這時(shí)，年輕的普朗克和他的老師發(fā)生了一段對(duì)話普朗克“老師，我準(zhǔn)備把我的一生都獻(xiàn)給物理學(xué)”老師“年輕人，物理學(xué)是一門(mén)已經(jīng)完成了的學(xué)科，不會(huì)再有多大的發(fā)展，把一生都獻(xiàn)給這門(mén)學(xué)科，太可惜了?！?對(duì)話,,老師的預(yù)言正確嗎,四、量子論的誕生與發(fā)展,1、主要內(nèi)容,愛(ài)因斯坦解釋光電效應(yīng)波爾提出量子理論,1900年，德國(guó)普朗克提出量子假說(shuō),2、意義和相對(duì)論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)；標(biāo)志著人類對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始從宏觀世界深入到了微觀世界；為現(xiàn)代自然科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)革命提供了重要的理論基礎(chǔ)。,物理學(xué)發(fā)展的過(guò)程,,課堂練習(xí),（1）愛(ài)因斯坦相對(duì)論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一場(chǎng)重大革命，主要是因?yàn)棰俜穸私?jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀②揭示了時(shí)間、空間并非絕對(duì)不變的本質(zhì)屬性③打破了經(jīng)典力學(xué)體系的局限性④使人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)開(kāi)始從宏觀世界深入到微觀世界A、①②③B、②③④C、①③④D、①②④,,（2）現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)是A、牛頓力學(xué)B、相對(duì)論C、量子假說(shuō)D、量子理論、相對(duì)論,,（3）海王星的發(fā)現(xiàn)是根據(jù)A、哥白尼日心說(shuō)的推算B、牛頓理論的推測(cè)C、法拉第演說(shuō)計(jì)算D、愛(ài)因斯坦對(duì)時(shí)間、空間屬性的揭示,,（4）下列表述不正確的是A、牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)B、經(jīng)典物理學(xué)所適用的主要是日常生活中的物理現(xiàn)象C、相對(duì)論的提出證明經(jīng)典的物理學(xué)是完全錯(cuò)誤的D、量子理論使人類對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)步,,5下列物理學(xué)成就取得的先后順序排列正確的是①落體定律②萬(wàn)有引力定律③狹義相對(duì)論④量子論A①②③④B①③②④C②①④③D①②④③,D,

簡(jiǎn)介：第九章第二節(jié)液體,一、液體的微觀結(jié)構(gòu),1．液體的性質(zhì),2、液體的微觀結(jié)構(gòu),介于氣體和固體之間，具有一定的體積，不易壓縮，沒(méi)有一定的形狀，具有流動(dòng)性，液體表現(xiàn)出各向同性．,液體分子的排列更接近于固體，液體中的分子密集在一起，相互作用力大，但比固體小，主要表現(xiàn)為在平衡位置附近做微小振動(dòng)，沒(méi)有長(zhǎng)期固定的平衡位置，液體分子可以在液體中移動(dòng)，并且各向同性。,3、非晶體的微觀結(jié)構(gòu)與液體相似，只能晶體才能叫做真正的固體。,二、液體的表面張力,二、液體的表面張力,液體表面分子的作用力表現(xiàn)為引力，作用是使液體表面繃緊,三、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn),1、浸潤(rùn)一種液體會(huì)潤(rùn)濕某種固體并附著在固體表面上。,2、不浸潤(rùn)一種液體不會(huì)潤(rùn)濕某種固體也不會(huì)附著在固體表面上。,3、是否浸潤(rùn)與液體和固體的性質(zhì)有關(guān)。,例水銀不浸潤(rùn)玻璃，而水銀能浸潤(rùn)鉛,4、浸潤(rùn)是分子作用力的表現(xiàn)。,附著層當(dāng)液體與固體接觸時(shí)，接觸位置形成一個(gè)液體薄層。,四、毛細(xì)現(xiàn)象,浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象。,材料相同時(shí)，管的內(nèi)徑越細(xì)，液體所能上升（下降）的高度越高。,五、液晶,許多有機(jī)化合物像液體一樣具有流動(dòng)性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性。,（1988年奧地利的植物學(xué)家賴尼策爾）,1964年美國(guó)無(wú)線公司發(fā)現(xiàn)了液晶的多種光學(xué)效應(yīng)，由此開(kāi)始了液晶在顯示器方面的應(yīng)用。,

簡(jiǎn)介：實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí),實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動(dòng),實(shí)驗(yàn)器材,,實(shí)驗(yàn)器材斜槽、小球、木板、白紙（可先畫(huà)上坐標(biāo)格）、圖釘、鉛垂線、直尺、三角板、鉛筆等。