当前位置：文档之家› 经典和近代物理学史

经典和近代物理学史

--兼谈诺贝尔物理学奖和一些技术

物理实验中心近代物理实验室

2008.2.21

历史回顾

一、经典物理学的成就和基本观念

二、现代物理学革命的序幕

三、相对论的建立

四、量子论的初期发展与量子力学建立

五、原子结构理论的发展

六、原子核物理的建立与发展

七、传感及测量技术

历史回顾（I）

1900年普朗克量子论

1905年爱因斯坦相对论

开辟了现代物理学的新纪元

研究范围在空间尺度上从亚核世界到整个字宙，在时间尺度上从小于10-21秒到宇宙年龄历史回顾（II）

-百多年前创立的麦克斯韦电磁场理论为无线电、电视、雷达的技术发明和庞大的工业电力网络以及现代通汛系统的建立奠定了理沦基础

拉姆（美国）发明了微波技术，进而研究氢原子的精细结构；库什（美国）用射频束技术精确地测定出电子磁矩，创新了核理论，共同获得了1955年诺贝尔物理学奖

微波实验基本知识和实验4-1 反射式速调管的特性和波导工作状态的测量

历史回顾（III）

磁光效应指的是具有固有磁矩的物质在外磁场的作用下，电磁特性发生变化，因而使光波在其内部的传输特性也发生变化的现象。1845年，Michael Faraday首先发现了磁光效应，他发现当外加磁场加在玻璃样品上时，透射光的偏振面将发生旋转

历史回顾（IV）

1877年John Kerr在观察偏振光从抛光过的电磁铁磁极反射出来时，发现了磁光克尔效应（magneto-optic Kerr effect）

实验2-3 法拉第效应

实验2-4 磁光克尔效应

历史回顾（V）

本世纪20年代创立的量子力学理论为描述微观物体的行为提供了一个全新的框架，改变了我们最基本的测量原理，并为了解原子、分子和凝聚态物质的结构铺平了道路。因而导致了诸如半导体、光通讯等新兴技术的崛起，并为研制奇异材料和激光器件开辟了道路

历史回顾（VI）

1947年肖克莱、巴丁和布喇顿所发现的晶体管效应揭开了今天发生在我们周围的计算机革命的序幕。没有人能够知道这场革命最终将会如何改变我们的生活和人类社会，但是它所显露出的信息社会的近期前景巳十分诱人

肖克利、巴丁、布拉顿因发明晶体管及对晶体管效应的研究共同获得了1956年诺贝尔物理学奖

计算机的基本技术，计算机的仿真技术，计算机的数值计算技术

历史回顾（VII）

实验5-4 计算机系统结构原理及组装调试

实验

实验5-1 计算机虚拟仿真物理实验

实验5-2 计算机数值模拟实验（混沌系统

模型的一个例子）

一、经典物理学的成就和基本观念

（一）经典力学和机械决定论

（二）热力学与能量和熵

（三）经典电动力学和"以太"说

（四）经典物理学的完成和局限

由伽利略(1564-1642)和牛顿(1642-1727)等人于17世纪创立的经典物理学，经过18世纪在各个基础部门的拓展到19世纪得到了全面、系统和迅速的发展达到了它辉煌的顶峰。到19世纪末，已建成了一个包括力、热、声、光、电诸学科在内的、宏伟完整的理论体系。特别是它的三大支柱--经典力学、经典电动力学、经典热力学和统计力学--已臻于成熟和完善，不仅在理论的表述和结构上已十分严谨和完美，而且它们所蕴涵的十分明晰和深刻的物理学基本观念，对人类的科学认识也产生了深远的影响

（一）经典力学和机械决定论

由牛顿把它概括在一个严密的统一理论中，实现了近代物理学发展史上第一次理论大综合。在l687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿提出了动力学的三个基本原理和万有引力定律。利用变分法的数学方法和"最小作用量原理"的物理学基础建立起了和牛顿动力学方程等价的欧拉-拉格朗日方程，并最终于1834年由英国的哈密顿(1805-1865)提出了哈密顿原理和正则方程，建立了"分析力学"理论，实现了牛顿后力学理论的一个最大的飞跃

