簡介：蘭州大學“物理學科拔尖學生”培養(yǎng)方案蘭州大學“物理學科拔尖學生”培養(yǎng)方案一、培養(yǎng)定位與目標一、培養(yǎng)定位與目標為了貫徹實施人才強國戰(zhàn)略，進一步提高高等教育人才培養(yǎng)質量和我國基礎科學研究水平，培養(yǎng)一批具有國際一流水準的基礎學科領域拔尖人才，經教育部批準，蘭州大學從2011年開始實施“物理學科拔尖學生”培養(yǎng)計劃。為保證該計劃的順利實施，特制定本培養(yǎng)方案。二、基本要求二、基本要求入選本培養(yǎng)計劃的學生，應對科學研究和物理學科具有濃厚的興趣、基礎知識扎實、創(chuàng)新愿望強烈、心理素質良好、培養(yǎng)潛能突出，有望成長為物理學科研究領域的領軍人物，并逐步躋身國際一流科學家行列。三、培養(yǎng)方式三、培養(yǎng)方式第三學期，根據學生前兩學期的成績，在學生自愿的基礎上，從物理學基地學生中通過筆試和面試進行選拔。聘請學術造詣深厚、具有國際視野的相關學科知名專家學者擔任選拔小組成員。由院士、教育部長江學者特聘教授、國家杰出青年基金獲得者等牽頭，教育部跨（新）世紀優(yōu)秀人才、博士生導師等組成專業(yè)指表二公共基礎課學時學分分配表序號課程名稱學分學時開課學期1思想道德修養(yǎng)與法律基礎354（18）12信息技術基礎35413中國近現代史綱要236（18）24馬克思主義基本原理354（36）35毛澤東思想和中國特色社會主義理論體系概論6108（36）4，5（第4學期）6高等數學111981，27線性代數47228形勢與政策140169大學英語122161410體育414414表三表三專業(yè)基礎課學時學分分配表專業(yè)基礎課學時學分分配表序號課程名稱學分學時總數開課學期1力學47212分子物理學35423電磁學47224普通物理實驗122162、3、45光學47236理論力學47237數學物理方法59038原子物理學47249熱力學統計物理學472410量子力學472511電動力學4725

簡介：蘭州大學采購文件蘭州大學采購管理辦公室1蘭州大學物理學院物業(yè)服務采購項目蘭州大學物理學院物業(yè)服務采購項目競爭性磋商文件競爭性磋商文件項目編號項目編號LZU20180098FWCSLZU20180098FWCS標段標段1標段標段項目名稱蘭州大學物理學院物業(yè)服務采購項目項目名稱蘭州大學物理學院物業(yè)服務采購項目采購人蘭州大學采購人蘭州大學實施部門蘭州大學采購管理辦公室實施部門蘭州大學采購管理辦公室地址蘭州市城關區(qū)天水南路地址蘭州市城關區(qū)天水南路222222號時間時間20182018年1212月是否涉密（簽署意見并簽名）是否涉密（簽署意見并簽名）蘭州大學采購文件蘭州大學采購管理辦公室3蘭州大學采購項目投標（響應）報名登記表一、供應商報名須知1供應商須嚴格遵守國家相關法律法規(guī)及采購文件的要求。2供應商在接受采購邀約（公告）并辦理報名后，無正當理由不按時提交響應文件（包括報名同一項目的多個標段，放棄其中部分標段的情形），并且在提交響應文件截止時間五個工作日前未以書面形式告知采購人（或采購代理機構）的，采購人將視其為惡意放棄，在供應商庫中予以記實。對產生重大影響的，將其列入不良記錄名單，在一至三年內禁止參加蘭州大學各類采購活動，并予以通報。二、供應商承諾我公司已閱知并同意遵守以上須知要求，嚴正承諾遵守相關法律法規(guī)，遵守所報項目采購文件的規(guī)定，保證在投標（響應）活動中不弄虛作假，不行賄、不給予或暗示給予學校采購工作相關人員任何不正當利益，并自覺抵制任何索賄行為；現委托經辦人前來報名，保證填報信息和材料的真實準確；如果我單位沒有遵守上述要求和承諾，自愿接受相關處理。三、報名信息所報項目名稱所報項目編號所報標段投標保證金金額（小寫）是否已繳納公司名稱法人代表電話身份證號公司聯系人電話EMAIL報名經辦人電話EMAIL四、公司營業(yè)執(zhí)照復印件、公司法人及經辦人身份證復印件、投標保證金繳納憑證及采購文件要求的其他報名材料附后（復印件須逐頁加蓋公司章后與此頁一起用訂書機裝訂）。公司法人代表簽字（須法人本人手簽）報名經辦人簽字（須經辦人本人手簽）報名經辦人身份證號公司公章（鮮章）時間年月日

簡介：從物理學的地位和作用看對中學物理教師的要求從物理學的地位和作用看對中學物理教師的要求作者趙凱華國際純粹物理和應用物理聯合會第23屆代表大會（1999美國亞特蘭大市）通過決議1，呼吁社會正視物理學的重要性。對物理學的作用，大會的口號是“探索自然，驅動技術，拯救生命”。決議指出“物理學研究物質、能量和它們相互作用的學科是一項國際事業(yè)，它對人類未來的進步起著關鍵的作用。對物理教育的支持和研究，對所有國家都是重要的。”中等教育階段，是一個人從少年步入青年的時期，是身心成長趨于成型的時期，是在知識上和能力上為今后的工作和學習打基礎、作準備的時期，有著特殊的重要意義。在中學的各門課程中，物理課在提高學生的科學素質方面起著無可替代的作用。對于這個問題，我想從20世紀科技發(fā)展大的背景談起。1物理學推動了物理學推動了2020世紀科學技術的高速發(fā)展世紀科學技術的高速發(fā)展20世紀，是科學技術空前高速發(fā)展的世紀。在此世紀內，人類社會在科技進步上經歷了一個又一個劃時代的變革。這個世紀之初，無論在動力和信息交流方面，人類社會就全面地進入了“電氣化時代”。這是19世紀安培、法拉第、麥克斯韋等一批物理學家和愛迪生等發(fā)明家努力的結果。從上個世紀之交放射性的發(fā)現，經過近半個世紀原子物理、核物理的研究，40年代物理學使人類掌握了核能的奧秘，把人類社會帶進了“原子時代”。今天核技術的應用遠不止于為社會提供長久可靠的能源，放射性與核磁共振在醫(yī)學上的診斷與治療作用，已為人所共知。這個成果是和盧瑟福、玻爾、愛因斯坦、居里夫人和她的女婿和女兒約里奧居里夫婦、海森伯、費米、哈恩等一大串光輝的名字分不開的。到了50、60年代，物理學家又發(fā)明了激光，它的理論基礎是愛因斯坦1916年提出的光的受激發(fā)射過程。今天激光技術已廣泛應用于尖端科學研究、工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)學、通訊、計算、軍事和日常生活，成為幾十億、上百億的巨大產業(yè)。20世紀科學技術給人類社會帶來最大的沖擊，莫過于以現代計算機為基礎發(fā)展起來的信息技術。號稱“信息時代”的到來被譽為“第二次產業(yè)革命”。的確，計算機給人類社會帶來如此廣泛而深刻的變化，是二三十年前任何有遠見的科學家都不可能預見到的?，F代計算機的硬件核心是半導體集成電路，PN結是基礎。半個多世紀前，巴丁、肖克萊、布賴頓三位物理學家發(fā)明了晶體管，標志著信息時代的誕生。從我們物理學家的眼光看來，這個嬰兒在娘胎里至少孕育了20年。這就是說，20年代建立量子力學之后，物理學家發(fā)展了費米狄拉克統計、能帶論，從此有了電子和空穴的概念。爾后用摻雜的辦法產生了N型和P型的半導體，這才為晶體管的發(fā)明打下基礎。以上成果又是和一連串物理學家光輝的名字薛定諤、海森伯、狄拉克、泡利、布洛赫、索末菲等聯系在一起的。自從40年代末晶體管問世以來，60年代制成了集成電路，從70年代后期起，發(fā)展成為大規(guī)模集成電路，而后是超大規(guī)模集成電路，集成度以每10年1000倍的速度增長著。在有的人看來，物理學對高技術的貢獻屬于過去，今天在我國發(fā)展高技術的關鍵在于新材料、新工藝。殊不知，微電子加工和分析手段本身，如離子注入、激光退火、盧瑟福背散射譜、俄歇電子譜、射線發(fā)光光譜、二次發(fā)射離子質譜，以及高分辨的電子刻蝕、同步輻射光刻，哪一樣不是從物理學各分支的實驗室里移植到工業(yè)上去的?，F在教育界大談素質教育和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，我想，20世紀高科技發(fā)展的事實證明，重大的創(chuàng)造來源于新的物理思想，否則只是“小打小鬧”，成不了大氣候。3對中學物理教師的要求對中學物理教師的要求我認為，作一名優(yōu)秀的中學教師，除了良好的師德之外，最重要的是兩條一是先進的教育思想，二是較高的學術水平。3131轉變教育思想轉變教育思想先談教育思想。過去比較重視知識傳授，現在提倡素質教育，其實兩者不應是對立的。學校的功能是傳授知識，脫離了科學知識的背景，科學素質教育是空的。在傳授知識的同時，應注意培養(yǎng)學生的科學素質。但絕不能把素質異化為知識灌輸給學生?？茖W素質教育中很重要的一點，是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。關于這個問題，我想借楊振寧先生的話來發(fā)揮。下表是楊先生為中、美教育所作的比較中美嚴格、堅實的訓練興趣集中于相對較窄的領域謙虛和循規(guī)蹈矩小心謹慎、缺乏自信被動不規(guī)范的訓練隨心涉足廣闊領域、興趣廣泛自大并充滿活力勇敢、自信主動進攻上表中的詞句是褒是貶，和我們中國教育的傳統看法恐怕有些出入。事物往往不那么絕對，說褒貶參半也許更為恰當，不過這里包含了中西教育思想上的重大差別。楊先生認為“中國傳統教育提倡按部就班的教學方法，認真的學習態(tài)度，這有利于學生打下扎實的基礎，但相對來說，缺少創(chuàng)新意識；美國提倡‘滲透式’的教育方法，其特點是學生在學習的時候，對所學的內容往往還不太清楚，然而就在這過程中已經一點一滴地學到了許多東西，這是一種‘體會式’的學習方法，培養(yǎng)出來的學生有較強的獨立思考和創(chuàng)造能力，易于很快地進入科學發(fā)展的前沿，但不如前者具有扎實的根基。中美兩種教育方式各具特色，長短互補，若能將兩者的優(yōu)點和諧地統一起來，在教育方法上無疑是一個突破?！痹谖覈?，有一種普遍的提法作為一名好教師，應當“課堂上解決問題”，把所教的內容都“講深講透”，不給學生課后留下疑難，讓學生課后提不出問題。所以我國的教師都習慣于把知識組織得井井有條，對課程內容的每個細節(jié)作詳盡的解說，對學生可能發(fā)生的誤解一一予以告誡。我粗略地估計，同樣的內容，在我國現在課上所用的學時，至少比西方多50100?，F代物理學中的新事物，怕不能講透而引起麻煩的，在課堂上寧可只字不提。這就是我國細嚼慢咽的講授風格，封閉式的教學方法。著名理論物理學家和物理教育家韋斯科夫（VFWEISSKOPF）說“科學不是死記硬背的知識、公式、名詞?？茖W是好奇，是不斷發(fā)現事物和不斷詢問‘為什么，為什么它是這樣的’科學的目的是發(fā)問，問如何和問為什么。它主要是詢問的過程，而不是知識的獲得（很可惜多數人認為是后者，而且是這樣教的）?！彼院玫睦蠋煵皇侵v得學生沒問題可問，而是啟發(fā)學生提出深刻的問題。長期以來

簡介：2010年高考物理復習專題物理學史第1頁（共3頁）2010年高考物理學史復習專題（粵教版）年高考物理學史復習專題（粵教版）深圳市翠園中學20101科學家科學家主要主要貢獻伽利略意大利1638年，論證重物體不會比輕物體下落得快；伽利略理想實驗法指出在水平面上運動的物體若沒有摩擦，將保持這個速度一直運動下去（17世紀）伽利略在教堂做禮拜時發(fā)現擺的等時性，惠更斯根據這個原理制成歷史上第一座自擺鐘。（必修1第7頁）伽利略針和單擺實驗把擺球拉到某一高度，用一根針多次改變小球的懸點，擺球能上升到原來的高度，得到與亞里士多德不同的力和運動關系的結論。（必修1第61頁）伽利略在1683年出版的兩種新科學的對話一書中，運用觀察假設數學推理的方法，詳細地研究了拋體運動。（必修2第1頁）牛頓英國1683年，提出了三條運動定律，1687年，發(fā)表萬有引力定律；開普勒德國17世紀提出開普勒三定律；卡文迪許英國1798年利用扭秤裝置比較準確地測出了引力常量（必修2第50頁）庫侖法國發(fā)現了電荷之間的相互作用規(guī)律庫侖定律（選修3－1第8頁）密立根美國通過油滴實驗測定了元電荷的數值。E1610－19C（選修3－1第19頁3－5第50頁）歐姆德國通過實驗得出歐姆定律焦耳和楞次先后各自獨立發(fā)現電流通過導體時產生熱效應的規(guī)律，稱為焦耳楞次定律1834年楞次確定感應電流方向的定律奧斯特丹麥電流可以使周圍的磁針偏轉的效應，稱為電流的磁效應（選修3－1第73頁）洛侖茲荷蘭提出運動電荷產生了磁場和磁場對運動電荷有作用力（洛侖茲力）的觀點（選修3－1第85頁）笛卡兒法國第一個提到“動量守恒定律”（選修3－5第8頁）安培法國分子環(huán)形電流假說（原子內部有環(huán)形電流）法拉第英國發(fā)現的電磁感應現象使人類的文明跨進了電氣化時代。（選修3－2第4頁）在1821年，法拉第在重復奧斯特“電生磁”實驗時，制造出人類歷史上第一臺最原始的電動機。（選修3－1第85頁）亨利美國最大的貢獻是在1832年發(fā)現自感現象湯姆生英國利用陰極射線管發(fā)現了電子，說明原子可分，有復雜內部結構，并提出原子的棗糕模型（葡萄干布丁模型），從而敲開了原子的大門普朗克德國量子量子論的奠基人。的奠基人。為了解釋黑體輻射，提出了能量量子假說，（選修3－5第31頁）解釋物體熱輻射規(guī)律提出電磁波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份的，把物理學帶進了量子世界愛因斯坦德國提出光子說光子說（科學假說），成功地解釋了光電效應規(guī)律提出的狹義相對論狹義相對論經典力學不適用于微觀粒子和高速運動物體總結出質能方程2010年高考物理復習專題物理學史第3頁（共3頁）放射性同位素；42HE2713AL→3015P10N3015P→3014SI01E9愛因斯坦發(fā)現了核反應中的質量與能量的聯系質能方程E＝MC2。二、二、“四大核變”及應用“四大核變”及應用1放射性元素的衰變（包括Α衰變和Β衰變）；2原子核的人工轉變（包括質子、中子的發(fā)現和放射性同位素的發(fā)現）；3重核的裂變（以23592U的鏈式反應為代表，可用于核能發(fā)電和原子彈）；4輕核的聚變（以21H和31H的熱核反應為代表，存在于太陽內部，可用于氫彈）?！疚锢硇≈R】【物理小知識】1、生活中的力學單位（必修1第80頁）2、機械傳動（必修2第29頁）3、比值法定義物理量（選修3－1第13頁）4、電容式傳感器的原理（選修3－1第27頁）5、超導體材料（選修3－1第39頁）6、電飯鍋的工作原理（選修3－1第56頁）7、日光燈的工作原理（選修3－2第28頁）8、光譜分析及應用（選修3－5第58頁）9、考古鐘利用碳14的半衰期進行考古。（選修3－5第74頁）10、射線的應用及危害。（選修3－5第76頁）11、粒子物理學簡介。（選修3－5第92頁）【考試說明中要求而平日里少考的內容】【考試說明中要求而平日里少考的內容】1、自感和渦流通過導體或線圈本身的電流改變，線圈本身就產生自感電動勢，其大小與其自身電流變化快慢有關。由于導體在圓周方向可以等效成一圈圈的閉合電路，由于自感產生的自感電流就像一圈圈的漩渦，所以稱為渦流。該電流可以使導體發(fā)熱。2、核力核力一種區(qū)別于電場力和萬有引力之外的只作用在核子之間的力。在約051015M21015M的距離內主要表現為引力。大于21015M就迅速減小到零；在小于051015M又迅速轉變?yōu)閺姶蟮某饬κ购俗硬荒苋诤显谝黄稹?、半衰期半衰期原子核數目減少到原來一半所經過的時間，其衰變速率由核本身的因素決定。跟外界因素無關。6、相對論相對論狹義相對論質速方程（其中M0為物體的靜質量）。201CVMM7、1905年，愛因斯坦愛因斯坦提出了狹義相對論狹義相對論，有兩條基本原理①相對性原理不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的；②光速不變原理不同的慣性參考系中，光在真空中的速度一定是C不變。