,鐵架臺(tái),斜槽,木板,白紙,小球,鉛垂線,實(shí)驗(yàn)步驟,,①安裝調(diào)整斜槽用圖釘把白紙釘在豎直板上,在木板的左上角固定斜槽,并使其末端保持水平,②調(diào)整木板用懸掛在槽口的鉛垂線把木板調(diào)整到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直面平行且靠近,固定好木板,③確定坐標(biāo)軸把小球放在槽口處,用鉛筆記下小球在槽口時(shí)球心在木板上的水平投影點(diǎn)O,O即為坐標(biāo)原點(diǎn),再利用鉛垂線在紙上畫(huà)出通過(guò)O點(diǎn)的豎直線,即Y軸,④確定小球釋放點(diǎn)選擇一個(gè)小球在斜槽上合適的位置由靜止釋放,使小球運(yùn)動(dòng)軌跡大致經(jīng)過(guò)白紙的右下角,⑤描繪運(yùn)動(dòng)軌跡把筆尖放在小球可能經(jīng)過(guò)的位置上,如果小球運(yùn)動(dòng)中碰到筆尖,用鉛筆在該位置畫(huà)上一點(diǎn),用同樣的方法,從同一位置釋放小球,在小球運(yùn)動(dòng)路線上描下若干點(diǎn),注意事項(xiàng),1、應(yīng)保持斜槽末端的切線水平，釘有坐標(biāo)紙的木板豎直，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近坐標(biāo)紙但不接觸；,2、小球每次必須從斜槽上同一位置無(wú)初速度滾下，在斜槽上釋放小球的高度應(yīng)適當(dāng)，使小球以合適的水平初速度拋出，其軌跡在坐標(biāo)紙的左上角到右下角間分布，從而減小測(cè)量誤差；,3、坐標(biāo)原點(diǎn)（小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)）不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時(shí)球心在木板上的水平投影點(diǎn)。,,,O,O′,坐標(biāo)原點(diǎn)（平拋起點(diǎn)）,,研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),,,,,,X,Y,X,Y,已知原點(diǎn)求V0,,,X,Y,,沒(méi)有記住原點(diǎn)V0如何求,,,,,X1,X2,Y1,Y2,例1、某同學(xué)做平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎末定好原點(diǎn)，只畫(huà)了豎直線，而且只描出了平拋物體的后一部分軌跡，問(wèn)如何測(cè)出物體的初速度V0（1）簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)方法。（2）實(shí)驗(yàn)中需要的測(cè)量工具是＿＿＿。需要測(cè)出的物理量是＿＿＿。（3）用測(cè)量出的物理量表示測(cè)量的結(jié)果V0＝＿＿＿＿＿。,（2003上海）質(zhì)量為M的飛機(jī)以水平速度V0飛主跑道后逐漸上升，若飛機(jī)在此過(guò)程中水平速度保持不變，同時(shí)受到重力和豎直向上的恒力升力（升力由其他力提供，不含重力），如圖，今測(cè)得當(dāng)飛機(jī)在水平方向的位移為L(zhǎng)時(shí)，它的上升離度為H，求（1）飛機(jī)受到的升力大小。（2）從起飛到上升至H離度的過(guò)程中升力所的功及在離度H處飛機(jī)的動(dòng)能。,實(shí)驗(yàn)探究功與物體速度變化的關(guān)系,木板、小車、橡皮筋若干）、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、釘子2枚,探究的器材,參考實(shí)驗(yàn)步驟,1、按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材，把木板稍微傾斜，平衡阻力2、先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，把橡皮筋拉長(zhǎng)到一定的位置，理好紙帶，接通電源，釋放小車。3、換用紙帶，改用2條、3條同樣的橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保持每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同。4、由紙帶算出小車獲得的速度，把小車第一次獲得的功計(jì)為W，第2次，第3次計(jì)為2W，3W5、對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，大致判斷兩個(gè)量可能的關(guān)系，然后以W為縱坐標(biāo)，V，V2（或其它）為橫坐標(biāo)作圖。,探究的技巧,測(cè)量由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度V問(wèn)題如何測(cè)量小車的速度利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶問(wèn)題紙帶上打出的點(diǎn)并不都是均勻的，應(yīng)該采用那些點(diǎn)來(lái)計(jì)算小車的速度為什么取點(diǎn)跡清晰且間距均勻的部分,1、對(duì)橡皮筋做的功來(lái)說(shuō)，直接測(cè)量是有困難的，我們可以巧妙地避開(kāi)這個(gè)難題而不影響問(wèn)題的解決，只需要測(cè)出每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次的多少倍，使用的方法是（A、用同樣的力對(duì)小車做功，讓小車通過(guò)的距離依次是S、2S、3S進(jìn)行第1次、第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)物體做的功就是W、2W、3WB、讓小車通過(guò)相同的距離，第1次力為F、第2次力為2F、第3次力為3F實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)小車做的功就是W、2W、3WC、選用相同的橡皮筋，在實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保持一致，當(dāng)用1條、2條、3條同樣的橡皮筋進(jìn)行第1次、第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)物體做的功就是W、2W、3WD、利用彈簧秤測(cè)量對(duì)小車的拉力F，利用直尺測(cè)量小車在力作用下移動(dòng)的距離S，便可以求出每次實(shí)驗(yàn)中力對(duì)小車做的功，可控制為W、2W、3W,C,2、在本實(shí)驗(yàn)中，小車在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力作用，這樣，在小車沿木板滑行的過(guò)程中，除橡皮筋對(duì)其做功以外，還有阻力做功，這樣便會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中想到的辦法是，使木板略微傾斜，對(duì)于木板的傾斜程度，下面說(shuō)法正確的是（）A、木板只要稍微傾斜一些即可，沒(méi)有什么嚴(yán)格的要求B、木板的傾斜程度在理論上應(yīng)滿足下列條件即重力使物體沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車受到的阻力C、如果小車不受拉力時(shí)在滑行的木板上能做勻速運(yùn)動(dòng)，這木板的傾斜程度是符合要求的D、其實(shí)木板不傾斜，問(wèn)題也不大，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是存在誤差的,BC,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)器材,實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、重物、刻度尺、鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、學(xué)生電源等。