（二）热力学与能量和熵

能量守恒原理的建立，使物理学思想和理论结构获得了辉煌的进展是19世纪自然科学上的一个伟大胜利也是近代物理学发展中的第二次理论大综合

熵原理的发现，实际上把演化的思想带进了物理学，指出了自然过程的不可逆性和历史性在经典力学和电磁场理论中，基本物理定律中的时间都是对称的、可逆的，它们的基本方程对时间反演都是具有对称性的，运动对于过去和未来没有本质的区别，时间在那里仅仅是从外部描述运动的一个参量，它的变化对运动的性质并无影响。因而时间箭头在那里没有实质性的意义

"统计力学"这个名称是1884年由美国物理学家吉布斯(1839一1903)首先提出的。吉布斯在麦克斯韦和玻耳兹曼思想的基础上，明确形成了"系综"概念，创立了系综统计方法。从而将热学的唯象的和分子运动论的两个基本的研究方向统一到一个有机整体之中，完成了统计力学这个经典物理学的又一次理论大综合

（三）经典电动力学和"以太"说

1862年，麦克斯韦引入了一个电磁以太的准力学模型和"位移电流"假设，1864年提出了电动力学方程组，预言了电磁波的存在，井揭示了光的电磁波动本性。麦克斯韦的方案使媒递接触观念得以完全实现，并使电磁学理论的全部物理基础得以奠定，成为近代物理学发展中的第三次理论大综合

（四）经典物理学的完成和局限

大约到了1895年前后，以经典力学、经典热力学和统计力学、经典电动力学为三大支柱的经典物理学，结合成一座具有雄伟的建筑体系和动人心弦的"美丽的殿堂"，达到了它的颠峰时期

在力学方面，与机械观相联系的绝对时间、绝对空间的概念以及关于质量的定义，都已受到普遍的批评，牛顿对于引力的本质问题也采取了回避的态度。而牛顿力学的理论框架实际上必然要把引力看作是一种瞬时传递的超距作用，这与19世纪发展起来的场物理学是根本对立的

在热学方面，熵增加原理揭示的与热现象有关的自然过程的不可逆性，反映出热力学原理与经典力学和经典电动力学原理之间深刻的内在矛盾，而统计力学中引入的概率统计思想以及热力学规律的统计性质，已使经典力学的严格确定性出现了缺口

在光学和电磁学方面，作为光波与电磁波的传播媒介的"以太"，其令人难以理解的特殊性质以及关于它的存在的检测，都使科学家们费尽心血而一筹莫展。根据电磁学理论，可用空间坐标的连续函数描写的场，是具有能量的不能再简化的物理实在，这又与经典力学把运动的质点看作能量的唯一裁体的观点严重背离

二、现代物理学革命的序幕

（一）19世纪末的三大发现

1．X射线的发现

2．放射性的发现

3．电子的发现

（二）经典物理学的两朵乌云

1．第一朵乌云"以太"学说

2．第二朵乌云"紫外灾难"

（一）19世纪末的三大发现

伦琴（Willhelm Konrad Rotgen, 1845---1923)

1901年，首届诺贝尔物理学奖授予德国物理学家伦琴以表彰他在1895年发现的X 射线。

1．X射线的发现

1895年11月伦琴发现X射线，一种具有强穿透力的新的射线，它是由阴极射线打到玻璃管壁上所产生的；它可以穿透厚达一千页的书、几厘米厚的木板、15毫米厚的铝片，并可用照相的方法透过人体显示骨骼的轮廓和金属物体内部的缺陷

伦琴由于这一发现，理所当然地获得了1901年首届诺贝尔物理学奖

劳厄(Max von Laue ,1879-1960)