簡介：廣州大學研究生處1物理學物理學專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)方案專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)方案（2017級研究生開始使用）一、專業(yè)學科、學制、學習方式一、專業(yè)學科、學制、學習方式一級學科一級學科物理學（代碼0702）二級學科二級學科凝聚態(tài)物理（代碼070205）理論物理（代碼070201）學制學制三年學習方式學習方式全日制二、本學科情況介紹二、本學科情況介紹物理學是研究物質的結構、相互作用和運動規(guī)律以及它們的各種實際應用的科學。它是自然科學的基礎，是近代科學技術的主要源泉。物理學是基礎學科也是發(fā)展最快的學科之一，是與產業(yè)聯系最密切的理學學科。物理學科是廣州大學最早建立重點學科之一，屬廣州市人才培養(yǎng)的重要基地，1996年獲二級學科碩士授予權，已經培養(yǎng)了50多名碩士，許多人已成為重要學術和技術骨干。經過多年的努力，學科已經形成了若干個穩(wěn)定的研究方向。理論物理專業(yè)的研究方向有受限小量子系統、磁性與強關聯多電子系統的理論研究。凝聚態(tài)物理專業(yè)的研究方向有半導體納米結構中的電子性質研究、信息光電子研究方向、信息功能材料與計算機輔助設計學科的研究特色是與國際該領域的研究接軌，所有的成果都將在國內外權威刊物上發(fā)表，絕大部分論文被SCI所收錄，有相當部分論文被國內外同行引用。近年來學科承擔了國家自然科學基金10項，廣東省自然科學基金重點項目1項，廣東省自然科學基金和計劃項目20多項。2000年3月以來獲省部級獎勵6項，其中教育部科學技術二等獎1項，廣東省科學技術一等獎1項，三等獎3項，2005年以來本學科獲得國家發(fā)明專利5項。本學科除取得一些科學成果外，還取得了一些社會效益。學科已經培養(yǎng)碩士研究生50多人，畢業(yè)生全部就業(yè)，且有多名畢業(yè)生在山西大學、安徽大學、中山大學、華南師范大學等211工程學校及新加坡科技學院從事教學科研工作。有些研究生的畢業(yè)論文發(fā)表在“PHYSREVB”“JAPPLPHYS”“JPHYSCONDENSMATTER”“EURPHYSJ”等國際權威刊物上，畢業(yè)生中有多人分別考上北京大學、上海交大、中國科學院、南京大學、中山大學、北京理工大學和華中科技大學等學校博士研究生，8人被評為“南粵優(yōu)秀研究生”。三、培養(yǎng)目標三、培養(yǎng)目標培養(yǎng)熱愛社會主義，擁護中國共產黨，遵紀守法，品行優(yōu)良，作風樸實，學風嚴謹，富于創(chuàng)新精神，善于開拓進取，在物理領域掌握堅實的基礎理論和系統的專門知識，能比較熟練地閱讀本專業(yè)的外文資料，具備初步的外語寫作和聽說能力，具有較強的計算機應用能力和材料物理實驗研究能力，了解本學科領域的前沿研究問題，且具有新的見解，具有從事物理科學研究工作或獨立擔負專門技術工作的能力，積極為社會主義建設事業(yè)服務，身心健康的高級專門人才。四、培養(yǎng)方式四、培養(yǎng)方式本專業(yè)碩士學位獲得者應1具有嚴謹的學風和良好的科學道德；2能夠通過所有規(guī)定課程的考試或考查，并修滿規(guī)定的學分；3完成規(guī)定的社會實踐學習工作；4發(fā)表一篇學術論文（或被接受發(fā)表）；5完成學位論文的寫作，并按時參加論文的答辯。廣州大學研究生處34凝聚態(tài)物理（信息光電子研究方向）隨著科學技術的不斷發(fā)展，實驗室中可實現一類豐富多彩的、從微米尺度到納米尺度的受限小量子系統，例如量子阱、量子線或量子點，準二維的超薄固體C60分子、納米碳管、光學微腔或光子晶體以及被囚禁的超冷原子系統等等；半導體器件的尺寸也越來越小，半導體材料也正經歷著從三維體材料向二維超晶格、量子阱、一維量子線和零維量子點材料體系的深刻變革，伴隨著系統由均勻到非均勻、由線性到非線性和由平衡態(tài)到非平衡態(tài)的發(fā)展。研究特色主要側重小量子系統的極化子理論、激子理論、微觀電子態(tài)以及光學非線性的研究，并與光電子物理及器件密切結合。經過十多年的努力，在納米半導體結構中基本搞清了極化子效應、激子效應、表面效應以及隧道效應等對靜電性質、光學非線性等的影響機理，發(fā)現了一些與體材料極不相同的非線性光學特性。有兩項代表性成果分別獲得2000年度和2005年度廣東省科學技術獎三等獎。本方向近五年來，承擔國家自然科學基金、廣東省自然科學基金等十多項，發(fā)表論文六十多篇，其中被國內外同行在SCI源刊物上引用七十多次。5凝聚態(tài)物理（信息功能材料與計算機輔助設計）信息功能材料與計算機輔助設計方向，主要進行信息功能材料及元器件的實驗研究。通過制備功能材料的納米粉體、薄膜及低維復合系統和ZNO（電）壓敏、光敏、濕敏、氣敏等器件，從事新型微電子和光電子材料領域的應用基礎研究及新品開發(fā)。借助計算機輔助設計（涉及ANSYS有限元分析、神經網絡和LABVIEW虛擬儀器平臺）、微機電系統（MEMS）技術（包括半導體光刻、刻蝕、薄膜制備以及檢測設備）研究電子功能材料其特點是采用納米技術及微結構分析技術進行材料的研制和表征；利用復阻抗分析方法研究多晶材料晶界的電和介電性質；依據半導體物理表面物理理論和計算機技術探討功能材料及器件的設計和優(yōu)化。本研究方向堅持理論研究與實驗研究相結合，基礎研究與應用開發(fā)相結合，其研究內容涉及凝聚態(tài)物理基礎理論的研究、器件制備工藝裝備及信號處理技術的創(chuàng)新，研究成果可直接服務于國民經濟。我們目前在電壓敏、氣敏、濕敏陶瓷材料及器件等研究方面，正開始進行實用化。近年在納米粉體、薄膜及低維復合系統等功能材料的制備工藝、性能檢測等方面也進行了一系列工作，并開展微機電系統（MENS）技術在微型氣體傳感器陣列的實驗制備及計算機有限元分析方面的研究。六、課程設置與要求六、課程設置與要求研究生須修讀32學分，其中學位課18學分，教學實踐2學分，學位論文開題與中期報告1學分，學術活動1學分。16學時計1學分。未獲學士學位（學歷）考取的研究生及跨學科考取的研究生，或在招生考試時被認為在基礎理論或專業(yè)知識方面有缺陷、需要在入學后進行適當補課的研究生，應在導師的指導下補修本專業(yè)大學本科的主干課程（不少于二門），并通過相應的考核，方能申請參加論文答辯。補修課程填入研究生個人培養(yǎng)計劃，登記成績，不計學分。具體參見廣州大學全日制碩士專業(yè)學位研究生課程設置。七、課程教學大綱七、課程教學大綱廣州大學全日制碩士專業(yè)學位研究生課程教學大綱八、實踐學習規(guī)劃八、實踐學習規(guī)劃理論物理專業(yè)和凝聚態(tài)物理專業(yè)理論研究方向，主要參與物理本科熱力學統計物

簡介：應用物理學專業(yè)課程開設計劃學時分配學時分配各學期計劃周學時各學期計劃周學時課程性質課程類別課程課程編碼編碼課程名稱課程名稱學分學分考核方式總學總學時講課講課上機實驗12345678910備注備注G01101高等數學A155試88886418H01001大學英語讀寫譯12試32322418H01002大學英語視聽說（自主學習）12試32322418J07004畫法幾何與建筑制圖C4試645686413130102中國近現代史綱要2試322483414L01001大學體育11試30302418G01102高等數學A255試88885118H02001大學英語讀寫譯22試32322116H02002大學英語視聽說（自主學習）22試32322116130101思想道德修養(yǎng)與法律基礎3試4832163116L01002大學體育21試32322116G03201程序設計1（C語言）30試4832164112G03202程序設計2（C語言）25試4024163112H01005大學英語讀寫譯315試24242112H01006大學英語視聽說（自主學習）315試24242112130202毛澤東思想與中國特色社會主義理論體系概論6試9656404114L01003大學體育31試32322116H02005大學英語讀寫譯415試24242112H02006大學英語視聽說（自主學習）415試24242112130201馬克思主義基本原理概論3試4832163116L01004大學體育41試32322116必修課程通識教育基礎課程N00001創(chuàng)業(yè)基礎課2322483111設計G04203建筑聲環(huán)境25試403283G04209建筑室內聲學設計25查403284ⅢG03205MATLAB編程基礎20查322483G04401固體物理25試40404E03207建筑電氣CAD2查324C02101建筑設備B2查32323B01022徽州村落1查162B01023徽州建筑1查162G04404納米材料及其應用2查32324E03208建筑電氣工程設計2試32324G04411半導體物理2試32324C02019暖通空調工程設計10查16163G04403COMPUTATIONALPHYSICS2查322483G04305建筑節(jié)能與建筑能效管理2查32324G04801應用物理專題4查64644專業(yè)任選課（5學分）小計15240224163110選修課程合計1524022416總計1352186199840148各學期計劃周數各學期計劃周數備注備注層次層次編碼編碼實踐環(huán)節(jié)名稱實踐環(huán)節(jié)名稱學分周數周數學時學時12345678G06105力學熱學實驗1545學時31－15G06106電磁學實驗130學時33－12基礎實踐基礎實踐G06107光學實驗130學時33－12G06201近代物理實驗1545學時41－15專業(yè)實踐專業(yè)實踐G04605課程設計（傳熱學）11周√G04619檢測技術綜合設計11周√G04625建筑節(jié)能綜合設計11周√G04620建筑聲學綜合設計11周√G04629照明工程綜合設計11周√根據專業(yè)方向選一G04651專業(yè)實習應用物理學55周√G04652畢業(yè)實習應用物理學33周√綜合實踐綜合實踐G04655畢業(yè)設計（論文）（應用物理1515周√

簡介：從物理學的地位和作用看對中學物理教師的要求從物理學的地位和作用看對中學物理教師的要求作者趙凱華國際純粹物理和應用物理聯合會第23屆代表大會（1999美國亞特蘭大市）通過決議1，呼吁社會正視物理學的重要性。對物理學的作用，大會的口號是“探索自然，驅動技術，拯救生命”。決議指出“物理學研究物質、能量和它們相互作用的學科是一項國際事業(yè)，它對人類未來的進步起著關鍵的作用。對物理教育的支持和研究，對所有國家都是重要的?！敝械冉逃A段，是一個人從少年步入青年的時期，是身心成長趨于成型的時期，是在知識上和能力上為今后的工作和學習打基礎、作準備的時期，有著特殊的重要意義。在中學的各門課程中，物理課在提高學生的科學素質方面起著無可替代的作用。對于這個問題，我想從20世紀科技發(fā)展大的背景談起。1物理學推動了物理學推動了2020世紀科學技術的高速發(fā)展世紀科學技術的高速發(fā)展20世紀，是科學技術空前高速發(fā)展的世紀。在此世紀內，人類社會在科技進步上經歷了一個又一個劃時代的變革。這個世紀之初，無論在動力和信息交流方面，人類社會就全面地進入了“電氣化時代”。這是19世紀安培、法拉第、麥克斯韋等一批物理學家和愛迪生等發(fā)明家努力的結果。從上個世紀之交放射性的發(fā)現，經過近半個世紀原子物理、核物理的研究，40年代物理學使人類掌握了核能的奧秘，把人類社會帶進了“原子時代”。今天核技術的應用遠不止于為社會提供長久可靠的能源，放射性與核磁共振在醫(yī)學上的診斷與治療作用，已為人所共知。這個成果是和盧瑟福、玻爾、愛因斯坦、居里夫人和她的女婿和女兒約里奧居里夫婦、海森伯、費米、哈恩等一大串光輝的名字分不開的。到了50、60年代，物理學家又發(fā)明了激光，它的理論基礎是愛因斯坦1916年提出的光的受激發(fā)射過程。今天激光技術已廣泛應用于尖端科學研究、工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)學、通訊、計算、軍事和日常生活，成為幾十億、上百億的巨大產業(yè)。20世紀科學技術給人類社會帶來最大的沖擊，莫過于以現代計算機為基礎發(fā)展起來的信息技術。號稱“信息時代”的到來被譽為“第二次產業(yè)革命”。的確，計算機給人類社會帶來如此廣泛而深刻的變化，是二三十年前任何有遠見的科學家都不可能預見到的?，F代計算機的硬件核心是半導體集成電路，PN結是基礎。半個多世紀前，巴丁、肖克萊、布賴頓三位物理學家發(fā)明了晶體管，標志著信息時代的誕生。從我們物理學家的眼光看來，這個嬰兒在娘胎里至少孕育了20年。這就是說，20年代建立量子力學之后，物理學家發(fā)展了費米狄拉克統計、能帶論，從此有了電子和空穴的概念。爾后用摻雜的辦法產生了N型和P型的半導體，這才為晶體管的發(fā)明打下基礎。以上成果又是和一連串物理學家光輝的名字薛定諤、海森伯、狄拉克、泡利、布洛赫、索末菲等聯系在一起的。自從40年代末晶體管問世以來，60年代制成了集成電路，從70年代后期起，發(fā)展成為大規(guī)模集成電路，而后是超大規(guī)模集成電路，集成度以每10年1000倍的速度增長著。在有的人看來，物理學對高技術的貢獻屬于過去，今天在我國發(fā)展高技術的關鍵在于新材料、新工藝。殊不知，微電子加工和分析手段本身，如離子注入、激光退火、盧瑟福背散射譜、俄歇電子譜、射線發(fā)光光譜、二次發(fā)射離子質譜，以及高分辨的電子刻蝕、同步輻射光刻，哪一樣不是從物理學各分支的實驗室里移植到工業(yè)上去的?，F在教育界大談素質教育和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，我想，20世紀高科技發(fā)展的事實證明，重大的創(chuàng)造來源于新的物理思想，否則只是“小打小鬧”，成不了大氣候。3對中學物理教師的要求對中學物理教師的要求我認為，作一名優(yōu)秀的中學教師，除了良好的師德之外，最重要的是兩條一是先進的教育思想，二是較高的學術水平。3131轉變教育思想轉變教育思想先談教育思想。過去比較重視知識傳授，現在提倡素質教育，其實兩者不應是對立的。學校的功能是傳授知識，脫離了科學知識的背景，科學素質教育是空的。在傳授知識的同時，應注意培養(yǎng)學生的科學素質。但絕不能把素質異化為知識灌輸給學生?？茖W素質教育中很重要的一點，是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。關于這個問題，我想借楊振寧先生的話來發(fā)揮。下表是楊先生為中、美教育所作的比較中美嚴格、堅實的訓練興趣集中于相對較窄的領域謙虛和循規(guī)蹈矩小心謹慎、缺乏自信被動不規(guī)范的訓練隨心涉足廣闊領域、興趣廣泛自大并充滿活力勇敢、自信主動進攻上表中的詞句是褒是貶，和我們中國教育的傳統看法恐怕有些出入。事物往往不那么絕對，說褒貶參半也許更為恰當，不過這里包含了中西教育思想上的重大差別。楊先生認為“中國傳統教育提倡按部就班的教學方法，認真的學習態(tài)度，這有利于學生打下扎實的基礎，但相對來說，缺少創(chuàng)新意識；美國提倡‘滲透式’的教育方法，其特點是學生在學習的時候，對所學的內容往往還不太清楚，然而就在這過程中已經一點一滴地學到了許多東西，這是一種‘體會式’的學習方法，培養(yǎng)出來的學生有較強的獨立思考和創(chuàng)造能力，易于很快地進入科學發(fā)展的前沿，但不如前者具有扎實的根基。中美兩種教育方式各具特色，長短互補，若能將兩者的優(yōu)點和諧地統一起來，在教育方法上無疑是一個突破?！痹谖覈?，有一種普遍的提法作為一名好教師，應當“課堂上解決問題”，把所教的內容都“講深講透”，不給學生課后留下疑難，讓學生課后提不出問題。所以我國的教師都習慣于把知識組織得井井有條，對課程內容的每個細節(jié)作詳盡的解說，對學生可能發(fā)生的誤解一一予以告誡。我粗略地估計，同樣的內容，在我國現在課上所用的學時，至少比西方多50100?，F代物理學中的新事物，怕不能講透而引起麻煩的，在課堂上寧可只字不提。這就是我國細嚼慢咽的講授風格，封閉式的教學方法。著名理論物理學家和物理教育家韋斯科夫（VFWEISSKOPF）說“科學不是死記硬背的知識、公式、名詞?？茖W是好奇，是不斷發(fā)現事物和不斷詢問‘為什么，為什么它是這樣的’科學的目的是發(fā)問，問如何和問為什么。它主要是詢問的過程，而不是知識的獲得（很可惜多數人認為是后者，而且是這樣教的）?！彼院玫睦蠋煵皇侵v得學生沒問題可問，而是啟發(fā)學生提出深刻的問題。長期以來