,夾子,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,紙帶,重物,,,鐵架臺(tái),實(shí)驗(yàn)原理,在自由落體運(yùn)動(dòng)中，若物體下落高度H時(shí)的速度為V,則,4、選擇合適的紙帶，處理數(shù)據(jù)。,3、更換紙帶，重復(fù)幾次。,1、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，把紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔。,實(shí)驗(yàn)步驟,2、用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近。然后先接通電源，再松開(kāi)紙帶，讓重物自由下落。,注意事項(xiàng),1、安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力。,2、應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可可使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小。,3、選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑選第一、二點(diǎn)間距接近2MM的點(diǎn)跡清晰且各點(diǎn)呈一條直線的紙帶。,,問(wèn)題,如何測(cè)量物體的瞬時(shí)速度,VBVAAT,做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。,誤差分析,1、偶然誤差測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)會(huì)帶來(lái)誤差,2、系統(tǒng)誤差實(shí)驗(yàn)中重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力（主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力）做功，故動(dòng)能的增加量ΔEK必定稍小于勢(shì)能的減少量ΔEP。,圖象法處理數(shù)據(jù),,該圖象的斜率表示什么,為什么圖象通過(guò)原點(diǎn),

簡(jiǎn)介：高中物理學(xué)習(xí)方法總結(jié)有很多同學(xué)會(huì)問(wèn)“學(xué)習(xí)物理有沒(méi)有捷徑呢”答案應(yīng)該是沒(méi)有，學(xué)習(xí)是一件實(shí)實(shí)在在的事情，我們來(lái)不得半分含糊。雖然沒(méi)有捷徑，但科學(xué)的學(xué)習(xí)方法確是有的。我給大家介紹一種“62”學(xué)習(xí)法，所謂“62”學(xué)習(xí)法即在學(xué)習(xí)過(guò)程中嚴(yán)格貫徹“預(yù)習(xí)→上課→復(fù)習(xí)→作業(yè)→質(zhì)疑→小結(jié)”六個(gè)環(huán)節(jié)，另外對(duì)于每一章或一單元進(jìn)行學(xué)習(xí)前后還應(yīng)該有“計(jì)劃”和“系統(tǒng)”兩個(gè)環(huán)節(jié)。下面我們來(lái)看具體的分析。1預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)的第一個(gè)環(huán)節(jié)是預(yù)習(xí)。有的同學(xué)不注重聽(tīng)課前的這一環(huán)節(jié)，會(huì)說(shuō)我在初中從來(lái)就沒(méi)有這個(gè)習(xí)慣。這里我們需要注意，高中物理與初中有所不同，無(wú)論是從課程要求的程度，還是課堂的容量上，都需要我們?cè)谏险n之前對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)。在每次上課前，抽出一段時(shí)間沒(méi)有時(shí)間的限制，長(zhǎng)則20分鐘，短則課前的5、6分鐘，重要的是過(guò)程將知識(shí)預(yù)先瀏覽一下，一則可以幫助我們熟悉課上所要學(xué)習(xí)的知識(shí)，做好上課的知識(shí)準(zhǔn)備和心理準(zhǔn)備二則可以使我們明確課堂的重點(diǎn)，找出自己理解上的難點(diǎn)，從而做到有的放矢地去聽(tīng)課，有的同學(xué)感到聽(tīng)課十分吃力，原因就在于此。另外，還有更重要的一點(diǎn)就是預(yù)習(xí)可以培養(yǎng)鍛煉我們的自學(xué)能力和獨(dú)立思考能力要知道以后進(jìn)入大學(xué)深造或走上工作崗位，這些可是極其重要的。我們應(yīng)該逐漸養(yǎng)成預(yù)習(xí)的良好習(xí)慣。2上課上課是我們學(xué)習(xí)的中心環(huán)節(jié)。對(duì)此我準(zhǔn)備強(qiáng)調(diào)三個(gè)問(wèn)題1主動(dòng)聽(tīng)課。有人將我們的聽(tīng)課分成了三種類型即主動(dòng)型、自覺(jué)型和強(qiáng)制型。主動(dòng)型就是能夠根據(jù)老師講課的程序主動(dòng)自覺(jué)地思考，在理解基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行推理性的思維和接受自覺(jué)型則是能對(duì)老師講課的程序進(jìn)行思考，能基本接受講解的內(nèi)容和基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)難點(diǎn)和重點(diǎn)一般不能進(jìn)行自覺(jué)推理思維，要在老師的知道下才能完成這一過(guò)程而強(qiáng)制型則是指在課堂學(xué)習(xí)中，思維遲緩，推理滯留，必須在老師的不斷知道啟發(fā)下才能完成學(xué)習(xí)任務(wù)。