1914年诺贝尔物理学奖授予德国法兰克福大学的劳厄以表彰他发现了晶体的X射线衍射。

亨利·布拉格劳伦斯·布拉格

(William Henry Bragg ,1862-1942) （William Lawrence Bragg, 1890-1971）

1915年诺贝尔物理学奖授予英国伦敦大学的亨利.布拉格和他的儿子英国曼彻斯特维克托利亚大学的劳伦斯.布拉格以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。

1912年，德国物理学家劳厄才从晶体衍射的新发现判定X射线是频率极高的电磁波。不久

以后，莫塞莱证实它是由原子中内层电子跃迁所发出的辐射

劳厄（德国）发现晶体中的X射线衍射现象获得了1914年诺贝尔物理学奖

W·H·布拉格、W·L·布拉格（英国）因用X射线对晶体结构的研究共同获得了1915年诺贝尔物理学奖

实验4-2 微波布拉格衍射

贝克勒尔

（Antoine Henri Becquerel ,1852 -1908）

1903年诺贝尔物理学奖一半授予法国物理学家亨利·贝克勒尔以表彰他发现了自发放射性；另一半授予法国物理学家皮埃尔·居里（Pierre Curie ,1859 -1906）和玛丽·斯可罗夫斯卡·居里（Marie Sklodowska ,1867 - 1934）,以表彰他们对贝克勒尔发现的辐射现象所作的卓越贡献。

居里夫妇

2．放射性的发现

贝可勒尔发现底片上有铀盐包的清晰的廓影。贝可勒尔推想，感光必定是由于铀盐自身发出的某种神秘射线所致，实验证明，辐射只与铀元素的存在有关，而且纯金属铀的辐射比铀化合物强许多倍，铀辐射不但能使底片感光，还能使气体电离变成导体

波兰出生的物理学家玛丽·居里当时选择了放射性物质作为她博士论文的题目

她首先证实了铀的辐射强度同铀的数量成正比，而同其化学形式无关，随后，她和德国的施米特同时发现了钍也具有这种性质，她建议把物质的这种性质称为"放射性"，以区别于一般的射线。以后钋和镭的发现，动摇了长期以来科学家们所信守的基本理论。居里夫妇和贝可勒尔共同获得了1903年诺贝尔物理学奖

元素衰变理论是一个革命性的理论，它打破了自古以来一直认为的原子永远不能破坏和毁灭的传统观念，证明一种元素的原子可以变成另一种元素的原子。这个理论虽然受到了门捷列夫和开尔文等科学泰斗的激烈反对，但终因实验事实的不断证实而得到科学界的承认

实验5-3 盖革-弥勒计数器特性和放射性核衰变统计规律的模拟实验（碳14）

J.J.汤姆孙爵士

（Sir Joseph Thomon,1856-1940）

1906年诺贝尔物理学奖授予英国剑桥大学的J.J.汤姆孙爵士以表彰他对气体导电的理论和实验所作的贡献。

3．电子的发现

英国物理学家J.J.汤姆逊支持带电微粒说。于1897年对阴极射线进行了周密的实验考察。用磁场使阴极射线发生偏转而进入法拉第筒，证明负电荷确实来自阴极射线。他通过阴极射线在电场和磁场中分别发生偏转时偏转量的测定，计算出了阴极射线的荷质比和速度，发现其荷质比的数值大约是氢离子的千分之一，而其速度大约在109厘米/秒的数量级

约瑟夫·汤姆生（J.J.汤姆逊）（英国）对气体放电理论和实验研究作出重要贡献并发现电子而获得了1906年诺贝尔物理学奖

（二）经典物理学的两朵乌云

1900年4月27日，开尔文在英国皇家学会以《19世纪热和光的动力理论上空的乌云》为题所作的长篇演讲中，虽然认为物理学是万里晴空，但又说："动力学理论断言热和光都是运动的方式，可是现在，这种理论的优美性和明晰性被两朵乌云遮蔽得黯然失色了。