簡介：您將一點一點地掀開物質世界的神奇的面紗,歡迎,1,§1物理學與物質世界物理學是探討物質結構和運動基本規(guī)律的學科是自然科學的基礎,一物質世界,研究的對象十分廣泛宇觀宏觀微觀,為人們描繪出一副五彩繽紛的圖畫,2,空間尺度相差1045－10461026M約150億光年宇宙－10－20M夸克,時間尺度相差10451018S150億年宇宙年齡1027S硬?射線周期,速率范圍0靜止3X108M/S光速,3,人們從自己向小尺度追問以探索物質的組成物理學上對應粒子物理學目前物理學界公認組成物質的最小單元是夸克即認為QUARK沒有內部結構但近來有消息稱QUARK也可一分為二說明認識無止境,4,粒子種類自由狀態(tài)存在的452種其中規(guī)范玻色子4種輕子12種強子436種,,基本相互作用電磁強弱引力,5,人們從自己向大尺度追問以探索宇宙的奧秘物理學上對應天體物理學,宇宙是怎樣運動的呢進行絕熱膨脹??宇宙半徑增大??宇宙密度降低??溫度降低,宇宙有限又無邊,有中心無中心,遠離,6,仙女座大星云,7,?粒子物理學微觀理論標準模型認定基本粒子揭示物質的組成高能物理實驗實驗手段發(fā)展加速器取得實驗數據驗證微觀理論,?天體物理學宇觀理論標準宇宙模型分析宇宙的起源大爆炸宇宙學,二關于兩個前沿的基本理論,8,目前天體物理理論和粒子物理理論已成為密不可分的姊妹學科標準宇宙模型給出的宇宙起源與基本粒子標準模型給出的物質組成是一致的從而體現了物理學的和諧完美和對稱從遙遠的過去宇宙產生于大爆炸絕熱膨脹至今我們生活在這樣的世界中人們從自己開始通過各種實驗手段比如加速器把物質打開探索內部的由來,9,依靠高能粒子加速器的發(fā)展,10,11,三物理學使人們深入認識世界?物質存在的基本形式中學時已有粒子和場的認識,場論給出最新認識每種粒子對應一種場場有不同能量狀態(tài),場與粒子是統一體的兩種表現形式,12,?基本相互作用粒子是場的激發(fā)態(tài)形式因此粒子間的相互作用來自場之間的相互作用場之間的相互作用是粒子轉化的原因?物質的凝聚狀態(tài)凝聚態(tài)固、液氣態(tài)等離子體致密態(tài)恒星晚年白矮星中子星黑洞,13,演繹法－推理演算歸納法－假設模型定性和半定量,直覺想象力洞察力,§2物理學與科學思維,一物理學的研究方法,14,物理學家的1/3激奮在于建立理論1/3激奮在于證實理論1/3激奮在于突破理論愛因斯坦是典范最令人驚訝的是沒有出現令人驚訝的事,二物理學家的科學態(tài)度,實驗結果與已有理論不符合預示著重大突破,令人興奮,15,§3物理學與科學技術?物理學為其他學科創(chuàng)立技術和原理?重大新技術領域的創(chuàng)立總是經歷長期的物理醞釀如微電子技術的發(fā)展?物理學滿足人類所深刻認識到的最根本的程度上了解自然界的需要美國物理學評述委員會,16,盧瑟福A粒子散射實驗1909－核能利用40年代以后愛因斯坦受激輻射理論1917－第一臺激光器1960物理技術信息技術的發(fā)生和發(fā)展的硬件部分－以物理學成果為基礎技術物理量子力學費米狄拉克統計固體能帶理論20年代物理－晶體管誕生1947集成電路1962大規(guī)模集成電路70年代后期技術－微結構物理物理,17,,§4物理學與高素質人才,提高科學素質和能力以適應高新技術市場經濟的發(fā)展,現代工業(yè)技術工程師類型工程科學家型革新發(fā)明家型現場工程專家型管理規(guī)劃專家型,要求良好的科學素質,18,物理學的思想和觀點如建理想化模型從物理本質上提出和研究本專業(yè)問題創(chuàng)新能力在工程技術中引入物理學的新成果,物理素質的表現,重視提高科學素質深厚的科學素養(yǎng)是發(fā)明創(chuàng)造的基礎,19,如掃描隧道顯微鏡STM的發(fā)明說明深厚的科學素質的重要性,70年代羅伯特楊制成場發(fā)射顯微鏡,1981年賓尼和羅雷爾應用隧道效應改進了場發(fā)射顯微鏡??STM,得益于深厚的科學素養(yǎng),1986年諾貝爾物理學獎,20,經典量子,,,21,表面電流表面結構,,獅子的能量必須滿足,才能越過高墻,按經典的觀點,,量子同樣用勢能表示,獅子可能穿過勢壘到左方,實際,,,22,中國科學院化學研究所研制的CSTM9000型掃描隧道顯微鏡“原子和分子的觀察與操縱”白春禮插頁彩圖1,23,硅表面7?7重構圖象“原子和分子的觀察與操縱”白春禮插頁彩圖2,解決許多理論和實驗上的疑難問題,24,用AFM得到的癌細胞的表面圖象“原子和分子的觀察與操縱”白春禮P98圖48,基于STM工作原理或掃描成像方法的派生顯微鏡系列原子力AFM磁力分子力顯微鏡等等,25,1994年中國科學院科學家“寫”出的平均每個字的面積僅百萬分之一平方厘米“原子和分子的觀察與操縱”白春禮插頁彩圖13,操縱原子不是夢“原子書法”,26,一氧化碳“分子人”“原子和分子的觀察與操縱”白春禮P151圖78,“掃描隧道繪畫”,27,移動鐵原子,28,大學物理課的任務,把大學生領進物理學的各個領域的大門打開大門并送一枚指南針使之能在物理學展示的五彩繽紛的世界中汲取營養(yǎng)茁壯成長,29,“大學物理學”一套四冊，張三慧主編“普通物理學輔導與答疑”一套三冊“新概念物理教程”力學，趙凱華，羅蔚茵“基礎物理學”上下冊，陸果“物理學教程”一套七冊，夏學江，史斌星主編“伯克利物理學教程”一套五冊,30,發(fā)展獨立思考和獨立創(chuàng)新的一般能力，應當始終放在首位，而不應當把知識放在首位。如果一個人掌握了他的學科的基礎理論，并且學會了獨立思考與工作，他必定會找到自己的道路。－愛因斯坦,結束語,31,不斷地探索未知是物理學家一生的,追求,作者劉鳳英陳惟蓉制作劉鳳英秦聯華清華大學出版社9811,32,

簡介：振動在空間的傳播過程叫做波動,常見的波有機械波,電磁波,,第二章波動WAVE,§1機械波的產生和傳播,一機械波的產生,1產生條件波源媒質,2彈性波機械振動在彈性媒質中的傳播,橫波,縱波,3簡諧波波源作簡諧振動,在波傳到的區(qū)域,媒質中的質元均作簡諧振動。,結論,1質元并未“隨波逐流”波的傳播不是媒質質元的傳播,2“上游”的質元依次帶動“下游”的質元振動,3某時刻某質元的振動狀態(tài)將在較晚時刻于“下游”某處出現波是振動狀態(tài)的傳播,4同相點質元的振動狀態(tài)相同,波長?,相位差2?,相鄰,二波是相位的傳播,沿波的傳播方向,各質元的相位依次落后。,圖中B點比A點的相位落后,三波形曲線波形圖,,,,,,,O,?,X,,T,不同時刻對應有不同的波形曲線,?,波形曲線能反映橫波、縱波的位移情況,四波的特征量,1波長?兩相鄰同相點間的距離,2波的頻率?媒質質點元的振動頻率即單位時間傳過媒質中某點的波的個數,3波速U單位時間波所傳過的距離,波速Ｕ又稱相速度相位傳播速度,§2一維簡諧波的表達式,一一維簡諧波的表達式波函數,討論沿Ｘ方向傳播的一維簡諧波U,?,假設媒質無吸收質元振幅均為A,,X,,,,,,,,,D,X,O,任一點Ｐ,參考點Ａ,已知參考點A的振動表達式為,?ATACOS?T??A,振動表達式,PA,?均與A點的相同,但相位落后,一維簡諧波的波的表達式,選原點為參考點初相?A為零則,或,稱作角波數,二一維簡諧波表達式的物理意義,由?X,T??COS?TKX從幾方面討論,1固定X,XX0,2固定T,TT0,3如看定某一相位,即令?TKX常數,相速度為,4表達式也反映了波是振動狀態(tài)的傳播,?X?X,T?T?X,T其中?XU?T,5表達式還反映了波的時間、空間雙重周期性,T時間周期性,?空間周期性,三平面波和球面波,1波的幾何描述,波線,波面,波前波陣面,平面波,球面波,2平面簡諧波的表達式,沿X向傳播,3球面簡諧波的表達式,點波源各向同性介質,四簡諧波的復數表示復振幅,1簡諧波的復數表示,沿X方向傳播的平面簡諧波,簡諧波的復數表示式,2復振幅,波場中各點諧振動的頻率相同,它們有相同的時間因子。因此,相位主要由空間因子決定。,UXAEIKX,振幅的平方代表波的強度,A2UXUX,§3波動方程和波速,一平面波波動方程,一維簡諧波的表達式就是此波動方程的解,Ｕ為波速,具體問題,1彈性繩上的橫波,T繩的初始張力,?繩的線密度,,Y楊氏彈性模量?體密度,2固體棒中的縱波,3固體中的橫波,G切變模量,∵GZ2,或Z2Z1則R?1,T?0,如Z1?Z2,則R?0無反射T?1,反射系數,4反射系數與透射系數,2若Z1Z2則A1?和A1同號,1反射波,二相位關系,空氣水T01空氣鋼T0004水鋼T12,3形象說明,,,,,入射波,反射波,透射波,界面,,入射波,反射波,透射波,界面,,,,§6多普勒效應,當波源S和接收器R有相對運動時,接收器所測得的頻率?R不等于波源振動頻率?S的現象,一機械波的多普勒效應,參考系媒質,符號規(guī)定S和R相互靠近時VS,VR為正,,,,R,,,S,?S波源振動頻率,?波的頻率,?R接收頻率,1波源和接收器都靜止VS0,VR0,?R??S,??S,但?R??,2波源靜止,接收器運動VS0,設VR0,3接收器靜止,波源運動VR0,設VS0,?R?,但???S,,,,S,,,,?實UTS?VSTS,4接收器、波源都運動設VS、VR均0,?S????R,若S和R的運動不在二者連線上,有縱向多普勒效應,無橫向多普勒效應,若波源速度超過波速VSU,超音速飛機會在空氣中激起沖擊波,飛行速度與聲速的比值VS/U稱馬赫數決定?角,切侖柯夫輻射,VＳ、Ｒ相對速度的絕對值,1縱向效應,二光波的多普勒效應,2橫向效應,橫向效應頻移???R?S縱向效應的頻移,三多普勒效應的應用,§7波的疊加,一波傳播的獨立性,媒質中同時有幾列波時,每列波都將保持自己原有的特性傳播方向、振動方向、頻率等,不受其它波的影響。,二波的疊加原理,1疊加原理,在幾列波相遇而互相交疊的區(qū)域中，某點的振動是各列波單獨傳播時在該點引起的振動的合成。,波的強度過大?非線性波,2波動方程的線性決定了波服從疊加原理,★電磁波,?疊加原理不成立,光波在媒質中傳播時,弱光媒質可看作線性媒質,強光媒質非線性,波的疊加原理不成立,麥克斯韋方程組的四個方程都是線性的,如果也是線性關系解滿足疊加原理。,§8波的干涉,一干涉現象和相干條件,1干涉現象,波疊加時在空間出現穩(wěn)定的振動加強和減弱的分布,2相干條件,1頻率相同,2有恒定的相位差,3振動方向相同,S1?10A10COS?T?10S2?20A20COS?T?20,P點兩分振動,?1A1COS?T?10KR1?2A2COS?T?20KR2,二波場的強度分布,1波場中任一點的合振動,設振動方向?屏面,相位差???20?10KR2R1,強度,合振幅AA12A222A1A2COS??1/2,2加強、減弱條件,加強條件相長干涉,???20?10KR2R1?2M?,M0,1,2,,P點合振動,若A1A2,則IMAX4I1,減弱條件,???20?10KR2R1?2M1?,M0,1,2,,若A1A2,則IMIN0,特例,?20?10,加強條件,減弱條件相消干涉,§9駐波,一駐波,兩列相干波沿相反方向傳播而疊加,設X0處兩波初相均為0,二特點,振幅各處不等大，出現了波腹和波節(jié),波腹處,波節(jié)處,相位相位中沒有X坐標，沒有相位的傳播,沒有能量的單向傳播,能量合能流密度為,§10相速度和群速度,一波的調制,調幅波圖,調幅波又稱波群或波包,波群整體移動的速度叫群速度,二空間拍最簡單的調制波,由兩列頻率相近的簡諧波疊加而成,合成波,令,?合成波特點,是“振幅”緩變的近似簡諧波,固定一地點,如令X0,則有,時間拍,固定一時刻,如令T0,則有,空間拍,T0時,三群速度,1色散,媒質折射率隨波的頻率而變的現象,正常色散隨???N?,反常色散隨???N?,2相速度,?1X,T的相速度,?2X,T的相速度,?X,T的相速度,如媒質無色散,則,如媒質有色散,則,UU1U2,U?U1?U2,3群速度,如??很小,因而?K也很小,4相速度和群速度的關系,若媒質無色散,若媒質有色散,群速相速,群速?相速,第二章結束本章編者李桂琴鄧新元,