那么，你屬于哪一種類型呢我說(shuō)，如果你屬于強(qiáng)制型，那你要試著改變自己，由強(qiáng)制型變?yōu)樽杂X(jué)型如果你是自覺(jué)型，那么你就要加強(qiáng)主動(dòng)意識(shí)，努力變成主動(dòng)型，畢竟“我們是學(xué)習(xí)的主人”總之，我們應(yīng)該以主動(dòng)的態(tài)度去聽(tīng)講，積極地進(jìn)行思考，努力參與到老師的課堂教學(xué)中去。2注意課堂要點(diǎn)。要聽(tīng)好課，我們應(yīng)善于抓課堂的要點(diǎn)，這主要是指重點(diǎn)和難點(diǎn)兩個(gè)方面。心理學(xué)研究表明，我們聽(tīng)課注意力集中的時(shí)間一般在20分鐘左右，要想一節(jié)課幾十分鐘內(nèi)都保持精力高度集中是不可能的，所以我們應(yīng)將這有限的集中注意時(shí)間用到“刀刃”上。在以上幾個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)中，我們必然會(huì)產(chǎn)生疑難問(wèn)題和解題錯(cuò)誤。及時(shí)消滅這些“學(xué)習(xí)中的攔路虎”對(duì)我們的學(xué)習(xí)有著重要的影響。有的同學(xué)不注意及時(shí)解決學(xué)習(xí)過(guò)程中的疑難問(wèn)題，對(duì)錯(cuò)誤也不及時(shí)糾正，其結(jié)果是越積越多，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)無(wú)法有效地進(jìn)行下去。對(duì)于疑難問(wèn)題，我們應(yīng)該及時(shí)想辦法如請(qǐng)教同學(xué)、老師或翻閱資料等解決，對(duì)錯(cuò)題則應(yīng)該注意分析錯(cuò)誤原因，搞清究竟是概念混淆致錯(cuò)還是計(jì)算粗心致錯(cuò)，是套用公式致錯(cuò)還是題意理解不清致錯(cuò)等等。另外，我們還應(yīng)該通過(guò)思考，逐步培養(yǎng)自己善于針對(duì)所學(xué)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題。在這里，我建議每位同學(xué)都準(zhǔn)備一個(gè)“疑難、錯(cuò)題本”，專門(mén)記錄收集自己的疑難問(wèn)題和典型錯(cuò)誤，這也可以為我們今后對(duì)知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)提供有效的素材。6小結(jié)學(xué)習(xí)的最后一個(gè)是對(duì)所學(xué)知識(shí)的小結(jié)。小結(jié)的常用方法是列概括提綱，將當(dāng)天所學(xué)的知識(shí)要點(diǎn)以提綱的形式列出，這樣可以使零散的知識(shí)形成清晰的脈絡(luò)，使我們對(duì)它的理解更為深入，掌握起來(lái)更為系統(tǒng)。以上六個(gè)環(huán)節(jié)是學(xué)習(xí)新課的基本進(jìn)程，它們環(huán)環(huán)相扣，每一環(huán)都十分重要，缺少其中任何一環(huán)，都會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)的進(jìn)程產(chǎn)生不良影響。在這六個(gè)環(huán)節(jié)之外，我們?cè)趯W(xué)習(xí)每一章前后，還應(yīng)該有“計(jì)劃”和“系統(tǒng)”兩個(gè)環(huán)節(jié)，即在學(xué)習(xí)每一章前，我們應(yīng)對(duì)這一章內(nèi)容進(jìn)行預(yù)覽，根據(jù)要學(xué)習(xí)的內(nèi)容制訂一個(gè)學(xué)習(xí)計(jì)劃，正所謂“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢”。此外，在學(xué)完每一章后，我們就應(yīng)該對(duì)這一章進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，常用的方法是畫(huà)該章的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，它可以使我們對(duì)該章的知識(shí)有一系統(tǒng)的了解，讓我們從“宏觀”的角度來(lái)重新認(rèn)識(shí)該章，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)掌握的“升華”。當(dāng)然，對(duì)于學(xué)有余力的同學(xué)，我們還應(yīng)該再多一個(gè)“知識(shí)拓展”的環(huán)節(jié)。完成基本的學(xué)習(xí)任務(wù)，我們可以再參考一些參考書(shū)、課外資料，以開(kāi)闊我們的視野。對(duì)此，在這里我們不再贅述。其實(shí)對(duì)于上面我們所說(shuō)的這些，每一位同學(xué)以前都有所了解，現(xiàn)在我們提出來(lái)進(jìn)行分析目的就在于引起同學(xué)們的重視。只要我們能嚴(yán)格落實(shí)學(xué)習(xí)進(jìn)程的這幾個(gè)環(huán)節(jié)，將學(xué)習(xí)踏踏實(shí)實(shí)地對(duì)待，相信每位同學(xué)都會(huì)有一個(gè)好的成績(jī)學(xué)好高一物理的訣竅三個(gè)“多一點(diǎn)”多理解，就是緊緊抓住預(yù)習(xí)、聽(tīng)課和復(fù)習(xí)，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行多層次、多角度地理解。預(yù)習(xí)可分為粗讀和精讀。先粗略看一下所要學(xué)的內(nèi)容，對(duì)重要的部分以小標(biāo)題的方式加以圈注。接著便仔細(xì)閱讀圈注部分，進(jìn)行深入理解，即精讀。上課時(shí)可有目的地聽(tīng)老師講解難點(diǎn)，解答疑問(wèn)。這樣便對(duì)知識(shí)理解得較全面、透徹。課后進(jìn)行復(fù)習(xí)，除了對(duì)公式定理進(jìn)行理解記憶，還要深入理解老師的講課思路，理解解題的“中心思路”，即抓住例題的知識(shí)點(diǎn)對(duì)癥下藥，應(yīng)用什么定理的公式，使其條理化、程序化。多練習(xí)，既指鞏固知識(shí)的練習(xí)，也指心理素質(zhì)的“練習(xí)”。鞏固知識(shí)的練習(xí)不光是指要認(rèn)真完成課內(nèi)習(xí)題，還要完成一定量的課外練習(xí)。但單純的“題海戰(zhàn)術(shù)”是不可取的，應(yīng)該