第一朵乌云是随着光的波动理论而开始出现的。菲涅耳和托马斯·杨研究过这个理论，它包括这样一个问题：地球如何通过本质上是光以太这样的弹性固体而运动呢？第二朵乌云是麦克斯韦－玻耳兹曼关于能量均分的学说。"这两朵乌云涉及到两方面的实验发现与力学、电

磁学、气体分子运动论理论的困难

1．第一朵乌云"以太"学说

相对性原理是经典力学的一个最基本的原理，这个原理认为，绝对静止和绝对匀速运动都是不存在的，一切可测量的、因而也是有物理意义的运动，都是相对于某一参照物的相对运动。牛顿本人也充分意识到了确定"绝对运动"的困难，最后只能以臆测性的"绝对空间"的存在作为避难所

麦克斯韦的电磁场理论获得成功之后，电磁波的载体以太，就成了物化的绝对空间，静止于宇宙中的以太就构成了一切物体的"绝对运动"的背景框架。既然以太也是一种物质存在，或者说它表征着物化了的绝对空间，当然就可以通过精密的实验测出物体相对于以太背景的绝对运动

美国物理学家迈克尔逊（1852－1931）在1881年，他和莫雷（1838－1923）在1887年利用干涉仪所进行的精密光学实验，都未能观察到所预期的以太相对于地球的运动

第二朵乌云"紫外灾难"

第二朵乌云涉及的是经典物理学另一分支，热力学和分子运动论中的一个重要问题。开尔文明确提到的是"麦克斯韦－玻耳兹曼关于能量均分的学说"。实际上是指19世纪末关于黑体辐射研究中所遇到的严重困难

为了解释黑体辐射实验的结果，物理学家瑞利和金斯认为能量是一种连续变化的物理量，建立起在波长比较长、温度比较高的时候和实验事实比较符合的黑体辐射公式。但是，这个公式推出，在短波区（紫外光区）随着波长的变短，辐射强度可以无止境地增加，这和实验数据相差十万八千里，是根本不可能的。所以这个失败被埃伦菲斯特称为"紫外灾难"

20世纪初的这两朵乌云最终导致了物理学的一场大变革。第一朵乌云"以太"学说导致了相对论的诞生。第二朵乌云"紫外灾难"导致了量子力学的产生。因此也可以说，对这两朵"乌云"的研究就标志着现代物理时代的到来

三、相对论的建立

（一）狭义相对论的建立

1．以太漂移实验与收缩假说

2．洛仑兹变换

3．彭加勒的相对性原理

4．狭义相对论基本原理的提出

5．闵科夫斯基的4维世界

（二）广义相对论的建立

（一）狭义相对论的建立

1．以太漂移实验与收缩假说

自从19世纪初，光的波动说复活以来，关于传光的媒质，始终是一个争论的话题。人们认为光的波动必须有一个载体，它就是"以太"。关于以太的存在形式在当时有两种不同的观点，以菲涅耳为代表的一派认为以太是静止，以斯托克斯为代表的一派认为以太是可以被部分曳引的

如果静止以太说是正确的，在地球高速运动时，应存在着"以太风"。多年来，人们做了一系列光学的与电学的以太漂移实验，企图测量地球在静止以太中的相对运动，它们均给出了否定的结果。其中最著名的实验是由迈克尔逊和莫雷完成的

迈克耳孙

（Albert Abrham Michelson ,1852 -1931）

1907年诺贝尔物理学奖授予芝加哥大学的迈克耳孙以表彰他对光学精密仪器及用之于光谱学与计量学研究所作的贡献。

迈克尔逊在光速测量方面一直享有国际上的盛誉

迈克尔逊由于光学精密仪器以及光谱学与计量学的研究成果而获得了1907年诺贝尔物理学奖

实验2-2 光拍法测量光的速度

2．洛仑兹变换

1895年，洛仑兹发表了题为《运动物体中电磁现象和光现象的理论研究》的论文。这篇论文讨论了在相对运动与相对静止参照系间，同一物理现象间的坐标变换问题，在一级近似下，提出了洛仑兹变换关系。这一工作对以后的狭义相对论理论体系有着重要的意义