簡介：PPT,振動與波動目錄第一章振動第二章波動,第一章振動VIBRATION,振動有各種不同的形式,機械振動電磁振動?,廣義振動任一物理量如位移、電流等,振動分類,受迫振動,自由振動,阻尼自由振動,無阻尼自由振動,無阻尼自由非諧振動,簡諧振動,無阻尼自由諧振動,在某一數值附近反復變化。,§1簡諧振動,一簡諧振動,表達式,XTACOS?T?,特點,1等幅振動,2周期振動XTXTT,運動學部分,二描述簡諧振動的特征量,1振幅A,2周期T和頻率V,?1/THZ,3相位,1?T?是T時刻的相位,2?是T0時刻的相位初相,三簡諧振動的描述方法,1解析法,由XACOS?T?,已知表達式?A、T、?已知A、T、??表達式,2曲線法,,,O,A,A,T,X,,,??/2,T,已知曲線?A、T、?已知A、T、??曲線,3旋轉矢量法,?,,,,,,,?T?,O,X,X,TT,T0,?,,XACOS?T?,四相位差,???2T?2?1T?1,對兩同頻率的諧振動???2?1,初相差,同相和反相,當???2K?,K0,1,2,,兩振動步調相同,稱同相,,當???2K1?,K0,1,2,,兩振動步調相反,稱反相。,超前和落后,若???2?10,則X2比X1較早達到正最大,稱X2比X1超前或X1比X2落后。,領先、落后以?的相位角來判斷,五簡諧振動的速度、加速度,1速度,速度也是簡諧振動,?比X領先?/2,2加速度,也是簡諧振動,§２簡諧振動動力學部分,一簡諧振動的動力學方程,1受力特點線性恢復力FKX,2動力學方程以水平彈簧振子為例,3固有圓頻率,彈簧振子,固有頻率決定于系統內在性質,單擺,4由初始條件求振幅和相位,二簡諧振動的能量以水平彈簧振子為例,1簡諧振動系統的能量特點,1動能,2勢能,情況同動能。,3機械能,簡諧振動系統機械能守恒,X,T,T,,,,,,E,EP,EK,1/2KA2,2由起始能量求振幅,三簡諧振動的動力學解法,1由分析受力出發(fā),由牛頓定律列方程,2由分析能量出發(fā),將能量守恒式對T求導,,,O,§3阻尼振動（自學）,一阻尼,二阻尼振動的特點,四過阻尼、欠阻尼和臨界阻尼,三阻尼振動的振動方程、表達式和振動曲線,§4受迫振動與共振,一受迫振動在外來策動力作用下的振動,1系統受力,彈性力KX,2振動方程,阻尼力,周期性策動力FF0COS?T,其中,3穩(wěn)態(tài)解,XACOS?T?,4特點,穩(wěn)態(tài)時的受迫振動按簡諧振動的規(guī)律變化,1頻率等于策動力的頻率?,2振幅,3初相,二共振,在一定條件下,振幅出現極大值,振動劇烈的現象。,1共振頻率,2共振振幅,若??則?R??0AR?H/2??稱尖銳共振,1位移共振,2速度共振,一定條件下,速度幅?A極大的現象。,?R?0?MRH/2??VR0,速度共振時，速度與策動力同相，一周期內策動力總作正功，此時向系統輸入的能量最大。,§5簡諧振動的合成,一同方向同頻率的簡諧振動的合成,1分振動,X1A1COS?T?1X2A2COS?T?2,2合振動XX1X2,XACOS?T?,合振動是簡諧振動,其頻率仍為?,3兩種特殊情況,1若兩分振動同相?2??1?2K?K0,1,2,,2若兩分振動反相?2??1?2K1?K0,1,2,,如A1A2,則A0,則AA1A2,兩分振動相互加強,則A|A1A2|,兩分振動相互減弱,二同方向不同頻率的簡諧振動的合成,1分振動,X1ACOS?1TX2ACOS?2T,2合振動,合振動不是簡諧振動,當?2??1時?2?1???2?1,其中,隨Ｔ緩變,隨Ｔ快變,合振動可看作振幅緩變的簡諧振動,XX1X2,3拍,拍頻單位時間內強弱變化的次數?|?2?1|,合振動忽強忽弱的現象,三垂直方向同頻率簡諧振動的合成,1分振動,XA1COS?T?1YA2COS?T?2,2合運動,1合運動一般是在2A1X向、2A2Y向范圍內的一個橢圓,2橢圓的性質方位、長短軸、左右旋在A1、A2確定之后,主要決定于???2?1,四垂直方向不同頻率簡諧振動的合成,兩分振動頻率相差很小,???2?1T?2?1,可看作兩頻率相等而?2?1隨Ｔ緩慢變化合運動軌跡將按上頁圖依次緩慢變化,軌跡稱為李薩如圖形,?X??Y3?2?20,?1?/4,兩振動的頻率成整數比,§6諧振分析,一一個周期性振動可分解為一系列頻率分立的簡諧振動,若周期振動的頻率為?0,則各分振動的頻率為?0,2?0,3?0,基頻,二次諧頻,三次諧頻,,方波的分解,二一個非周期性振動可分解為無限,第一章結束本章編者李桂琴鄧新元,多個頻率連續(xù)變化的簡諧振動,

簡介：1,您將一點一點地掀開物質世界的神奇的面紗,2,第一篇緒論,通才教育與專才教育；當前教育與社會需求、教育與人的全面發(fā)展的需求；歷史的必然、現實的選擇；當代科技加速發(fā)展和學科交叉整合的趨勢；具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質人才培養(yǎng)；物理學已經滲透到文史、經管、法政、商學、醫(yī)學等各個領域。,一、文科學生為什么要學習物理學,3,學校的目標始終是青年人在離開學校時，是作為一個和諧的人，而不是一個專家。發(fā)展獨立思考和獨立判斷的一般能力，應當始終放在首位，而不應該把專業(yè)知識放在首位。如果一個人掌握了他的學科的基礎理論，并且學會了獨立思考和工作，他必定會找到自己的道路，而且比起那種主要以獲得細節(jié)知識為其培養(yǎng)內容的人來，他一定會更好地適應進步和變化。愛因斯坦（18791955）,4,二、物理學的發(fā)展與人類文明的進步,從經典物理學到量子物理學量子理論的發(fā)展從宏觀世界到微觀世界和宇觀世界從簡單系統到復雜系統,5,諾貝爾（18331896）,6,諾貝爾的一生,瑞典著名化學家。研究過大炮和蒸汽機的設計。發(fā)明了硝化甘油烈性炸藥及引爆方法，意愿用于工業(yè)開發(fā)礦山、挖掘河道、修建鐵路和隧道，為人類造福。遺囑設立了諾貝爾物理學、化學、生理醫(yī)學、文學和人類和平5大獎項。,7,歷年諾貝爾物理學獎年份獲獎者國籍獲獎原因1901WC倫琴德國發(fā)現倫琴射線X射線1902HA洛倫茲荷蘭塞曼效應的發(fā)現和研究P塞曼荷蘭1903HA貝克勒爾法國發(fā)現天然鈾元素的放射性P居里法國放射性物質的研究，MS居里法國放射性元素釙與鐳并發(fā)現釷也有放射性1904L瑞利英國在氣體密度的研究中發(fā)現氬1905P勒鈉德德國陰極射線的研究,8,年份獲獎者國籍獲獎原因1906JJ湯姆孫英國通過氣體電傳導性的研究，測出電子的電荷與質量的1907AA邁克耳孫美國創(chuàng)造精密的光學儀器和用以進行光譜學度量學的研究，并精確測出光速1908G里普曼法國發(fā)明應用干涉現象的天然彩色攝影技術1909G馬可尼意大利發(fā)明無線電極及其對發(fā)展CF布勞恩德國無線電通訊的貢獻1910JD范德瓦耳斯荷蘭對氣體和液體狀態(tài)方程的研究,9,年份獲獎者國籍獲獎原因1911W維恩德國熱輻射定律的導出和研究1912NG達倫瑞典發(fā)明點燃航標燈和浮標燈的瓦斯自動調節(jié)器1913HK昂尼斯荷蘭在低溫下研究物質的性質并制成液態(tài)氦1914MV勞厄德國發(fā)現倫琴射線通過晶體時的衍射，既用于決定X射線的波長又證明了晶體的原子點陣結構1915WH布拉格英國用倫琴射線分析晶體結構WL布拉格英國,10,年份獲獎者國籍獲獎原因1917CG巴克拉英國發(fā)現標識元素的次級倫琴輻射1918MV普朗克德國研究輻射的量子理論，發(fā)現基本量子，提出能量量子化的假設，解釋了電磁輻射的經驗定律1919J斯塔克德國發(fā)現陰極射線中的多普勒效應和原子光譜線在電場中的分裂1920CE吉洛姆法國發(fā)現鎳鋼合金的反常性以及在精密儀器中的應用,11,年份獲獎者國籍獲獎原因1921A愛因斯坦德國對現物理方面的貢獻，特別是闡明光電效應的定律1922N玻爾丹麥研究原子結構和原子輻射，提出他的原子結構模型1923RA密立根美國研究元電荷和光電效應，通過油滴實驗證明電荷有最小單位1924KMG西格班瑞典倫琴射線光譜學方面的發(fā)現和研究1925J弗蘭克德國發(fā)現電子撞擊原子時出現GL赫茲德國的規(guī)律性,12,年份獲獎者國籍獲獎原因1926JB佩林法國研究物質分裂結構，并發(fā)現沉積作用的平衡1927AH康普頓美國發(fā)現康普頓效應CTR威爾孫英國發(fā)明用云霧室觀察帶電粒子，使帶電粒子的軋跡變?yōu)榭梢?928OW里查孫英國熱離子現象的研究，并發(fā)現里查孫定律1929LV德布羅意法國電子波動性的理論研究1930CV拉曼印度研究光的散射并發(fā)現拉曼效應,13,年份獲獎者國籍獲獎原因1932W海森堡德國創(chuàng)立量子力學，并導致氫的同素異形的發(fā)現1933E薛定諤奧地利量子力學的廣泛發(fā)展PAM狄立克英國量子力學的廣泛發(fā)展，并預言正電子的存在1935J查德威克英國發(fā)現中子1936VF赫斯奧地利發(fā)現宇宙射線CD安德孫美國發(fā)現正電子,14,年份獲獎者國籍獲獎原因1937JP湯姆孫英國通過實驗發(fā)現受電子照射的晶體中的干涉現象CJ戴維孫美國通過實驗發(fā)現晶體對電子的衍射作用1938E費米意大利發(fā)現新放射性元素和慢中子引起的核反應1939FO勞倫斯美國研制回旋加速器以及利用它所取得的成果，特別是有關人工放射性元素的研究1943O斯特恩美國測定質子磁矩1944II拉比美國用共振方法測量原子核的磁性,15,年份獲獎者國籍獲獎原因1945W泡利奧地利發(fā)現泡利不相容原理1946PW布里奇曼美國研制高壓裝置并創(chuàng)立了高壓物理1947EV阿普頓英國發(fā)現電離層中反射無線電波的阿普頓層1948PMS布萊克特英國改進威爾孫云霧室及在核物理和宇宙線方面的發(fā)現1949湯川秀樹日本用數學方法預見介子的存在1950CF鮑威爾英國研究核過程的攝影法并發(fā)現介子,16,年份獲獎者國籍獲獎原因1951JD科克羅夫特英國首先利用人工所加速的粒子開展原子核ETS瓦爾頓愛爾蘭蛻變的研究1952EM珀塞爾美國核磁精密測量新方法的發(fā)F布洛赫美國展及有關的發(fā)現1953F塞爾尼克荷蘭論證相襯法，特別是研制相差顯微鏡1954M玻恩德國對量子力學的基礎研究，特別是量子力學中波函數的統計解釋WWG玻特德國符合法的提出及分析宇宙輻射,17,年份獲獎者國籍獲獎原因1955P庫什美國精密測定電子磁矩WE拉姆美國發(fā)現氫光譜的精細結構1956W肖克萊美國研究半導體并發(fā)明晶體管WH布拉頓美國J巴丁美國1957李政道美國否定弱相互作用下宇稱守楊振寧美國恒定律，使基本粒子研究獲重大發(fā)現1958PA切連柯夫前蘇聯發(fā)現并解釋切連柯夫效應IM弗蘭克前蘇聯高速帶電粒子在透明物質IY塔姆前蘇聯中傳遞時放出藍光的現象,18,年份獲獎者國籍獲獎原因1959E薩克雷美國發(fā)現反質子O張伯倫美國1960DA格拉塞爾美國發(fā)明氣泡室1961R霍夫斯塔特美國由高能電子散射研究原子核的結構RL穆斯堡德國研究R射線的無反沖共振吸收和發(fā)現穆斯堡效應1962LD朗道前蘇聯研究凝聚態(tài)物質的理論，特別是液氦的研究,19,年份獲獎者國籍獲獎原因1963EP維格納美國原子核和基本粒子理論的研究，特別是發(fā)現和應用對稱性基本原理方面的貢獻MG邁耶美國發(fā)現原子核結構殼層模型JHD詹森德國理論，成功地解釋原子核的長周期和其它幻數性質的問題1964CH湯斯美國在量子電子學領域中的基礎研究導致了根據微波激射器和激光器的原理構成振蕩器和放大器,20,年份獲獎者國籍獲獎原因1964NG巴索夫前蘇聯用于產生激光光束的振蕩器和放大器的研究工作AM普洛霍羅夫前蘇聯在量子電子學中的研究工作導致微波激射器和激光器的制作1965RP費曼美國量子電動力學的研究，包JS施溫格美國括對基本粒子物理學的意朝永振一郎日本義深遠的結果1966A卡斯特萊法國發(fā)現并發(fā)展光學方法以研究原子的能級的貢獻1967HA貝特美國恒星能量的產生方面的理論,21,年份獲獎者國籍獲獎原因1968LW阿爾瓦雷斯美國對基本粒子物理學的決定性的貢獻，特別是通過發(fā)展氫氣泡室和數據分析技術而發(fā)現許多共振態(tài)1969M蓋爾曼美國關于基本粒子的分類和相互作用的發(fā)現，提出“夸克”粒子理論1970HOG阿爾文瑞典磁流體力學的基礎研究和LEF尼爾法國發(fā)現并在等離子體物理中找到廣泛應用,22,年份獲獎者國籍獲獎原因1980JW克羅寧美國CP不對稱性的發(fā)現VL菲奇美國1981N布洛姆伯根美國激光光譜學與非線性光學AL肖洛美國的研究KM瑟巴瑞典高分辨電子能譜的研究1982K威爾孫美國關于相變的臨界現象1983S錢德拉塞卡爾美國恒星結構和演化方面的理論研究W福勒美國宇宙間化學元素形成方面的核反應的理論研究和實驗,23,年份獲獎者國籍獲獎原因1984C魯比亞意大利由于他們的努力導致了中間S范德梅爾荷蘭玻色子的發(fā)現1985KV克利青德國量子霍耳效應1986E魯斯卡德國電子物理領域的基礎研究工作，設計出世界上第一架電子顯微鏡G賓尼瑞士設計出掃描式隧道效應顯微鏡H羅雷爾瑞士1987JG柏諾茲美國發(fā)現新的超導材料KA穆勒美國,24,年份獲獎者國籍獲獎原因1988LM萊德曼美國從事中微子波束工作及通過M施瓦茨美國發(fā)現Μ介子中微子從而對輕J斯坦伯格英國粒子對稱結構進行論證1989NF拉姆齊美國發(fā)明原子銫鐘及提出氫微波激射技術W保羅德國創(chuàng)造捕集原子的方法以達到HG德梅爾特美國能極其精確地研究一個電子或離子1990J杰羅姆美國發(fā)現夸克存在的第一個實驗H肯德爾美國證明R泰勒加拿大,25,年份獲獎者國籍獲獎原因1991PG德燃納法國液晶基礎研究1992J夏帕克法國對粒子探測器特別是多絲正比室的發(fā)明和發(fā)展1993J泰勒美國發(fā)現一對脈沖星，質量L赫爾斯美國為兩個太陽的質量，而直徑僅1030KM，故引力場極強，為引力波的存在提供了間接證據1994C沙爾美國發(fā)展中子散射技術B布羅克豪斯加拿大,26,年份獲獎者國籍獲獎原因1995ML珀爾美國珀爾及其合作者發(fā)現了Τ輕F雷恩斯美國子雷恩斯與C考溫首次成功地觀察到電子反中微子他們在輕子研究方面的先驅性工作，為建立輕子夸克層次上的物質結構圖像作出了重大貢獻1996戴維李美國發(fā)現氦3中的超流動性DD奧謝羅夫美國RC里查森美國1997朱棣文美國激光冷卻和陷俘原子CC塔諾季法國WD菲利浦斯美國,27,年份獲獎者國籍獲獎原因1998RB勞克林美國分數量子霍爾效應的發(fā)現HL斯特默美國崔琦美國1999H霍夫特荷蘭闡明物理學弱電相互作用中M韋爾特曼的量子結構2000澤羅斯阿爾費羅夫俄羅斯為現代信息技術的所作出赫伯特克勒默美國的基礎性貢獻，特別是他們杰克S基爾比美國發(fā)明的快速晶體管、激光二極管和集成電路芯片,28,物理學與工業(yè)革命,蒸氣機、內燃機的發(fā)展和完善，使人類從農業(yè)社會進入工業(yè)社會第一次工業(yè)革命；電力、石油和自動生產線第二次工業(yè)革命；電腦、電信革命，信息時代、知識經濟時代第三次工業(yè)革命。,29,物理學與哲學,30,中國古代的物理成就我國古代的科學技術成就中，屬于物理學或與物理學有關的，可以提出力學、光學和聲學等三個方面作一簡要介紹?？脊び洠ü埃罚埃爸粒矗埃澳辏╆P于慣性的記載、滾動摩擦的論述、火箭的飛行與保持穩(wěn)定，還記述了有關力的測量、斜面受力分析以及材料和施工中的一些軟科學知識。墨經（公元前４９０至４０３年），墨經戰(zhàn)國時代以墨翟為首的墨家的代表作，分為“經”與“經說”兩大部分。前者的內容大多是一些定義性質的條文，后者則帶有定律的性質的解釋。,31,墨經中的軟科學知識已不全是實際生產知識的總結和記述，而是對力學現象進行了粗淺的概括，并進行了一些推理論證。諸如，關于時空觀念、運動學知識、力的概念、力系平衡的論述，以及斜面、滑輪及其應用，等等。侯風地動儀。這是東漢張衡（公元７８至１３９年）所制的世界上第一臺地震儀。后漢書張衡列傳上有下面一段記載“（順帝）陽嘉元年（即公元１３２年），復造侯風地動儀。這是一種測定震源方向的儀器。張衡利用了力學上的慣性原理，同時他對地震波傳播和方向性也一定有所了解。這些在當時來說都是十分了不起的。,32,記里鼓和指南車。這是三國時魏人馬鈞根據以前的記載模仿制成的兩種利用各種齒輪的復合運動傳動的自動機構。在劉仙洲教授著的中國機械工程發(fā)明史第一編第五章中有較詳細的介紹。關于光學知識的記載以墨經經下中的八條最為系統。內容涉及影子生成的道理，本影和半影，由物體與光源的相對位置確定影子的大小，光的直線傳播實驗，光的反射性和平面鏡成像，凹面鏡成像，凸面鏡成像等。它已觸及了幾何光學很大一部分，從時間上看要比古希臘歐幾里德注反射光學早一百多年。