簡(jiǎn)介：優(yōu)質(zhì)文檔優(yōu)質(zhì)文檔江蘇省南京三中（六中校區(qū)）江蘇省南京三中（六中校區(qū)）2011201220112012學(xué)年高中物理下學(xué)期學(xué)案學(xué)年高中物理下學(xué)期學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解物理學(xué)中動(dòng)量概念的建立過(guò)程；2了解動(dòng)量和動(dòng)量的變化量及其矢量性，會(huì)正確計(jì)算做一維運(yùn)動(dòng)的物體的動(dòng)量的變化；3理解沖量概念，理解動(dòng)量定理及其表達(dá)式；4能夠利用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題；5理解動(dòng)量與動(dòng)能、動(dòng)量定理與動(dòng)能定理的區(qū)別?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】動(dòng)量和動(dòng)能定理【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】動(dòng)量的變化的計(jì)算和動(dòng)能定理的應(yīng)用【學(xué)習(xí)過(guò)程】【學(xué)習(xí)過(guò)程】第一課時(shí)第一課時(shí)一、動(dòng)量【自主預(yù)習(xí)】【自主預(yù)習(xí)】1、定義物體的_________和________的乘積。2、定義式P____________。3、單位___________。4、方向動(dòng)量是矢量，方向與___________的方向相同，因此動(dòng)量的運(yùn)算服從_____________法則。5、動(dòng)量的變化量（1）定義物體在某段時(shí)間內(nèi)________與_________的矢量差（也是矢量）。（2）公式P_______________（矢量式）。（3）方向與速度變化量的方向相同，（4）同一直線上動(dòng)量變化的計(jì)算選定一個(gè)正方向，與正方向同向的動(dòng)量取正值，與正方向反向的動(dòng)量取負(fù)值，從而將矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。計(jì)算結(jié)果中的正負(fù)號(hào)僅代表_________，不代表_________?！咎骄恳弧恳粋€(gè)質(zhì)量是01KG的鋼球，以6MS的速度水平向右運(yùn)動(dòng)，碰到一個(gè)堅(jiān)硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6MS的速度水平向左運(yùn)動(dòng)，碰撞前后鋼球的動(dòng)量有沒(méi)有變化變化了多少思考1動(dòng)量是過(guò)程量還是狀態(tài)量2“動(dòng)量的變化量”與“動(dòng)量”有什么聯(lián)系與區(qū)別3動(dòng)量和動(dòng)能有何區(qū)別反饋題解答以下三個(gè)小題，你將知道動(dòng)量和動(dòng)能的區(qū)別了（1）質(zhì)量為2KG的物體，速度由3MS增大為6MS，它的動(dòng)量和動(dòng)能各增大為原來(lái)的幾倍（2）質(zhì)量為2KG的物體，速度由向東的3MS變?yōu)橄蛭鞯?MS，它的動(dòng)量和動(dòng)能是否變化了如果變化了，變化量各是多少（3）A物體質(zhì)量是2KG，速度是3MS，方向向東；B物體質(zhì)量是3KG，速度是4MS，方向向西。它們的動(dòng)量的矢量和是多少它們的動(dòng)能之和是多少優(yōu)質(zhì)文檔優(yōu)質(zhì)文檔應(yīng)用從教材P8（1）、（2）兩式和本例題，我們能得到什么樣的啟示這對(duì)我們生產(chǎn)生活有什么意義回答問(wèn)題1玻璃杯落在水泥地面會(huì)破碎，落在地毯上不會(huì)破碎，怎樣解釋這個(gè)想象2體操運(yùn)動(dòng)員在落地時(shí)總要屈腿，這是為什么【課后檢測(cè)】【課后檢測(cè)】1關(guān)于動(dòng)量的概念，以下說(shuō)法中正確的是A速度大的物體動(dòng)量一定大B質(zhì)量大的物體動(dòng)量一定大C兩個(gè)物體的質(zhì)量相等，速度大小也相等，則它們的動(dòng)量一定相等D兩個(gè)物體的速度相等，那么質(zhì)量大的物體動(dòng)量一定大2下列說(shuō)法中不正確的是（）A物體的動(dòng)量改變，則合外力一定對(duì)物體做了功；B物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，其動(dòng)量一定改變；C物體的動(dòng)量發(fā)生改變，其動(dòng)能一定發(fā)生改變D物體的動(dòng)能改變，其動(dòng)量一定發(fā)生改變。3關(guān)于沖量和動(dòng)量，下列說(shuō)法正確的是（）A沖量是反映力的作用時(shí)間累積效果的物理量B動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量C沖量是物理量變化的原因D沖量方向與動(dòng)量方向一致4某物體受到－2NS的沖量作用，則（）A物體原來(lái)動(dòng)量方向一定與這個(gè)沖量的方向相反B物體的末動(dòng)量一定是負(fù)值C物體的動(dòng)量一定減少D物體的動(dòng)量增量一定與規(guī)定的正方向相反5質(zhì)量是60KG的建筑工人，不慎從高空跌下，由于彈性安全帶的保護(hù)作用，最后使人懸掛在空中已知彈性安全帶緩沖時(shí)間為12S，安全帶伸直后長(zhǎng)5M，求安全帶所受的平均沖力（G10M／S2）6一質(zhì)量為M02KG的皮球從高H08M處自由落下，與地面相碰后反彈的最大高度為H045M，則球與地面接觸這段時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化為多少7質(zhì)量為M的小球，從沙坑上方自由下落，經(jīng)過(guò)時(shí)間T1到達(dá)沙坑表面，又經(jīng)過(guò)時(shí)間T2停在沙坑里。求⑴沙對(duì)小球的平均阻力F；⑵小球在沙坑里下落過(guò)程所受的總沖量I。