1905年5月，洛仑兹完成了《速度小于光速系统中的电磁现象》的论文。在这篇论文中，他发表了著名的时空相对论变换公式，这就是后来所称的洛仑兹变换式，并且进一步证明了，在洛仑兹变换下，电磁方程具有不变形式。在这篇论文中，他还给出了两点极为重要的给论，一个是粒子质量随速度变化的公式，一个是粒子在以太中运动的速度不可能大于光速

3．彭加勒的相对性原理

在物理学的这场变革中，彭加勒在物理学的几个领域中都做出了重要的贡献。其中著名的有彭加勒相对性原理的建立。1895年，彭加勒首次提出了相对性原理的想法。他认为，各种实验事实的结论都可以表明，"要证明物质的绝对运动，或者更确切地说，要证明可称量物质相对以太的运动是不可能的。"

4．狭义相对论基本原理的提出

在狭义相对论中，爱因斯坦成功地把时间与空间、物质与运动、质量与能量、多普勒效应与光行差效应、电场与磁场分别统一起来了，直至把经典力学与经典电动力学统一起来，使物理学在抛弃旧力学理论的框架后，得以在新的理论体系中继续发展

5．闵科夫斯基的4维世界

闵科夫斯基以优美的数学形式，揭示了3维空间与1维时间的内在联系。在他所提供的4维空间中，不仅全部力学与电动力学的概念及重要规律得以进一步地简化与统一，它们被自然与和谐地纳入到相对论的理论之中

（二）广义相对论的建立

按狭义相对性原理，由于在洛仑兹变换下，许多物理定律都具有协变形式，相对各物理定律而言。各个惯性系都应彼此等效。狭义相对论在说明惯性运动的相对性上取得了极大的成功，它却存在明显的缺陷。首先是惯性系是什么？如何确定物体在做惯性运动。最终又回到了"不动的绝对空间"

四、量子论的初期发展与量子力学建立

（一）量子论的初期发展

1．黑体辐射的研究

2．普朗克的"量子"假说

3．光量子假说

（二）量子力学理论的建立

1．德布罗意波

2．薛定谔的波动力学

3．海森伯的矩阵力学

4．量子力学的万本哈根学派的诠释

1．黑体辐射的研究

1879年德国物理学家斯特藩从实验结果中得出了黑体单位表面积单位时间的热辐射总能量与绝对温度的四次方成正比的定律，这个结果在1884年被玻耳兹曼从光的电磁理论和热力学理论做出了论证。这就是斯特藩-玻耳兹曼定律

维恩

(WilhelmWien ,1864-1928)

1911年诺贝尔物理学奖授予德国乌尔兹堡大学的维恩以表彰他发现了热辐射定律。1893年维恩也由电磁学和热力学理论得出了辐射能量最强的波长与黑体的温度成反比的"位移定律"，但这两个定律都不能具体反映辐射能量随频率和温度的分布情况，只能在一定的范围和条件下与实验曲线相吻合。维恩因为在黑体辐射方面的研究成果获得了1911年诺贝尔物理学奖

普郎克

（Max Karl Ernst Ludwig Plank ,1858-1947）

1918年诺贝尔物理学奖授予德国柏林大学的普郎克以承认他发现能量级对物理学的进展所作的贡献。

2．普朗克的"量子"假说

1900年，对热力学有长期研究的德国物理学家普朗克综合了维恩公式和瑞利-金斯公式，利用内插法，引入了一个自己的常数，结果得到一个公式，而这个公式与实验结果精确相符，它就是普朗克公式，即普朗克辐射定律