,33,聲學方面據文獻記載和考古的發(fā)現，在周朝以前已經有了各種樂器，而且很早就制定了有科學根據的樂律，樂律說有豐富的物理聲學內容，它的產生和發(fā)展，是物理聲學史中重要的組成部分。我國古籍中多次記載了物體的共振和聲音的共鳴現象。關于物質和運動的概念物質觀。關于物質的構成，中國古代有多種說法，如“五行說”，“八卦說”，“元氣說”以及墨家提出的“原子論”。,34,我國原始五行說發(fā)展到了春秋時代，又出現了五行相生相克的學說，即水生火，火生土，土生金，金生水，水生木；木克土，土克水，水克火，火克金，金克木。顯然它是由實踐經驗抽象出來的。這種關系深刻地揭示了組成世界的五種基本物質元素在相互轉化的復雜變換過程中，,35,運動觀念。在我國古代，人們把運動理解為一般變化，其中包括產生和消滅，數量增減和性質變化，以及位置移動。,除去以上列舉的力學、光學、聲學和物質與運動等四個方面之外，在這一時代中，我國還有許多其它的物理學方面的成就，例如磁現象和靜電現象、氣象知識等等，不再一一加以介紹了。即使從以上的一個很不完整、很不系統的介紹，我們已經可以看到，我國古代確實有不少很有價值的物理學成就。跟文學、藝術、哲學等其它領域一樣，比之其它文明古國毫無遜色，甚至可以說有過之而無不及。,36,物理學與物質世界,37,物質世界的美麗,簡潔性描述經驗資料，具有最少量的定義和獨立假設的模型最好的理論；“遙望”從整體上把握萬物，星星繁多，卻個個清晰，萬里長城（單塊石頭）；質點、剛體、黑體、諧振子、理想氣體等，小到原子大到太陽可以有同一名稱質點。,38,雄偉壯觀的萬里長城,39,對稱性,對稱、平衡、和諧是人類共同的審美心態(tài)；古羅馬的建筑、中國的宮殿、周易中的陰陽、八卦；作用力與反作用力、正負電荷、S極N極、電流周圍的磁場及變化磁場周圍的電場、楊振寧和李政道的宇稱守恒。,40,普遍性,“1＋1＝2”數學抽象，“1頭牛＋2頭牛＝3頭牛；1個原子＋2個原子＝3個原子”；0、1、2所包含的的哲學思想；普朗克在瑞利和維恩定律后，為追求二者的統一，引出普朗克常數。,41,穩(wěn)定感,人類審美心態(tài)的又一要素表現了對封閉、獨立系統的向往；聯合國憲章規(guī)定了一百多個國家的邊界不可侵犯；互不干涉內政也體現了這種心態(tài)；整個宇宙（有限）中，質量能量守恒、電荷守恒；二千多年前孔子望著川流不息的江河感慨“逝者如斯夫，不舍晝夜”。人們渴望永恒，真空中的光速、普朗克常數、電子電荷、阿伏加德羅常數等等。,42,延伸性,“落霞與孤騖齊飛，秋水共長天一色”唐代王勃把視野引向無窮、無盡、無限和無數。仿佛看到在一塊無限大平板上，放著一個剛球，伽利略一推，剛球保持初速直線前進，向前，向前，直到無邊否定亞力斯多德的經驗結論。,43,1993年3月，亞特蘭大，“物理學對社會的重要貢獻”的決議”,物理學是一項智力探險活動，鼓舞著年輕人，擴展著我們關于大自然知識的疆界。物理學發(fā)展著未來技術進步所需要的基本知識。物理學為科學進步和發(fā)明的利用，提供所需訓練有素的人才。物理學在培養(yǎng)其它學科領域科學工作者的教育中，是一個重要組成部分。物理學擴展和提高我們對其他科學的理解，諸如地球科學、農業(yè)科學、化學、生物學、環(huán)境科學，以及天文學和宇宙學這些學科對世界上所有民族都是至關重要的。物理學提供發(fā)展應用于醫(yī)學的新設備和新技術所需的基本知識，如計算機層析技術（CT），磁共振成像，正電子發(fā)射層析技術，超聲波成像和激光技術等，改善了我們生活的質量。,44,人類21世紀的文明要到兩千年前中國的孔子和老子那里去找,兩千年前，哲學家莊子“判天地之美，析萬物之理”古訓激勵我們勇攀科學高峰,45,您將一點一點地掀開物質世界的神奇的面紗,歡迎,46,§1物理學與物質世界物理學是探討物質結構和運動基本規(guī)律的學科是自然科學的基礎,一物質世界,研究的對象十分廣泛宇觀宏觀微觀,為人們描繪出一副五彩繽紛的圖畫,47,空間尺度相差1045－10461026M約150億光年宇宙－10－20M夸克,時間尺度相差10451018S150億年宇宙年齡1027S硬?射線周期,速率范圍0靜止3X108M/S光速,48,人們從自己向小尺度追問以探索物質的組成物理學上對應粒子物理學目前物理學界公認組成物質的最小單元是夸克即認為QUARK沒有內部結構但近來有消息稱QUARK也可一分為二說明認識無止境,49,粒子種類自由狀態(tài)存在的452種其中規(guī)范玻色子4種輕子12種強子436種,,基本相互作用電磁強弱引力,50,人們從自己向大尺度追問以探索宇宙的奧秘物理學上對應天體物理學,宇宙是怎樣運動的呢進行絕熱膨脹??宇宙半徑增大??宇宙密度降低??溫度降低,宇宙有限又無邊,有中心無中心,遠離,51,仙女座大星云,52,53,三物理學使人們深入認識世界?物質存在的基本形式中學時已有粒子和場的認識,場論給出最新認識每種粒子對應一種場場有不同能量狀態(tài),場與粒子是統一體的兩種表現形式,54,演繹法－推理演算歸納法－假設模型定性和半定量,直覺想象力洞察力,§2物理學與科學思維,一物理學的研究方法,55,物理學家的1/3激奮在于建立理論1/3激奮在于證實理論1/3激奮在于突破理論愛因斯坦是典范最令人驚訝的是沒有出現令人驚訝的事,二物理學家的科學態(tài)度,實驗結果與已有理論不符合預示著重大突破,令人興奮,56,§3物理學與科學技術?物理學為其他學科創(chuàng)立技術和原理?重大新技術領域的創(chuàng)立總是經歷長期的物理醞釀如微電子技術的發(fā)展?物理學滿足人類所深刻認識到的最根本的程度上了解自然界的需要美國物理學評述委員會,57,盧瑟福A粒子散射實驗1909－核能利用40年代以后愛因斯坦受激輻射理論1917－第一臺激光器1960物理技術信息技術的發(fā)生和發(fā)展的硬件部分－以物理學成果為基礎技術物理量子力學費米狄拉克統計固體能帶理論20年代物理－晶體管誕生1947集成電路1962大規(guī)模集成電路70年代后期技術－微結構物理物理,58,,§4物理學與高素質人才,提高科學素質和能力以適應高新技術市場經濟的發(fā)展,現代工業(yè)技術工程師類型工程科學家型革新發(fā)明家型現場工程專家型管理規(guī)劃專家型,要求良好的科學素質,59,物理學的思想和觀點如建理想化模型從物理本質上提出和研究本專業(yè)問題創(chuàng)新能力在工程技術中引入物理學的新成果,物理素質的表現,重視提高科學素質深厚的科學素養(yǎng)是發(fā)明創(chuàng)造的基礎,60,如掃描隧道顯微鏡STM的發(fā)明說明深厚的科學素質的重要性,70年代羅伯特楊制成場發(fā)射顯微鏡,1981年賓尼和羅雷爾應用隧道效應改進了場發(fā)射顯微鏡??STM,得益于深厚的科學素養(yǎng),1986年諾貝爾物理學獎,61,經典量子,,,62,中國科學院化學研究所研制的CSTM9000型掃描隧道顯微鏡“原子和分子的觀察與操縱”,63,用AFM得到的癌細胞的表面圖象“原子和分子的觀察與操縱”,基于STM工作原理或掃描成像方法的派生顯微鏡系列原子力AFM磁力分子力顯微鏡等等,64,1994年中國科學院科學家“寫”出的平均每個字的面積僅百萬分之一平方厘米“原子和分子的觀察與操縱”,操縱原子不是夢“原子書法”,65,移動鐵原子,66,文科物理課的任務,通過物理學的學習，把大學生領進各個領域的大門；打開大門并送一枚指南針；使之能在物理學展示的五彩繽紛的世界中汲取營養(yǎng)茁壯成長；為將來無論從事什么工作，打下堅實的基礎。,67,不斷地探索未知是物理學家一生的,追求,

簡介：1,大氣物理學,2,學科位置按研究范疇大體可劃分為自然科學數、理、化、天、地、生、工程與材料科學、信息科學、管理科學社會科學,,3,地球科學包括大氣科學、海洋科學、地理學、地質學等大氣科學基礎學科大氣物理學、大氣化學、大氣動力學、天氣學、氣候學、大氣探測學應用學科農業(yè)氣象學、水文氣象、醫(yī)療氣象、污染氣象、人工影響天氣等,,4,大氣物理學一、定義主要研究地球大氣現象與過程的物理機制和規(guī)律。大氣現象與過程大氣中流體運動、光象、電象、熱現象、相變過程、輻射過程。二、分支大氣動力學、大氣光學、大氣電學、大氣熱力學、云降水學、大氣輻射學,5,1）近代大氣物理學起始階段（18世紀中葉20世紀中葉）,大氣物理學發(fā)展簡史,1752，美國FRANKLIN第一次用風箏探明雷擊的本質就是電。,1871，英國物理學家RAYLEIGH解釋了天空蘭色的現象,6,1908，德國物理學家GMIE解決了球形粒子的散射問題,18591901，這兩位德國物理學家開創(chuàng)了輻射定律,MAXKARLERNSTLUDWIGPLANCK（18581947）德國物理學家，量子力學的開創(chuàng)人,GRKIRCHHOFF（18241887）德國物理學家,7,2）大氣物理學高速發(fā)展階段（20世紀中葉以來）,具有重大實際應用問題的需要大大加速了大氣物理學的發(fā)展。,1）1946年，美國物理學家ILANGMUIR,VJSCHAEFER發(fā)現干冰可以催化云產生降水,2）需要掌握大氣環(huán)境演變規(guī)律，促使大氣邊界層與大氣湍流學科的發(fā)展,3）衛(wèi)星、雷達等遙感技術的發(fā)展，推動了大氣輻射學的研究,8,第一節(jié)宇宙、地球、大氣的起源和演化,9,10,第一節(jié)宇宙、地球、大氣的起源和演化一、宇宙的起源大爆炸學說,按照FRIEDMANN等人的理論，RUSSIANAMERICANPHYSICISTGEORGEGAMOW和他的學生AMERICANPHYSICISTSRALPHALPHERANDROBERTHERMAN（1940S）認為過去必定存在一個有限的時刻，那時宇宙中的物質被壓縮為極高密度的狀態(tài)，這個時刻被稱為“大爆炸”，也就是宇宙起源的時刻。,11,他們的計算結論是作為“大爆炸”過程的遺跡，目前宇宙中應普遍存在溫度約5K的背景黑體輻射。1989年，美國宇航局專門為此發(fā)射了宇宙背景探測者衛(wèi)星觀測數據表明，該輻射的譜分布與2．735K的黑體輻射完全相合，天空不同方向的相對溫差小于十萬分之一。這就證明了背景輻射的黑體性和普適性。這種“背景輻射”的存在是“大爆炸”模型最令人信服的證據之一。通過現代物理學理論，可以模擬宇宙在大爆炸后1?1043秒的狀態(tài)，但對于此時刻之前還沒有新的理論將萬有引力和廣義相對論二者之間結合起來。,12,膨脹理論,,上世紀70年代，美國科學家ALANGUTH、PAULSTEINHARDT和美籍俄裔天文學家ANDREASLINDE提出從大爆炸后1?1035秒開始的1?1032秒內宇宙極速膨脹為原來的1?1050倍，然后減緩為近乎常速。認為宇宙處于開放與封閉系統的邊緣狀態(tài)?？山忉尨蟊▽W說不能解釋的宇宙常速膨脹和宇宙的均勻性等問題，被廣大理論天文學家認同。上世紀90年代以來，觀測天文學家對該理論有不同看法，認為宇宙應該是一個開放系統。,13,膨脹理論圖示白點代表星系，膨脹后相互遠離,14,宇宙無限論有限無界論,在17世紀，GALILEI、NEWTON在經典力學體系的基礎上，建立了宇宙無限無邊的理論，即宇宙的體積是無限的，沒有空間邊界，無限的天體分布在無限的空間之中。,1917年，ALBERTEINSTEIN在廣義相對論的基礎上，提出了有限無界的靜態(tài)宇宙模型。認為宇宙是有限無邊的，即宇宙空間的體積是有限，是一個彎曲的封閉體，這個彎曲的封閉體沒有邊界，類似一個球面，面積有限，但沿著球面運動總是遇不到“邊”。該理論拉開了現代宇宙學研究的序幕。,15,二、地球與宇宙,銀河系中心,銀河系與河外星系,16,太陽系,17,,2006年08月24日北京時間晚間930，第26屆國際天文學聯合會IAU大會就有關行星新定義的決議草案進行了表決，通過新的行星定義。國際天文從而確認太陽系只有8顆行星，冥王星遭到徹底“降級”。冥王星被排除在行星行列之外，而將其列入“矮行星”?，F在太陽系的天體包括八大行星，矮行星和小天體。,18,19,,20,21,,22,,23,,24,25,26,地球形成,50億年前，地球的輪廓已初步形成。最初是個火球。隨著地球逐步冷卻，較重的物質沉到中心，形成地核；較輕的物質浮在上面，冷卻后形成地殼。,27,28,29,30,31,32,第二節(jié)大氣組成一、氣體成分,33,第二節(jié)大氣組成一、氣體成分,,90KM以上大氣,1）空氣分子大部分都發(fā)生離解；2）空氣成分隨高度的分布逐漸變成按分子量（或原子量）大小排列。從低層到高層依次為N2、O、HE、H,34,第二節(jié)大氣組成一、氣體成分,,90KM以下干潔大氣均勻混合，稱為均勻層,1）按濃度時空變化是否明顯來分，分為,定常成分濃度的時空變化不明顯的氣體成分。主要包括N2、O2、惰性氣體,可變成分定義略。例如，水汽、CO2、O3、CH4等,35,2）按濃度,主要氣體濃度≥1，包括N2、O2、AR,微量氣體1PPM1，包括CO2、CH4、NE、HE、KR、水汽（2PPM4,痕量氣體＜1PPM，包括（見表）,36,37,大氣的組成餅圖,一些概念,38,干潔大氣不含水汽和懸浮顆粒物的大氣,平均分子量90KM以下，空氣平均分子量為28966，不隨高度變化,空氣密度標準狀態(tài)（P101325HPA,T0℃）下，干空氣密度為129KG/M3,39,4、重要氣體成分的作用,1）主要氣體氮、氧對生命活動有重要意義，但對天氣、百萬年尺度的氣候變化沒有什么作用。,2）微量、痕量氣體水汽、CO2、O3,A水汽是云和降水的源泉；在全球能量平衡中起重要作用，影響地面和空氣溫度；是地球系統的水循環(huán)中起重要角色。,40,41,地表上的水–全球年水量平衡,42,BCO2CO3,43,THECURRENTCONCENTRATIONOFCO2ISABOUT365PPMPARTPERMILLION,ASCOMPAREDTOTHEPREINDUSTRIALCONCENTRATIONOFABOUT285PPMTHISISANINCREASEOFABOUT28THISINCREASEISPRIMARILYDUETOTHEBURNINGOFFOSSILFUELSALSOSOMELOSSOFBIOMASS,44,,FIG14,P7,45,,FIG13,P6,46,,,INCREASEINCATASTROPHICFLOODEVENTS,47,,GLOBALAVERAGESEALEVELHASRISENANDOCEANHEATCONTENTHASINCREASED,48,INCREASEINFREQUENCYANDINTENSITYOFDROUGHTS,SOURCEOSTP,49,SNOWCOVERANDICEEXTENTHAVEDECREASED,復習,大氣物理行星大氣地球大氣的演化現代大氣的組成,50,大氣污染,51,52,,53,,54,55,56,57,58,歷年的南極臭氧,59,60,紫外輻射的波段、人體健康影響和臭氧層的吸收作用,,61,62,63,64,,65,,66,67,,68,,69,,70,,71,,72,,73,,74,75,全球年總降水量500000KM3全球年總蒸發(fā)量500000KM3陸地年總降水量110000KM3陸地年總蒸發(fā)量70000KM3余40000KM3,76,三、大氣氣溶膠粒子1、定義尺度范圍1NM100ΜM,大氣中分散、懸浮有液體或固體微粒時的氣體和懸浮物的總體系稱為大氣氣溶膠。