簡(jiǎn)介：優(yōu)質(zhì)文檔優(yōu)質(zhì)文檔波粒二象性波粒二象性1能量量子化物理學(xué)的新紀(jì)元知識(shí)點(diǎn)黑體與黑體輻射1熱輻射1定義我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫熱輻射。2特點(diǎn)熱輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體的溫度而有所不同。2黑體1定義在熱輻射的同時(shí)，物體表面還會(huì)吸收和反射外界射來(lái)的電磁波。如果一些物體能夠完全吸收投射到其表面的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。2黑體輻射特點(diǎn)黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布與黑體的溫度有關(guān)。注意一般物體的熱輻射除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)。知識(shí)點(diǎn)二黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加；另方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)三能量子1能量子帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，只能是輻射或吸收某個(gè)最小能量值的整數(shù)倍，這個(gè)不可再分的最小能量值E叫做能量子。2大小EHΝ。其中Ν是電磁波的頻率，H稱為普朗克常量，H6626X1034JS般H663X1034JS。拓展點(diǎn)一對(duì)熱輻射的理解1在任何溫度下，任何物體都會(huì)發(fā)射電磁波，并且其輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體的溫度而有所不同，這是熱輻射的一種特性。在室溫下，大多數(shù)物體輻射不可見(jiàn)的紅外光；但當(dāng)物體被加熱到5000C左右時(shí)，開(kāi)始發(fā)出暗紅色的可見(jiàn)光。隨著溫度的不斷上升，輝光逐漸亮起來(lái)，而且波長(zhǎng)較短的輻射越來(lái)越多，大約在15000C時(shí)變成明亮的白熾光。這說(shuō)明同一物體在一定溫度下所輻射的能量在不同光譜區(qū)域的分布是不均勻的，而且溫度越高光譜中與能量最大的輻射相對(duì)應(yīng)的頻率也最高。2在一定溫度下，不同物體所輻射的光譜成分有顯著的不同。例如，將鋼加熱到約800℃時(shí)，就可觀察到明亮的紅色光，但在同一溫度下，熔化的水晶卻不輻射可見(jiàn)光。注意熱輻射不需要高溫，任何溫度下物體都會(huì)發(fā)出一定的熱輻射，只是溫度低時(shí)輻射弱，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)。什么樣的物體可以看做黑體1黑體是一個(gè)理想化的物理模型。2如圖所示，如果在一個(gè)空腔壁上開(kāi)個(gè)很小的優(yōu)質(zhì)文檔優(yōu)質(zhì)文檔孔，那么射人小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會(huì)發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出。這個(gè)空腔近似看成一個(gè)絕對(duì)黑體。注意黑體看上去不一定是黑色的，有些可看做黑體的物體由于自身有較強(qiáng)的輻射，看起來(lái)還會(huì)很明亮。如煉鋼爐口上的小孔。拓展點(diǎn)三普朗克能量量子化假說(shuō)1如圖所示，假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果“令人滿意地相符”，圖中小圓點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)值，曲線是根據(jù)普朗克公式作出的。2能量子假說(shuō)的意義普朗克的能量子假說(shuō)，使人類對(duì)微觀世界的本質(zhì)有了全新的認(rèn)識(shí)，對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。普朗克常量H是自然界最基本的常量之一，它體現(xiàn)了微觀世界的基本特征，架起了電磁波的波動(dòng)性與粒子性的橋梁。注意物體在發(fā)射或接收能量的時(shí)候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過(guò)渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個(gè)中間狀態(tài)。

簡(jiǎn)介：優(yōu)質(zhì)文檔優(yōu)質(zhì)文檔高二物理選修高二物理選修3535能量量子化能量量子化物理學(xué)的新紀(jì)元物理學(xué)的新紀(jì)元★新課標(biāo)要求新課標(biāo)要求（一）知識(shí)與技能（一）知識(shí)與技能1了解什么是熱輻射及熱輻射的特性，了解黑體與黑體輻射2了解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，了解黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系3了解能量子的概念（二）過(guò)程與方法（二）過(guò)程與方法了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象。比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn)。體會(huì)量子論的建立深化了人們對(duì)于物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂(lè)于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅?！锝虒W(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)能量子的概念★教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律★教學(xué)方法教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流?！