普朗克的能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不像经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量（称为能量子）的整数倍能量子的概念是非常新奇的，它冲破了传统的概念，揭示了微观世界中一个重要规律，开创了物理学的一个全新领域。由于普朗克发现了能量子，对建立量子理论做出了卓越贡献，获得了1918年诺贝尔物理学奖

普朗克关于能量只能以"能量子"为最小单元作不连续变化的假设，冲击了经典物理学长期信奉的"自然界无跳跃"的信条，彻底变革了经典物理学中一切因果关系都是以物理量的连续变化为基础的物理学思想方法

爱因斯坦

(Allbert Einstein ,1879-1955)

1921年诺贝尔物理学奖授予德国柏林马克斯·普朗克物理研究所的爱因斯坦以表彰他在理论物理学上的发现,特别是发现了光电效应的定律.

3．光量子假说

1905年6月，爱因斯坦在德国《物理学纪事》上发表的《关于光的产生和转化的一个启发性观点》，为研究辐射问题带来了一个崭新的观点。他认为，在普朗克的理论中，只考虑了腔壁上振子能量的量子化，但对空腔内电磁辐射的处理，还是用的麦克斯韦电磁波动理论，这种观点是不彻底的。在爱因斯坦看来，电磁场能量本身也是量子化的，辐射场不是连续的，而是由分立的能量子组成的。他把这种能量子称为"光量子"。后来美国物理学家路易斯把它改称为"光子"

爱因斯坦研究了用光的能量连续分布的理论难以解释的光电效应现象

由于爱因斯坦在数学物理学的成就，特别是光电效应定律的发现获得了1921年诺贝尔物理学奖

（二）量子力学理论的建立

路易斯.德布罗意

(Prince Louis-victor de Broglie ,1892-1987)

1929年诺贝尔物理学奖授予法国巴黎索本大学的路易斯.德布罗意以表彰他发现了电子的波动性.

1．德布罗意波

1923年9月至10月间，德布罗意在连续发表了三篇论文《辐射―波和量子》、《光学－光量子、衍射和干涉》、《物理学－量子、气体运动理论以及费马原理》。在这几篇短文中，提出了"德布罗意波"的思想。1824年，德布罗在《量子理论研究》的博士论文中，系统地阐述了他在前几篇文章中提出的相波理论

他因为发现了电子的波动性而获得了1929年诺贝尔物理学奖，他也是唯一一个因博士论文而获得诺贝尔物理学奖的人（以前的观点）

五、原子结构理论的发展

1．原子有核模型的建立

2．玻尔原子结构的量子理论

3．玻尔理论的推广

尼尔斯·玻尔

（Niels Bohr,1885-1962）

1922年诺贝尔物理学奖授予丹麦哥本哈根的尼尔斯·玻尔以表彰他在研究原子结构,特别是研究从原子发出的辐射所作的贡献。

1．原子有核模型的建立

1909年，卢瑟福的助手盖革，学生马斯登从粒子被很薄的金箔散射的实验中，观察到了一种出人意料的现象：大约有八千分之一的粒子的偏转角度超过90度，有的甚至被反弹回来。粒子散射实验的意外结果，为建立正确的原子有核棋型据供了科学依据

2．玻尔原子结构的量子理论

1913年玻尔提出的原子结构理论，是量子论发展史上的一个重要阶段。在此之前，量子论主要被用于与辐射有关的问题，玻尔的理论却表明在描述原子的结构和运动规律中，作用量子也具有本质的意义。他希望把量子概念与卢瑟福原子模型结合起来，以解决原子结构的稳定性问题

玻尔理论提出了一个动态的原于结构轮廓，揭示了光谱线与原子结构的内在联系，从而推动了物质结构理论的发展。玻尔由于这一杰出的工作，获得了1922年诺贝尔物理学奖

实验5-1 计算机虚拟仿真物理实验（前

面已提到）

实验5-1附1 氢氘原子光谱

实验5-1附2 阿贝比长仪和氢氘原子光

谱的测量操作指南

弗兰克G.赫兹

(James Franck ,1882-1964) (Gustav Hertz ,1887-1975)

1925年诺贝尔物理学奖授予德国格丁根大学的弗兰克和哈雷大学的G.赫兹以表彰他们发现原子受电子碰撞的定律.