而其中的懸浮物就稱為氣溶膠粒子。,77,2、分類1）云降水學分類（按半徑分類）2）大氣環(huán)境學分類,愛根核半徑在001到01微米之間。大核半徑在01到1微米之間。巨核半徑大于1微米。,TSP、降塵、PM10、PM25、塵粒、粉塵、灰霾、等。,78,3、大氣氣溶膠粒子的源和匯1）源,據估計，全球氣溶膠質粒主要是自然界產生的，人工來源僅為自然來源的五分之一。包括海水飛沫（見下圖）、氣粒轉換、風揚沙塵、火山爆發(fā),79,80,2）匯即氣溶膠粒子被移出大氣的過程。,按是否有水質粒參與，分為干移出、濕移出。,81,干移出過程指質粒在干的狀況下移出大氣的過程。包括重力下沉、附粘移出。濕移出過程指質粒受雨雪或云霧滴等影響而下沉到下墊面移出大氣的過程。包括凝長下沉、碰并下沉。,82,4、大氣氣溶膠粒子在大氣過程中的作用,1）在云霧降水中的作用；可作為水汽凝結和凝華以及水滴凍結的核心，即部分大氣氣溶膠粒子可作為CCN（CLOUDCONDENSATIONNUCLEI或INICENUCLEI,2）對大氣輻射過程的影響；吸收和散射太陽輻射，影響大氣溫度的垂直分布。,83,3）對大氣光學特性的影響；對太陽光的散射和吸收，會影響大氣能見度，還會影響天空顏色。一些光學現象的出現，也與它們的作用有關。,84,4）對大氣電學特性的影響氣溶膠粒子捕獲小離子而成為大離子，由于大離子遷移率小，故大氣電場中的傳導電流減小,85,5）在大氣化學過程中的作用。氣溶膠粒子在大氣的許多化學過程中起作用。,86,第三節(jié)大氣的垂直結構大氣上界物理現象上界為1200KM極光出現高度）；大氣密度上界為20003000KM接近于星際氣體密度1個/CM3的高度）,分層標準（1）按溫度隨高度的變化,（2）按大氣成分是否混合均勻（或稱按空氣平均分子量隨高度變化）分均勻層、非均勻層,87,（3）按電離狀況分,（4）按O3濃度分臭氧層（1050KM非臭氧層,（5）按地磁場對帶電粒子運動作用明顯與否分,一、按溫度隨高度的變化分為對流層、平流層、中層、熱層、外層,88,89,1、對流層（12KM以下）,在赤道地區(qū)對流層頂的高度約18千米，中緯度地區(qū)約12千米，極地地區(qū)約8千米。夏季的對流層厚度大于冬季。以南京為例，夏季的對流層厚度達17公里，而冬季只有11公里，冬夏厚度之差達6公里之多。特點,90,1、溫度隨高度的增加而降低，氣溫遞減率Γ為65℃/KM,定義氣溫遞減率Γ高度每升高單位高度氣溫降低的度數。,2、對流層中的垂直運動顯著。,3、集中了80的大氣質量和幾乎全部水汽,91,4、云霧降水均發(fā)生在此層,5、受地表影響最強烈，空氣屬性的水平分布很不均勻,92,2、平流層（12KM55KM,125KM以下溫度遞減率接近零，25KM以上溫度隨高度明顯增加,2平流層氣流運動主要以水平運動為主,3水汽極少，顆粒物極少，能見度極好。,4）大氣污染物進入平流層后能長期存在,93,3、中層（85KM,1）層內溫度隨高度增加而下降,2）空氣的垂直對流運動強,故又稱之為高空對流層或上對流層。,94,4、熱層（550KM,1溫度隨高度增加而上升,2高度電離。,3）帶電粒子運動受地球磁場的作用明顯。,95,5、外層（大氣上界）,2）大氣成分可以散逸到星際空間。,1）隨高度升高氣溫增加不顯著,96,二、按電離狀況分,地殼和大氣中的放射性物質主要對低層大氣的電離起作用，而它們的作用較弱，而宇宙線和太陽紫外線輻射對高層大氣起作用，且作用較強。因此，大氣中離子濃度低層低，高層高，據此分為,中性層（60KM以下電離層（60KM以上）,97,三、按地磁場對帶電粒子運動作用明顯與否分,1、非磁層（500KM以下）,由于空氣較稠密，帶電粒子的運動主要受粒子間的碰撞支配,2、磁層（500KM以上）,本層內存在大量帶電粒子，空氣又稀薄，粒子間碰撞稀少，所以，帶電粒子的運動主要受地磁場控制,98,第四節(jié)主要氣象要素,氣象要素表征大氣狀態(tài)和現象的物理量。例如，氣溫、空氣濕度、氣壓、風,一、氣溫,1、定義表示空氣冷熱程度的物理量,2、溫標,99,關系,3、觀測,地面氣溫指離地15M（我國）高處百葉箱里的氣溫,100,,,101,,,,,,,,,,102,103,,世界上的極端氣溫,104,氣溫的日變化,氣溫的日變化主要受地表日夜溫差的影響，而地表溫度的日變化和入太陽輻射以及出地球能量兩者差值有關。,105,二、氣壓,1、定義大氣壓力,2、單位國際單位帕（PA氣象上常用百帕（HPA）標準大氣壓101325HPA,3、測量,106,107,108,,109,,,110,,,111,112,,,VERTICALPRESSUREDISTRIBUTION,113,三、空氣濕度,1、定義表示空氣中水汽含量多少或潮濕程度的物理量。,2、水汽達飽和,3、濕度參量P19,由水汽和平面純水（或純水）組成的系統，在某溫度下達到兩相平衡時，稱為水汽達飽和。,有很多個,114,,,OBSERVATIONSOFVAPORPRESSUREASAFUNCTIONOFTEMPERATURE,115,1）水汽混合比R,單位KG/KG,2比濕Q,單位KG/KG,Q于R的關系,116,3絕對濕度（水汽密度,單位KG/M3,V為濕空氣體積,4）水汽壓E濕空氣中水汽的分壓強。單位為HPA,相對于純水冰）平面的飽和水汽壓EW（EI），僅是溫度的函數，隨溫度升高而增大,117,飽和水汽壓計算公式（P21）,5）相對濕度F,6）露點TD、霜點TF,濕空氣在水汽含量不變的情況下，等壓降溫至相對于純水平面達飽和時的溫度，稱為露點；等壓降溫至相對于純冰平面達飽和時的溫度稱為霜點。,118,四、風,1、風的概念,1）空氣相對運動形成風,大氣科學中的風以地面為參照物，分水平風、垂直風,2）風是矢量，水平風是二維矢量,3）水平風有兩種描述方法分量法、方向大小法,119,2、風向,1）指風的來向,2）表示方法用16個地理方位,用方位角,3、風速,表示方法,1）單位時間里空氣所經過的距離。單位M/S、MILE/H,120,121,2風級,熱帶低壓中心附近最大風力67級熱帶風暴89級強熱帶風暴1011級臺風≥12級。,例如，熱帶氣旋用風級劃分為,122,123,124,125,126,第五節(jié)空氣狀態(tài)方程一、理想氣體狀態(tài)方程,2、地球上自然狀態(tài)下的空氣可看作理想氣體,127,二、干空氣狀態(tài)方程,1、方程推導,設體積為V、溫度為T的干空氣中，含有N種氣體成分，其中第I種成分的狀態(tài)方程為,對以上N個式子求和，有,128,考慮到,并令,，則有,129,90KM以下，,令,RD稱為干空氣比氣體常數,（3）式可化為,130,2、比氣體常數,131,三、濕空氣狀態(tài)方程,1、方程推導,干空氣和水汽狀態(tài)方程分別為,把（5）代入上式（6），有,132,（4）（7）得,即,133,（7）/（8），得,考慮到,（9）式近似為,134,把（10）代入（8），有,若令,則（11）式化為,135,若令,則（11）式化為,（11）（13）為濕空氣狀態(tài)方程的三種形式，其中最常用的為公式（13）,2、虛溫,136,是關于溫度、水汽壓和壓強的函數。為了能在濕空氣狀態(tài)方程中使用，并且使其與干空氣狀態(tài)方程具有類似的簡單形式所引入的參量。定義式為,137,四、常用的濕度參量間關系,一塊體積為V、溫度為T的濕空氣中，水汽和干空氣狀態(tài)方程分別為,（6）/（14），得,138,一塊體積為V、溫度為T的濕空氣中，水汽和濕空氣狀態(tài)方程分別為,139,（6）/（11），有,140,141,1）水汽混合比R,2比濕Q,3絕對濕度（水汽密度,4）水汽壓E,5）相對濕度F,6）露點TD、霜點TF,142,Q于R的關系,143,RD稱為干空氣比氣體常數,144,145,第五節(jié)大氣靜力學方程一、方程推導,假定大氣處于靜力平衡狀態(tài)，即大氣相對于地面靜止，達到力的平衡。,任取一塊截面積為1M2，厚度為DZ的鉛直氣柱，對它進行受力分析,146,（151）稱為大氣靜力學方程的微分形式,（152）稱為大氣靜力學方程的導數形式,147,當大氣靜止或只做勻速垂直運動時，大氣靜力學方程精確成立。,當大氣有弱的垂直加速度時，大氣靜力學方程近似成立。,二、適用條件,大氣運動具有準水平性，即任意時刻大部分空間范圍的大氣以水平運動為主。垂直加速度一般小于01CM/S2,比重力加速度至少小4個數量級。,148,大氣靜力學方程不僅適用于靜止大氣，而且也適用于一般大氣，不適用于有強垂直運動的大氣（見圖）,149,150,三、應用,1、用來定義平衡氣壓（大氣靜力學氣壓）,對（152）式兩邊積分，,得,151,即以某高度Z1上的平衡氣壓等于從該高度直到大氣上界的單位截面鉛直氣柱的重量。,2、求氣壓階HPP31,1）定義垂直氣柱中每減小單位氣壓所對應的幾何高度增加量,3）影響因子,152,3、計算氣壓標高HP,1）定義,標高分氣壓標高和密度標高，這里只介紹前者,氣壓標高表示氣壓隨高度的變化趨勢，定義式為平面平行大氣的假設下,153,2）計算式,154,3）等溫大氣的標高,對（156）式變形后兩邊積分，得,對于等溫大氣，TV不隨高度變化，故HP也不隨高度變化，所以,155,對于等溫大氣，HP在數量上等于氣壓減小到起始氣壓的1/E所需要的高度增量。,4、用來推導模式大氣的壓高公式,壓高公式表明氣壓與高度間關系的公式。,模式大氣是滿足一定假設條件的大氣。,1）等溫大氣,A定義虛溫或溫度不隨高度變化的大氣,B壓高公式,156,把（157）代入，有,在氣象觀測中，常用（1510）求算等壓面位勢高度和海平面氣壓換算。,C上界（P0的高度）無上界,2）多元大氣,A定義氣溫隨高度線性變化的大氣稱為多元大氣。,157,B壓高公式設,，代入大氣靜力學方程中可推導出,C上界,158,3）均質大氣,A定義空氣密度不隨高度變化的大氣稱為均質大氣。,B壓高公式,C上界,數值上等于低層大氣的標高。,159,卓奧友峰8201米8000米是人類生存的極限,160,161,D鉛直溫度遞減率,由均質大氣壓高公式和狀態(tài)方程，求得均質大氣鉛直溫度遞減率為,162,變形，得,由（1512）式發(fā)現，,所以也稱為自由對流鉛直溫度遞減率,163,四、標準大氣,1、定義（WMO的定義）,所謂標準大氣，就是能夠粗略地反映出周年、中緯度狀況的，得到國際上承認的，假定的大氣溫度、壓力和密度的垂直分布。它的典型用途是作為壓力高度計校準、飛機性能計算、飛機和火箭設計、彈道制表和氣象制圖的基準。假定空氣服從使溫度、壓力和密度與位勢發(fā)生關系的理想氣體定律和流體靜力學方程。在一個時期內，只能規(guī)定一個標準大氣，這個標準大氣，除相隔多年做修正外，不允許經常變動。,164,2、美國1976年標準大氣,是對美國1962年標準大氣的修正，它表示了中等太陽活動期間，由地面到1000KM的理想化、靜態(tài)的中緯度平均大氣結構。,3、我國國家標準,,我國國家標準總局規(guī)定，在建立我國自己的標準大氣之前，可使用1976年美國標準大氣，取其30KM以下部分作為國家標準。,165,166,167,第六節(jié)氣壓場,氣壓場氣壓的空間分布。氣壓的三維空間分布稱為空間氣壓場；氣壓的水平分布稱為水平氣壓場。,168,一、基本概念,1、等高面圖,等壓面指空間氣壓相等各點組成的曲面，,等高面海拔高度相同的各點組成的曲面,等高面上的等壓線是等高面上氣壓相同點的連線。是等壓面與等高面的交線。,169,,170,目前地面天氣圖，就是高度為零的等高面圖，在地圖上填上海平面氣壓值，繪制等壓線，此外，地面天氣圖上還標有其他天氣符號和等值線。,171,2、等壓面圖,用高度間隔相等的若干等高面去截某等壓面P，將所得截線即等高線都投影到水平面上，便得P等壓面上的許多等高線。構成等壓面圖的主體。,目前氣象臺繪制的高空天氣圖就是一組等壓面圖。其上除等高線，還有其他等值線和天氣符號。,注這里的高度為位勢高度,172,173,,174,3、位勢高度,1）重力位勢,把單位質量的物體從海平面上（重力位勢為零）抬升（沿任意路徑）到Z高度時，外力克服重力所作的功。,175,2）位勢米GPM,質量為1千克的物體在標準重力加速度G0下，上升1M所增加的勢能為1位勢米。,3）位勢高度與幾何高度的關系,176,4）計算位勢高度的測高公式,已知兩個氣壓，求氣壓間的位勢高度,對（163）兩邊微分，有,把（164）和狀態(tài)方程代入大氣靜力學方程中，有,177,（165）可化為,（166）式兩邊積分，有,則（167）式化為,178,二、氣壓場的基本型式,179,180,181,182,

簡介：大氣物理學,卞建春中國科學院大氣物理研究所LAGEOBJCMAILIAPACCN01082995078,13681391739,1,助教胡艷紅，13520239830，HUYANHONGMAILIAPACCN星期四（13301610）；教2227雁棲湖園區(qū),第五講異質核化,2,均質核化,云滴的形成真的需要氣溶膠嗎如果沒有氣溶膠的幫助，如何通過凝結成云,,均質自發(fā)核化,大氣中存在含量穩(wěn)定的大氣離子。與均質核化相比較，分子團更容易圍繞離子而形成。WILSON（1899）在云室中發(fā)現，負離子上發(fā)生核化時的過飽和度S4，而正離子核化的過飽和度S6。當離子存在時，分子團形成后靜電場能量趨于減小，因而使得整個系統自由能減小。因此，離子的存在有利于分子團的形成。不過，離子誘導核化也需要很高的過飽和度，所以在實際對流層大氣中該過程似乎不是云滴形成的主要機制。,離子誘導核化,表面張力對水滴平衡水汽壓的影響,對于液氣界面的氣相一側，（由表面張力引起）的化學勢增量導致水汽份壓增加，從而阻止水滴蒸發(fā)或增長。KELVINTHOMSON公式,該公式描述表面張力?LV如何定量影響半徑為RD水滴的平衡水汽壓。當半徑減小時，平衡水汽壓比必然增長。,溶質效應,溶質對液態(tài)水平衡特性的效應主要依賴于溶質量，也輕微依賴于溶質本身的性質。水中溶質降低水的平衡水汽壓。早在19世界末，RAOULT就定量指出溶質越多效應越顯著。由于水的摩爾分數為XW1?XS，所以即溶液平衡水汽壓正比于水的摩爾分數。,非理想溶液,自然界中的大多數溶液并非是理想的，溶液中溶質分子通常與水分子有復雜的相互作用。在RAOULT定律中，我們不采用實際的摩爾分數X（溶質或水），而采用活度A。即不采用XS、XW，而采用AS、AW，則RAOULT定律可寫成,曲率效應為KELVINTHOMSON方程溶質效應為RAOULT公式,K?HLER理論方程K?HLER理論飽和比SKSKRD表示液滴與水汽的平衡。如果實際水汽壓飽和比SE/ES不同于SK，則液滴會增長或蒸發(fā)。,非揮發(fā)性溶質的K?HLER理論,揮發(fā)性溶質對K?HLER理論的效應,當一可溶痕量氣體被小液滴（例如霾中亞微米粒子）吸收時，就必須要率曲率效應，還有溶質的汽壓效應。此時K?HLER理論仍適用，但此前的K?HLER曲線不再適用于固定量的溶質，然是隨著液滴半徑變化的溶質量。一個粒子對痕量氣體的吸收量取決于間隙氣體濃度，而氣體濃度依賴于其它粒子對氣體的吸收量。實際上，每個粒子都與其它粒子競爭可溶氣體。這個問題比較復雜，涉及多個過程，必須同時考慮以下幾個方面一、相態(tài)平衡（HENRY律、CLAUSIUSCLAPEYRON方程）二、水相相互作用（離解成離子、電荷守恒）三、溶質與曲率效應（K?HLER理論）四、成分在粒子與氣體中的分配（質量守恒）每個方面由一個或多個方程描述，同時組合起來可得到一個數學解。