锝虒W(xué)用具教學(xué)用具投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備★課時(shí)安排課時(shí)安排1課時(shí)★教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程（一）引入新課（一）引入新課教師介紹能量量子化發(fā)現(xiàn)的背景（多媒體投影，見(jiàn)課件。）19世紀(jì)末頁(yè)，牛頓定律在各個(gè)領(lǐng)域里都取得了很大的成功在機(jī)械運(yùn)動(dòng)方面不用說(shuō)，在分子物理方面，成功地解釋了溫度、壓強(qiáng)、氣體的內(nèi)能。在電磁學(xué)方面，建立了一個(gè)能推斷一切電磁現(xiàn)象的MAXWELL方程。另外還找到了力、電、光、聲等都遵循的規(guī)律能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。當(dāng)時(shí)許多物理學(xué)家都沉醉于這些成績(jī)和勝利之中。他們認(rèn)為物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展優(yōu)質(zhì)文檔優(yōu)質(zhì)文檔概念能全部吸收各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體，稱為絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。教師課件展示黑體模型。不透明的材料制成帶小孔的的空腔，可近似看作黑體。如圖所示。研究黑體輻射的規(guī)律是了解一般物體熱輻射性質(zhì)的基礎(chǔ)。2黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律”，接合課件展示，講解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。如圖所示。黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加，另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。教師提出問(wèn)題，設(shè)置疑問(wèn)。怎樣解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律呢在新的理論誕生之前，人們很自然地要依據(jù)熱力學(xué)和電磁學(xué)規(guī)律來(lái)解釋。德國(guó)物理學(xué)家維恩和英國(guó)物理學(xué)家瑞利分別提出了輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的理論公式。結(jié)果導(dǎo)致理論與實(shí)驗(yàn)規(guī)律不符，甚至得出了非常荒謬的結(jié)論，當(dāng)時(shí)被稱為“紫外災(zāi)難”。課件展示瑞利金斯線。見(jiàn)課件。3能量子超越牛頓的發(fā)現(xiàn)能量子超越牛頓的發(fā)現(xiàn)教師利用已有的理論解釋黑體輻射的規(guī)律，導(dǎo)致了荒謬的結(jié)果。必然會(huì)促使人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)新的理論。這就是能量子概念。1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出能量量子化假說(shuō)輻射黑體分子、原子的振動(dòng)可看作諧振子，這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能。但是這些諧振子只能處于某些分立的狀態(tài)，在黑體模型0123456ΜM1700K1500KΛ1300K1100K0TE實(shí)驗(yàn)結(jié)果

簡(jiǎn)介：聯(lián)系聯(lián)系QQ1165557537QQ11655575372答案C3如果兩個(gè)偏振片堆疊在一起，且偏振化方向的夾角為600，假設(shè)二者對(duì)光無(wú)吸收，光強(qiáng)為I0的自然光垂直人射到偏振片上，則出射光強(qiáng)為（A）。4兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直人射其上時(shí)沒(méi)有光線通過(guò)，當(dāng)其中一偏振片慢慢移動(dòng)1800時(shí)，透射光強(qiáng)度發(fā)生的變化是（B）。A光強(qiáng)單調(diào)增加B光強(qiáng)先增加，后又減小至零C光強(qiáng)先增加，后又減，再增加D光強(qiáng)先增加，后又減，再增加，最后減小為零5如圖2一3一5所示，一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃，設(shè)入射角等于布儒斯特角I。，則在界面2的反射光C。

簡(jiǎn)介：聯(lián)系聯(lián)系QQ1165557537第三節(jié)機(jī)械波一、基本內(nèi)容（一）機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播1、產(chǎn)生機(jī)械波的條件（1）波源產(chǎn)生振動(dòng)。（2）彈性媒質(zhì)傳播振動(dòng)。2、波的傳播由彈性介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，帶動(dòng)相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，由此，振動(dòng)狀態(tài)傳播開(kāi)去，形成波。需注意的是（1）波動(dòng)中每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)均在其平衡位置附近振動(dòng)，不“隨波逐流”，傳播的是振動(dòng)狀態(tài)。（2）介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向是兩個(gè)不同的概念，兩者方向不一定一致。（3）介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是波源振動(dòng)的重復(fù)，在波的傳播方向上，質(zhì)點(diǎn)的相位依次比波源落后。3、波的分類（1）根據(jù)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向之間的關(guān)系分為縱波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向平行。橫波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。（2）按波陣面的形狀分為平面波和球面波。（二）描述波的物理量及其相互聯(lián)系1、描述波動(dòng)的物理量分兩類（1）描述介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的物理量振幅、周期、頻率、初相、相位、位移、速度（振動(dòng)）和加速度等（2）描述波傳播的物理量波速U振動(dòng)狀態(tài)傳播的速度，又叫相速。它由媒質(zhì)的性質(zhì)決定，與波源情況無(wú)關(guān)。周期T一個(gè)完整的波通過(guò)波線上的一點(diǎn)所需的時(shí)間。顯然，也就是該點(diǎn)完成一次全振動(dòng)的時(shí)間，所以波的周期等于振動(dòng)周期。頻率（）單位時(shí)間通過(guò)波線上一點(diǎn)的完整的波形數(shù)目，即，波的頻率等于振動(dòng)頻率，由T1波源決定，和介質(zhì)無(wú)關(guān)。波長(zhǎng)波線上相鄰的振動(dòng)狀態(tài)相同的兩質(zhì)元間的距離。它由波源和媒質(zhì)共同決定。（三）平面簡(jiǎn)諧行波的表達(dá)式1、沿X軸正向傳播的平面簡(jiǎn)諧行波設(shè)O為波線上振動(dòng)規(guī)律已知的任一點(diǎn)不一定是波源取其為坐標(biāo)原點(diǎn)。無(wú)吸收均勻彈性介質(zhì)式中為介質(zhì)密度，DV為體元的體積體積元的總機(jī)械能（239）上式表明，體積元中的總能量隨時(shí)間做周期性變化，說(shuō)明任一體積元都在不斷的吸收和放出能量，它們是傳播能量的機(jī)構(gòu)。因此，波的傳播過(guò)程是能量傳播的一種形式。介質(zhì)中單位體積所儲(chǔ)存的能量稱為波的能量密度，即（2310）平均能量密度對(duì)時(shí)間取平均（2311）2、能流與能流密度平均能流單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一面積的平均能量稱為通過(guò)該面積的平均能流。也稱為波的功率，用表示P（2312）USWP能流密度波的強(qiáng)度通過(guò)垂直于波傳播方向的單位面積的平均能流稱為平均能流密度，通常稱為能流密度或波的強(qiáng)度。（2313）I注意波的能量和振動(dòng)能量的區(qū)別①波傳播過(guò)程中任一體積元的動(dòng)能和勢(shì)能隨時(shí)間同相變化，它們同時(shí)達(dá)到最大，同時(shí)達(dá)到最??；諧振系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能相位差，動(dòng)能達(dá)到最大時(shí)，勢(shì)能最小為零，勢(shì)能達(dá)到最大時(shí)，動(dòng)能最小為2零。②波的傳播過(guò)程中任一體積元的總能量隨時(shí)間做周期性的變化；而諧振系統(tǒng)的總能量是2KA21W一恒量。（五）惠更斯原理介質(zhì)中波傳到的各點(diǎn)都可看作是發(fā)射子波的波源點(diǎn)波源。在以后的任一時(shí)刻這些子波面的包絡(luò)面（包跡）就是該時(shí)刻的波陣面。（六）波的疊加原理、波的干涉、駐波1、波的疊加原理DTUXTATWTSIN12220UA2221USINDVDWDWDW222PKXTAUSINDVDWW222XTA

簡(jiǎn)介：聯(lián)系聯(lián)系QQ1165557537QQ1165557537三光的偏振1自然光和偏振光1幾個(gè)基本概念1偏振波的振動(dòng)方向在垂直于波的傳播方向的平面內(nèi)沿著一個(gè)固定方向的振動(dòng)稱為偏振它是橫波所具有的特性。2振動(dòng)面由波的振動(dòng)方向和波的傳播方向組成的平面稱為振動(dòng)面。3偏振面與振動(dòng)面垂直的面稱為偏振面在偏振面內(nèi)沒(méi)有波的振動(dòng)。2自然光光是電磁波是橫波。今以E矢量振動(dòng)表示光矢量振動(dòng)光振動(dòng)在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)。但是由于光源中大量原子發(fā)光彼此獨(dú)立和間歇性而且每個(gè)原子發(fā)出的光其光振動(dòng)E振動(dòng)在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)各方向的取向幾率相等所以形成光振動(dòng)E振動(dòng)在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)沿各個(gè)方向的強(qiáng)度相等振幅相等具有這種性質(zhì)的光稱為自然光如圖2412所示。自然光不具有偏振性所以是非偏振光?？蓪⒆匀还獾拿總€(gè)光振動(dòng)矢量正交分解為相互垂直的兩個(gè)方向的分振動(dòng)E然后各自相加這樣就把自然光分解為兩個(gè)互相垂直而振幅相等的光振動(dòng)以““表示垂直于紙面的光振動(dòng)以“I“表示在紙面內(nèi)的光振動(dòng)如圖2413所示。必須指出上述兩個(gè)相互垂直的光振動(dòng)之間沒(méi)有固定的位相關(guān)系。2布儒斯特定律當(dāng)入射角IO滿足時(shí)在分界面上反射光為光振動(dòng)垂直于入射面的全偏振光折射光仍為平行于入射面的光振動(dòng)較強(qiáng)的部分偏振光。入射角IO稱為布儒斯特角或起偏振角。式2423稱為布儒斯特定律。此時(shí)入射線與折射線相互垂直如圖2416B所示。若自然光以布儒斯特角入射到玻璃片堆它由折射率分別為N1和N2的兩種介質(zhì)交替疊置而成最終可獲得反射光為光振動(dòng)垂直于人射面的全偏振光和折射光為光振動(dòng)平行于人射面的全偏振光如圖2417所示。3偏振片的起偏和檢偏D起偏和檢偏的方法在透明薄膜或玻璃片上涂上一層具有吸收某一個(gè)方向光振動(dòng)的物質(zhì)例如硫酸金雞納霜或險(xiǎn)后就成為偏振片。偏振片只允許與上述某方向相垂直的光振動(dòng)通過(guò)這個(gè)允許通過(guò)的光振動(dòng)方向叫做偏振片的偏振化方向在圖上用符號(hào)““表示。自然光通過(guò)偏振片N后成為偏振光其光振動(dòng)方向與偏振片的偏振化方向一致如圖2418所示這時(shí)的偏振片N成為起偏振器為了檢查通過(guò)偏振片N的光是否為偏振光在偏振片N之后光的傳