由于各變量之間的關系比較復雜，往往需要數值計算，最后用圖來說明。,考慮氣塊氣溶膠為單一分布,即每個包含相同量硫酸代表非揮發(fā)性成分,NSO4給定液滴數濃度ND給定凝結前硝酸汽混合比YHNO3PHNO3/PTOT。相平衡酸離解水離解電荷平衡,K?HLER理論關系質量守恒總溶質濃度硫酸濃度硝酸濃度痕量氣體分壓,,各系數采用代表值，計算溫度為0℃時不同液滴直徑RD的平衡飽和比，見下圖。這里假定溶質含量為NSO410–7MOL/滴，四條實線分別代表硝酸初始混合比為YHNO30,1,2,3PPB時的計算結果；每條實線在下方都有對應的虛線，表示溶質效應（硫酸硝酸之和）。最上方的虛線為液滴曲率效應（假定表面張力不變）。當沒硝酸時YHNO30PPV,最上方實線即為非揮發(fā)性溶質的常規(guī)K?HLER理論。,看實線最左方，硝酸對小滴的影響很小，即硝酸尚無法與硫酸相比。但隨著液滴增長，增加水分，稀釋硫酸，吸收硝酸，溶質含量增加進一步抑制水蒸發(fā)。與僅有非揮發(fā)性溶質項比，第一極大值飽和比明顯減小。但當所有液滴都吸收硝酸時，硝酸汽的供應逐漸減弱，后續(xù)吸收效率降低；則由于液態(tài)水的增加導致硝酸變得稀釋，所以平衡飽和比又上升并超過極低值。當進一步稀釋時，液滴表現趨近于純水滴，而不管硝酸是否存在。,可見，大氣中可溶性氣體的存在增加了液滴平衡的復雜性。,NUCLEATION,,核化是系統熵降低的過程,核化是凝聚態(tài)（液態(tài)、固態(tài)）觸發(fā)的過程。新相態(tài)只有其當滿足熱力學條件才能形成。新相態(tài)（子相）的摩爾自由能（化學勢）必須小于原相態(tài)（母相），新相態(tài)才能維持下去。由氣態(tài)形成凝聚態(tài)的過程中，系統的熵減少。例如與液態(tài)和氣態(tài)相比較，固態(tài)中的分子排列有序，熵較低。在自然界中，熵不輕易降低，因此亞穩(wěn)態(tài)（如過冷云水）也能維持較長時間。但是，如果熱力驅動（化學勢差）足夠強，則具有較低熵的新相態(tài)也能形成。,均相核化液相的形成,下圖給出一個個氣態(tài)分子（單體分子）聚集形成液滴的過程。,分子聚集是凝結（分子進入分子簇）與蒸發(fā)（分子離開）沖突的過程幾乎沒有分子簇達到臨界大小，故很難通過同相核化形成液滴。,在均相系統中，從僅有氣態(tài)開始到氣相中半徑RD為分子簇的出現，系統自由能的總變化為第一項是表面張力項，第二項是體積做功項。,未飽和,飽和,下標H表示同相,核化的實質是在形成新的穩(wěn)定相態(tài)過程中存在一個能量障礙。,核化速率，即單位體積單位時間內新液滴形成的數量；它不僅依賴于胚芽數量，也依賴于胚芽增長速率。根據熱力學平衡理論，我們已經確定了胚芽數濃度,不可逆,可逆,臨界胚胎，即位于能量障礙之巔的分子簇，只要再加一個分子，就可以讓系統自由能下降，從而引起液滴自發(fā)增長。因此，核化速率也就是分子簇跨越能量障礙的速率。,臨界大小的一個分子簇捕獲分子的速率為其中?V為分子沖擊通量M?2S?1、AD為分子簇表面積，NV為水汽分子濃度、為水汽分子平均速度。因此，均相核化速率為其中Z為ZELDOVICH因子，反映其中的不平衡效應。,核化速率對S的依賴關系如右圖所示只有當S較大時4，核化速率才急速增長；之前，則非常小。為了清楚說明這一點，我們選擇一個核化速率（1CM?3S?1），在0℃時對應的飽和比為STH?44，即過飽和度為340。溫度對STH的影響如右圖所示，可見即使在較高溫度下，仍需要很高的過飽和度。因此，盡管物理上并不排除同相核化的可能性，但實際大氣中是不可能發(fā)生的。,液態(tài)水的異相核化,成核劑任意促進新相態(tài)形成的物質稱為成核劑（NUCLEATINGAGENT）。相對于均相核化，成核劑可以降低新相態(tài)形成所需要的自由能；氣溶膠顆?？梢云鸬皆撟饔?，充當凝結的優(yōu)選地點，稱之為凝結核。即使不可溶、不親水分子，異質表面也有助于液相核化。,平直、不可溶表面,液體表面積液體體積為,考慮一個靜態(tài)液體，彎曲度半徑為R，與不可溶平面的接觸角為?。此時所有力達到平衡，即YOUNG方程（界面自由能）可計算液體固體界面面積,,因此，在一個基底上（SUBSTRATE）形成半徑為R的球形帽液體所引起的系統自由能變化為其中??LVRTLNS，是蒸汽的摩爾自由能。系統自由能?GS對球形帽半徑R的依賴關系為,根據上式，可得到系統最大自由能對應的臨界半徑與前面介紹的均相核化半徑相同。應該相同因為氣態(tài)液態(tài)界面的平衡是局地現象，因此分子不受基底的影響。但，此時的自由能障礙變?yōu)榈谝豁椌褪蔷嗪嘶?GH。定義兩者之比，有該比只是一個幾何因子，小于1；FMVL/V球，即半徑為R的球的一部分。,,,不可溶基底在液態(tài)核化中的作用是降低自由能，如右圖所示對所有半徑來說，降低倍數相同，所以最大自由能出現的臨界半徑與均相核化一致。,同樣，可計算得到核化速率其中NS1為基底表面的水汽分子濃度。,,類似于均相核化，根據一個核化速率確定飽和比閾值STH。如下圖，STH是接觸角?的函數。如果表面是可濕的，則接觸角很小，可在飽和比接近于1時出現核化；即不存在能量障礙。另一極端，當基底表面是疏水的、接觸角很大，STH接近于均相核化值，似乎不存在接觸表面。,親水性,疏水性,不可溶顆粒表面的核化,平直表面在大氣中是不存在的，先考慮不可溶氣溶膠表面上液態(tài)球形帽的形成。為簡單起見，考慮球形氣溶膠，半徑為RN。類似于平直表面，幾何因子FM,XVL/V球是MCOS?尺度比X?RN/R的函數,其中G?1X2?2MX1/2。,,在計算飽和比閾值時，考慮到一個氣溶膠顆粒成為一個凝結核，只需要在其表面形成一個臨界大小的球形帽即可。因此選定核化速率為,根據不可溶氣溶膠顆粒的異相核化速率理論由于接觸角的不同，存在一系列飽和比閾值STH隨顆粒半徑的變化曲線。當顆粒很大時，類似于平直基底情況。當顆粒變得很小時，STH增長很快。最下面曲線（?0?）代表顆粒表面均勻覆蓋一薄層液態(tài)水，存在曲率效應，即KELVIN效應，主要體現在尺度很小時。,可溶顆粒表面液相的形成,可溶性氣溶膠顆粒在觸發(fā)液相形成時，要比不可溶粒子高效得多；由于水分子有極性，水分子與組成可溶物質的離子通過靜電吸附在一起。分子尺度的靜電引力非常強，容易打斷無機鹽的離子鍵，否則需要幾百度的高溫熔化無機鹽。而溶解的溶質離子像分子錨一樣，延遲水分子蒸發(fā)，從而降低平衡水汽壓，有助于保留凝聚態(tài)的水分子。因此，可溶物質能夠抵銷小粒子的曲率效應。,潮解過程,初始干粒子表面，當水分子累積速度大于逃離速度時，液態(tài)就開始了。在相對濕度低于100時，固體溶解成液體溶液的過程稱作潮解。固體變成液體增加熵，因此潮解是平衡變換，不是核化過程。,考慮一NANO3粒子暴露在不同濕度環(huán)境下（SE/ES），達到平衡，質量比為M/M0。當濕度低于潮解點時，水汽吸到干粒表面，但水量不足以破壞晶格；隨著濕度增大，吸收水份增加，最終溶解無機鹽。,潮解,風化,滯后回線,在潮解點SDELIQ發(fā)生非線性溶解過程吸收的水分打斷部分離子鍵，并使之離開固體；這些隔離在液體中的離子覆蓋顆粒，阻礙水分子蒸發(fā)。水汽壓的降低（溶質效應、RAOULT定律）導致從環(huán)境中吸收更多的水分子，進而進一步溶解固體。水汽吸收過程持續(xù)，直至固體完全消失，所有離子變成液體溶滴的一部分。超過潮解點后，濕度增加導致吸收更多水汽以及溶滴的增長。,在高濕環(huán)境下SSDELIQ,溶滴隨著濕度的變化是可逆的。,潮解,風化,滯后回線,但是，當S降至SDELIQ之下時，液滴保持液體狀態(tài)。當環(huán)境濕度下降，液滴蒸發(fā)失去水分，溶質濃度升高，則溶液變得相對于固體溶質為過飽和。降至某一點，溶滴中溶質過飽和度達到閾值，此時固體溶質成核，則原干粒子無機鹽重生。因從液滴形成固態(tài)溶質導致熵減小，所以風化是核化現象，可以用均相核化原理描述。由于核化的隨機性，導致風化在一個濕度范圍內發(fā)生。進一步降低環(huán)境濕度，對干粒子質量與體積影響很小。,,風化后如進一步降低濕度，對干粒子的質量與大小的影響很小。液相與固相在不同的飽和比條件下形成，這是一個遲滯現象，因為隨著濕度的增高與降低有不同的路徑。因此，要研究大氣氣溶膠如何影響空氣質量、云形成、大氣輻射平衡和地球氣候，必須理解氣溶膠粒子對濕度變化的響應。,潮解與粒子構成物質的可溶性直接相關聯。潮解濕度對溶質可溶性的依賴關系可以用下圖來說明，主要考慮三個相態(tài)之間的動態(tài)平衡。整個系統有兩個界面，考慮相平衡。整個系統涉及兩個成分，但只有液相既包含溶質，又包含水。,固液平衡溶質S?溶質AQ，只有溶質離子輸送；只要水溶液中存在任意固態(tài)溶質，則是飽和的。液氣界面只有水分子交換，所以平衡H2OAQ?H2OV可用RAOULT律表示AWE/ES?S如果用VAN’THOFF因子I表示水的活度，則可得到飽和溶液的潮解濕度,其中NW是水濃度，NS,SAT是飽和溶液中溶質濃度（即溶質可溶性）。各種不同鹽的可溶性與離解有效度I是溫度的函數，可以在文獻中查到。潮解與吸收水分是任何純溶質的基本特性。從上式可見可溶性越大，則潮解點越低。潮解點與吸濕增長（用粒徑增長倍數表示）曲線可用下圖表示。注意，潮解點（反映可溶性）強烈依賴于酸性被中和程度硫酸銨，是硫酸完全中和形式的鹽，可溶，但需要79的相對濕度才能溶解。,硫酸是無限可溶于水的，所以無潮解點。純硫酸是液體，水與硫酸的相對分配隨濕度變化。潮解點之上，粒子增長很快，并向S1線漸近。,每條曲線表示粒子的吸濕增長，反映了溶質吸水能力。大氣氣溶膠粒子一般由多種化合物組成，每一種成分有不同的理化特性，所以刻畫潮解和吸濕增長的參數一般具有復雜的函數形式。混合粒子通常沒有固定的潮解點，吸濕增長常常是經驗性的。霾粒子增長可以采用吸濕增長因子，GF?DPS/DP0,其中DP0DP0為干粒直徑。吸濕增長函數為其中AHYG為吸濕擬合參數。如果試驗資料比較少，則常常采用一個比值來刻畫吸濕增長GF?DP,WET/DP,DRY,其中DP,WET可以是某一給定高濕（如90）條件下測量的干粒直徑，而DP,DRY是低濕（如10）條件下測量的直徑。對于厭水物質，GF小于11,；而對于親水物質，GF可超過20。,,通常要考慮粒子的大小，因為只有最大的粒子展示整體特征。如下圖所示，亞微米粒子對于平衡態(tài)的改變很明顯。,由于曲率效應，小粒子潮解所需飽和比大于整體；即潮解點SDELIQ,PTCL大于整體潮解點SDELIQ,BULK。,粒子活化,形成云滴要求液體溶滴必須活化?；罨愃朴谒魏嘶残枰朔杂赡苷系K。但是，由于液相已經（通過潮解）存在，所以活化不是相態(tài)核化現象，而只是表示隨著環(huán)境濕度的增長從穩(wěn)定增長變化到不穩(wěn)定增長?；罨拍顚τ谡J識氣溶膠粒子如何充當CN和建立云初始微結構非常重要。濕度對液滴平衡特征的效應可以用K?HLER理論表示，即K?HLER飽和比為,,SK的極大值為臨界飽和比代表液滴增長超過其臨界半徑RC所需要的最小化學式差（??CRTLNSC）半徑小于RC的為霾粒子，而大于RC的為云滴?；罨礊轹驳卧鲩L超過K?HLER函數峰值并轉變云滴的過程。,,霾滴與云滴的重要區(qū)別，即未活化粒子向活化粒子的轉化，是增長/蒸發(fā)特征對于擾動的響應。半徑小于RC的霾滴位于K?HLER函數上升支，梯度DSK/DRD0，平衡態(tài)是穩(wěn)定的半徑大于RC的云滴，梯度DSK/DRD0，平衡態(tài)不穩(wěn)定。,40,K?HLER曲線,“溶質項”溶劑減小水汽壓,,,在駝峰之上，不管水汽大小，都將增長，則S稱為臨界過飽和度；與S對應水滴平衡半徑，稱為臨界半徑。,,,R,,S,臨界過飽和度/臨界半徑,,R,,S,即使RH沒有達到100，很小的水滴也能增長,,,R,,S,然而，這些水滴將很快位于曲線之下，即不飽和，因此將縮小。,,,,,R,,S,最后，這些水滴將剛好位于KOHLER曲線上，它們既不增長也不縮小。,,,R,,S,這就是霾的發(fā)生過程霾由非常小的水滴組成，RH小于100（可低至70）。霾滴既不增長也不縮小，因此也不形成降水,,,R,,S,半徑大于臨界半徑的水滴，總是處于過飽和條件下，因此不斷增長。,,,,,,,ENVIRONMENTALCONDITIONS,,,,STABLE,UNSTABLE,HAZEPARTICLES,ACTIVATEDDROPLETS,最有效的CN具有最低的臨界飽和比或臨界過飽和度SC?SC?1。小的RC具有較大的NS，因為SC?NS1/2。而NSVPNS?/6DP3?S/MS。因此，有SC?DP?3/2，因此粒子越大，臨界過飽和比越小。臨界過飽和比與干粒徑的定量關系如下圖所示大的可溶粒子臨界過飽和度小于01；而相對較小粒子臨界過飽和度超過10。,小粒子極限，即分子簇，則需百分之幾百的過飽和度來活化，即與均相核化相同。大氣中的最大過飽和度低于10，因此粒徑大于001?M的大粒子定為CCN，即圖中陰影區(qū)。,,臨界過飽和度小于環(huán)境過飽和度的粒子，能夠活化并變成云滴。則干氣溶膠的粒子極限直徑稱作活化直徑。所有粒徑大于活化直徑的粒子變成云滴，而剩余粒子停留在云滴間隙之間。直徑為01?M，對應的過飽和比為01。,MS1017G,MS1016G,MS1015G,01,1,10,01,RADIUSMICROMETERS,SATURATIONRATIOS,1,1,氣溶膠（干粒）質量的影響,臨界半徑與臨界過飽和度,吸濕參數HYGROSCOPICITYPARAMETER,氣溶膠參數KAPPA,吸濕參數?PETTERSANDKREIDENWEIS,2007是化學成分的指標,1純水21019KGNACL,31018KGNACL,41017KGNACL51019KGNH42SO4,61018KGNH42SO4,,吸濕參數,,,,,KELVINTERM,,WATERACTIVITY,SATURATIONRATIOOVERDROPLET,H2OSOLUTE,,,,HYGROSCOPICITYPARAMETER,PARAMETERIZEWATERACTIVITY,,PETTERSANDKREIDENWEIS,2007,?K?HLER曲線,?把臨界過飽和度與干粒徑聯系起來,?可從增長因子推測,,,,,FORMANYALMOSTALLSUBSTANCESSUBANDSUPERSATURATEDHYGROCOPICITIESCOMPAREWITHIN30,顆粒直徑與臨界過飽和度的關系,,不可溶但可濕顆粒,,,,,,己二酸可溶性弱,,,,硫酸銨可溶性強,,通過觀測CCN可推測氣溶膠吸濕性,觀測CCN得到的大氣氣溶膠吸濕性,,,,,,,臨界過飽和度與干粒徑的關系,吸濕參數是氣溶膠體積的線性組合,H2OSOLUTEAB,H2OSOLUTEA,H2OSOLUTEB,,,VOLUMEIVOLUMEIIVOLUMEMIXTURE,假設1體積可加性,?MIXESLINEARLYWITHSOLUTEVOLUMEFRACTION?,混合規(guī)則預測的吸濕性與CCN觀測得到的吸濕性,SVENNINGSSONETAL,ACP,RAYMONDANDPANDIS,JGR,BROEKHUIZENETAL,GRL,已知850HPA，TD0℃,T10℃請找出TW、Θ、ΘE、ΘW,O,O,,O,,,,LCL730HPAΘ23℃TW48℃ΘE35℃ΘW11℃,,已知850HPA，TW3℃,T10℃請找出TD、Θ、ΘE、ΘW,O,O,,,,O,,O,,,LCL690HPAΘ23℃TD35℃ΘE30℃ΘW10℃,思考題,為何天氣存在可預報時效上限不斷提高觀測能力和精度，不斷完善認識，能突破天氣預報時效上限嗎可預報性人類活動如何影響天氣氣候影響程度有多大（植被、地形、排放大氣成分輻射或云、核戰(zhàn)爭）人類能力水（三相氣相、液相、冰相）在天氣氣候中的作用，尤其是云相變、能量平衡氣溶膠在大氣過程中的作用直接效應、間接效應、化學效應哪些重要大氣參數很難探測，為什么，如何克服這一難題,73,

簡介：從物理學看（物質）宇宙,兼與佛學的比較袁添亮講于2005年6月4日檳城華嚴學會,科學方法論,人類觀察宇宙，思索它的本質、緣起、演化和最終的命運利用一套科學方法論作為手段以達到了解觀察現象的目的科學方法論，實證主義對觀察對象（如物體發(fā)光、物質的運動，宇宙中的微波背景輻射）的了解和描述得符合一套標準普適性（不依空間、時間而有變）可觀察（測量）性可重復性客觀性（不依觀察者而定）原則上的可檢驗性（以試驗、觀察驗證）原則上的可證偽性（FALSIFIABLE）對其理論上的描述必須符合自洽的邏輯結構性（以數學作為工具）,科學方法論,就其性質而言，科學必須符合科學方法論的狹隘定義以便有效地創(chuàng)造、改造物質世界，及讓我們以符合實證主義的方式了解宇宙萬事萬物的運作定律及其性質也由于這樣科學才能自17世紀以來帶來極大創(chuàng)造力、生產力及物質上的進步,古代的思辨方式VS科學方法論,這有異于古人的思辨性的形而上學，“動腦不動手”的模式來認識宇宙如阿里斯多德，他只靠以思辨，用“腦”來“做實驗”，而以直觀的感覺來得出錯誤的結論，如“物體越重下墜的速度越快”有人謂之“浴缸科學”,牛頓與天體運動,古人對天體運動的模型都是憑直觀的、但難以辨證或辨?zhèn)蔚臏喬煺f、蓋天說、世界是無限展演的平地、星星都是等距地鑲在天球上的基于技術上的困難及知見上的偏執(zhí)，古人沒用科學方法論來對這種模型進行判斷也由于科學方法論的從缺，在近代自然科學在17世紀文藝復興萌芽前的自然科學發(fā)展都走得不遠、發(fā)展不出長遠、深重的對自然沖擊牛頓采用假設、模型建構、邏輯推演、計算而作出預測，再經客觀的觀察、測量數據等手段印證了其描述的正確性，從而認識了天體的運行方式及支配所有物質的引力這是運用科學方法論成功地開示了宇宙的普遍法則的例子,伽里略范例,第一個具現代意義的實驗科學家是伽里略他動手印證了物質受引力的作用往下下墜的加速度與物體的質量無關若運用理論符合邏輯自洽性的要求，也可否定阿里斯多德的直觀結論若二物一輕一重綁在一起，復合物應是下墜得更快呢還是更慢邏輯的自洽性要求其下墜速度不因其質量大小而有所改變這例子顯示邏輯自洽要求的為非常有利鑒別一項理論是否有錯的武器比較這兩者，科學方法論顯出其具有客觀地印證某項說法/理論的優(yōu)勢能力,佛教的“方法論”,科學的真實性不一定要依賴物理觀察和復雜的方程式，一項假設的真?zhèn)?，可以用嚴謹的方式進行內在體驗來檢驗。這種“思考實驗法”無法以物理方式進行，卻可得出無可辯駁的結論。佛學研究主要立基于透過生命直接體驗得知見，不受拘謹的教條（物理定律）所羈。問題是這過程是高度個人經驗化，而非可以如數據般具有“可共享性”（COMMONALITY）。這點讓客觀的“審判”變?yōu)楹芾щy,佛法與科學的異同,科學采取科學方法論來研究實相的本質佛法也提出何為實相本質的說明，但采取的方法論有異于科學方法論佛學的方法論比較屬于思辨性、個人體驗的，難以在客觀上作出測量、數據分析其論點必須通過個人親身去體證（如禪定的境界）再如十二因緣法，如何以科學方法論來驗證、證偽就科學的角度來“印證”一些佛教上的形而上學的說法是存在著困難的就其性質而言，科學的定義是相對地狹隘的兩者屬于不同范疇的思想系統,故不能作直接比較特別是不能要求可以把科學方法論直接應用于如佛法上但這并非說“佛法是不科學的”而只是說盡管兩者都是要探討“實相”，但方法、范疇、目的地都有不同,就比如你不能把咖喱魚頭與陳年普洱茶餅直接作比較那樣盡管兩種食物都是吃到肚子里面的東西，但性質，營養(yǎng)成分、原料、生產過程、價錢、生產季節(jié)都不能直接作比較界定兩者的品質的標準都不可能一樣的咖喱魚頭要求新鮮熱辣，熱氣騰騰，色香味俱全，大快垛颙陳年威士忌需要越老越好，色澤琥珀透明，慢慢品嘗要做一道開胃的咖喱魚頭、沏一壺好普洱茶的要求、標準、方法都不一樣,佛教要探討的實相范疇除了牽涉到外在的客觀宇宙（物質宇宙的實相）之外，更重要的是深入探究人的意識的本質此二者既法（宇宙間萬事萬物意識）而此超越了科學所能對治的范疇之外了科學所針對的“實相”只針對“物質宇宙”而言人的意識是還在其范疇之外的，科學還沒法針對這點做出具科學意義的說明科學就像舊式電話，在設計上只能處理實時得聲音信息佛學就如最新一代的電腦，設計上應用微電子學的信息處理功能，可以接收電波信息，接收、播放聲音、視覺畫面信息、處理數據等多樣功能不能要求舊式電話能夠處理（EDIT）用數碼相機拍攝的照片,,人心（意識），不是“合乎”科學方法論標準的對象，所以，不能用科學方法論來研究之人作為有意識觀察者這一現實，是科學中最棘手的難題之一而這一點是科學沒有辦法做到的，因為“人心不可測（量）”在科學領域中，有所謂的還原論者認為“精神只不過是已知物理定律操縱的機器”此種極端觀點注定難以解決意識存在的問題總之，當今科學界還沒有能力處理意識存在（心）的問題個人認為，在原則上這問題也不是科學所能處理的問題,物質宇宙、精神宇宙,科學的對象是物質宇宙佛學的對象是（物質宇宙精神宇宙）佛學的終極目標為在精神宇宙中證悟對物質宇宙的了解并不是解脫的要素（箭喻經），不是佛家教義的重點兩者終極目標不同這點與科學的出發(fā)點、其用意（應用性的）、知識上的探求（INTELLECTUALQUEST）有所不一樣,一些物質宇宙的基本問題,分辨過了佛學與科學的本質上的不同處，我們接下來針對物質宇宙其中幾個最基本的命題來比較佛學及物理學的看法宇宙可有開端（第一因、第一推動、宇宙的創(chuàng)生）宇宙過去、現在、以后的狀態(tài)都是不變的嗎（如其大小、星系組織）基本粒子、空間、時間、物理定律等是否具有獨立的永恒性這些實體能在沒有意識（觀察者）的條件下“存在”基本粒子是恒常的實體嗎在什么時候、什么環(huán)境之下都能保持其性質嗎物理定律過去、現在、任何環(huán)境之下都不失效嗎時間、空間能獨立于意識而存在嗎時間、空間是絕對不變的嗎,佛教說宇宙和我們的存在都是因緣和合而生的若無原因或條件（因與緣）便無法成就任何事物（包括時空、物質）按因緣說，東西只有變化，沒有開端、終結或永恒存在，也沒有獨立存在的客觀實體（如具有獨立用很性的基本粒子、空間、時間）個別的“我”和外在現象并不是分離的即“外在客體不能獨立于觀察的主體而存在”（客體的）實在的真實狀態(tài)被稱為“空性”，或“沒有本質上的存在”這點與一般科學（非量子力學）的基本前提有出入科學都以“存在外在的不變的客觀實體”為前提,即存在不依于觀察者是否存在的外在的、絕對的物理定律就比如不看月亮月亮也“應該是要”存在的但學習理解物質實象的根本性質（不實性、空性）乃靈性修道很重要的一部分所以佛家對“一些物質宇宙的基本問題”的答案都是“否”,佛家的觀點,宇宙可有開端（第一因、第一推動、宇宙的創(chuàng)生）,佛教認為沒有無因之果，也沒有因果鏈的起點，是故沒有第一推動這回事所以宇宙是“無始”的，是一條依成住壞空而循環(huán)不息的輪回根據標準大霹靂宇宙學，物理學家認為我們的宇宙起始于大霹靂（大爆炸），是為“宇宙的起源”是時間、空間的開端，發(fā)生于130150億年前,古人直觀的宇宙觀,由于天象看起來“恒古不變”，古人容易便形成一種直觀的看法，即天地、物質、空間、時間都是絕對的，不變的日月星晨自恒古以來就存在而不沒有創(chuàng)生的也是不經演化的時間、空間、物質也被認為如此譬如我們不會認為人是“自古而有，恒古不變”，因為它演化的TIMESCALE短，可以測得其變化但若一物的變化TIMESCALE超過測量儀器的敏感度，則我們會偏向于誤認為其為“永恒”但我們永遠不可能科學地證明一樣事物是“永恒”的,宇宙之外、創(chuàng)生之前是無,按定義，沒有任何東西存在于宇宙之外，也不存在任何東西在宇宙開始之前創(chuàng)生“之前”是無，沒有另一個宇宙、另一個世界、另一個時空，沒有任何“存在”（包括意識）,宇宙進化的證據,星系間都互相飛離，距離越遠的星系飛離的速度越快宇宙是正在膨脹著的1929年已經獲觀察證實（河外紅移）想象一個正被吹漲著的皮球，球面上的點之間都相互“飛離”，而距離也越來越遠這意味著若把時間回卷（REWIND）星系間的距離就要縮小，若回轉到130150億年前，所有星系就要擠在一點上是故，這點是為“太初原子”，即大爆炸的起點所以，宇宙不是穩(wěn)衡的，不是“自有而有”的這與以廣義相對論建構的理論模型符合現代的宇宙模型都是建構在愛因斯坦的廣義相對論的基礎上的當時有一絕高溫、絕致密的“太初原子”極速膨脹、過程中也同時形成時間和空間因此宇宙是動態(tài)的，熱進化的物質狀態(tài)、星系組織的是依時間而逐漸演化星系必都有年齡上的分別分布在宇宙邊緣的星系都是“年老”（類星體，貧重元素）相對的，分布在近我們的星系都是年輕的若星系都是無現久遠前就已存在，則不可能出現星系年齡上的差別的,,另一方面，由于宇宙的年齡是有限的，所以它也不是“無垠”的此解決了“OLBER’S”的夜黑佯謬更重要的是，1960年代發(fā)現的宇宙背景輻射（CMBR，創(chuàng)生之余輝）也確實地驗實了大爆炸宇宙進化論的預測總之，所有證據都確定了我們現在的宇宙是從熱到冷，從密致到疏落，從混沌到有結構的隨宇宙的膨脹演化,物質亦有創(chuàng)生,光量子、基本粒子構成太初的原始湯此時由于對稱沒有破缺，各種基本粒子的個別性質都沒有分別，比如沒有電子、質子的分別但隨著溫度的降溫，導致對稱破缺，各類不同性質的基本粒子開始在各自特定的溫度分辨出來（如提煉石油的過程那樣）如對醫(yī)院育嬰室一字排開的嬰孩，社會的眼光的看待都是沒位嬰孩一樣；但隨時間各嬰孩逐漸長大，機遇、成就、身份都開始異化，社會的眼光也開始個別看待這些“嬰孩”所以，原子不是一開始就具有現在我們所見到的性質的，太初之時，他們都只是“原初湯”中不可分辨的原始成分而已要點是物質的形成都是經過演變的，沒有“恒古以來就以現今面貌存在的”原子這所謂的“大爆炸核子合成理論”（BBN）經成功通過了科學方法論的驗證,問題是,大爆炸理論似乎指向一個太初原點的存在（即創(chuàng)生的存在）即從現時的角度而言，若“宇宙的影片”一直往過去的時間倒卷，不是終有一個時候回到“太初原點”，即回到宇宙的“創(chuàng)生”時刻了但宇宙如何從無中創(chuàng)生出來創(chuàng)生之前的宇宙是怎樣的那是怎么樣的一個世界，是無量時空、是沒有時空、是無量周期之中的一個周期的開始我們現在什么也不知道，物理到了這里就束手無策了所以物理學家總都是嘗試避開跟“零時創(chuàng)生的原點”打交道這點跟舊時代的科學家很相似把創(chuàng)生交給造物主,或許，創(chuàng)生真的是可以避開的,但，這回溯過程并不是一件那么簡單直接的事若追溯的過程在原則上是不可能從現在倒卷回去太初原點的過程是一個漸進的過程，在到達那一“點”之前，必須經過一道“普朗克之墻”已知的物理學有效領域是有限的，在小于某個尺度之下或某個尺度以上，按科學方法論的標準，已知的物理學都還沒辦法獲得確切的成立（缺乏試驗、觀察的驗證）,普朗克之墻及量子重力,LP1043秒，TP1033公分之下的領域是已知物理失效的領域（但廣義的物理結構被認為尚存在）相對論與量子理論（本來各別自洽的理論架構）在這里相遇，要了解在墻內的物理，就需要讓這兩個理論自洽的統一起來量子重力學量子重力學是支配普朗克尺度的物理的理論，但我們尚不知道要如何統一這兩種理論所以，已知的物理的邏輯鏈到了這里就得暫時告一個段落，直到我們對量子重力學的認識有了長足的認識后才能繼續(xù)對“原初創(chuàng)生點”的科學探索創(chuàng)生前、普朗克墻內的時間、空間很可能失效了,對普朗克墻內的物理臆測,接下來，物理學家對發(fā)生在普朗克墻內的推論能做的是一種“合理的臆測”，而不能當著是標準的已確立的科學陳述這臆測認為，空間、時間進入普朗克尺度就失效了，因為空間、時間在這里“量子泡沫化”時空順序觀念不復存在比如考慮兩個在環(huán)形競技場竟跑的選手，若你沒一開始就跟進比賽而是半途入場，你就不曉得是誰跑在“前”誰跑在后比喻空間失效了在普朗克墻內沒有了時間，沒有了空間，沒有了前后，我們所了解的一切都概念都沒有了憑據，所有常識、所有已知觀念都已失效，什么都變?yōu)橛锌赡?，那，在普朗克前內，還能再往“零時”追溯嗎如果‘追溯’的概念都已失效，那我們還能說有“創(chuàng)生”這回事嗎這是一個很抽象的說法，科學的推演到這里，就不能再說太多了，再說的都只是瘋狂的臆測而已或許，到了這里，就是人的意識的極限，邏輯、觀念、因果鏈失效，我們真的再說什么都失準了。（是涅磐境界）,,基本粒子、空間、時間、物理定律等是否具有獨立的永恒性就物理學上而言，答案是否的基本粒子的壽命都是有限，且相互作用，其“IDENTITY”（身份）都在會相互作用之下改變例如微中子震蕩，質子衰變這些基本粒子都沒有恒一不變的“身份”,,空間、時間在狹義相對論中都不是絕對相互獨立的空間、時間會隨著觀察者的運動而改變動尺變短、動鐘變慢,EPR與相依性,基本粒子是否具有獨立的永恒性即一個基本粒子是否有其絕對的獨立性而不相依與任何其他粒子LOCALITYVSGLOBALITY若在根本的層次上物質之間是無相依性的，則獨個粒子的行為完全不取決于任何其他粒子但EPR佯謬則證明了EPR粒子對具有內凜的相依性，兩者即使相隔于宇宙的兩極，其中一粒粒子亦能把量子信息“同時”傳給另一粒粒子試驗已經證明了這現象這兩粒粒子間有著不可分離性即相依性這有別于還原論者的言論宇宙間的物質本質上都具有一種整體性（牽一發(fā)而動全身）而并非可以獨善其身的‘遺世而存’,結語,,

簡介：標準正態(tài)分布,均值為0；方差為1,,任意正態(tài)分布,中心極限定理,,正態(tài)分布無處不在,正態(tài)分布的“正態(tài)”性處于熱平衡下的分子速度分布N次實驗的測量值某些時間尺度下的商品價格收益率,隨機過程的和,卷積,中心極限定理的數值驗證,雙峰分布均勻分布正態(tài)分布,,100,200,500,100,500,00059,100504,001086,101653,001676,143525,0019,224306,,500,2256141,100,996683,結論,表述,,,重標度關系（RESCALING）,結論,證明（自己找）條件無窮多項之和（有限和的分布中心部分由正態(tài)分布描述，尾巴呢）獨立同分布分布為有限2次矩,STUDENT’STDISTRIBUTION,結業(yè)課題,刻畫不同分布的隨機過程趨向正態(tài)分布的速度和標度關系驗證非線性映射的中心極限定理（混沌區(qū)和近混沌區(qū)）,邏輯斯蒂映射,廣義中心極限定理,條件（1）獨立同分布；（2）發(fā)散的2次矩；LEVY分布,PARETOTAILS,,,