弗兰克和赫兹（德国）发现原子和电子的碰撞规律共同获得了1925年诺贝尔物理学奖

实验1-2 夫兰克-赫兹实验

洛伦兹塞曼

（Hendrik Lorentz，1853 -1928）（Pieter Zeeman，1865-1943）

1902年诺贝尔物理学奖授予荷兰莱顿大学的洛伦兹和荷兰阿姆斯特丹大学塞曼,以表彰他们在研究磁性对辐射现象的影响所作的特殊贡献。

3．玻尔理论的推广

索末菲在1916年把一般量子化条件推广到四个自由度，即主量子数，轨道量子数，磁量子数和电子自旋量子数，很好的解释了塞曼效应和碱金属光谱的主线系，漫线系，锐线系等现象

洛伦兹（荷兰）和塞曼（荷兰）关于磁场对辐射现象影响的研究共同获得了1902年诺贝尔物理学奖

实验1-1 钠原子光谱

实验1-3 塞曼效应

六、原子核物理的建立与发展

（一）原子核结构的早期探索

1．质子－电子核模型

2．中子的发现

3．核磁矩的发现

（二）粒子加速器的创建与发展

（三）核裂变研究

（四）原子能的应用

（一）原子核结构的早期探索

1．质子－电子核模型

十九世纪20年代末到30年代初，人们认识到的基本粒子仅限于质子、电子和光子。并普遍认为，一切物质都是由电子和质子构成的

查德威克

(Sir James Chadwick ,1891-1974)

1935年诺贝尔物理学奖授予英国利物浦的查德威克以表彰他发现了中子。

2．中子的发现

1932年，查德威克用一种射线（中子束）轰击氢原子核时，发现它被反弹了回来，说明这种射线是具有一定质量的中性粒子流。通过对反冲核的动量测定的结果，再利用动量守恒定律进行估算，确定出这种射线中性粒子的质量几乎与质子的相同，查德威克把这种粒子定名为中子。于1932年在《自然》杂志上发表了《中子可能存在》的论文

查德威克发现中子，不仅改变了当时人们对物质结构的认识，同时还为研究和变革原子核提供了一种有力的手段，这促进了核裂变工作的发展以及原子能的利用。由于这一重要发现，查德威克获得了1935年诺贝尔物理学奖

3．核磁矩的发现

在第七届索尔维会议上，汉堡大学的斯特恩、依斯特曼、弗里施介绍了他们用氢分子束的斯特恩－革拉赫实验成功测定了氢核的磁矩

布洛赫珀塞尔

(Felix Bloch ,1905-1983) (Edward Purcell ,1912-1997)

1952年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚斯坦福大学的布洛赫和美国马萨诸塞州坎伯利基哈佛大学的珀塞尔以表彰他们发现了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现。

由布洛赫和珀塞尔所创立的核磁共振技术发展非常迅速。先后有80多种样品核的磁矩都由这种方法测出。核磁共振方法在核物理研究、有机化合物的鉴定、未知化合物结构的测定、动物和人体组织的检测等方而都有重要应用。核磁共振已成为波谱学的一个重要分支。由于布洛赫与泊塞尔所发现的核磁共振法，他们共同分享了1952年诺贝尔物理学奖

卡斯特勒(Alfred Kastler，1902-1984)

1966年诺贝尔物理学奖授予法国巴黎大学，高等师范学校的卡斯特勒以表彰他发现和发展了研究原子中赫兹共振的光学方法。

光泵磁共振技术自50年代初，法国物理学家卡斯特勒首先提出以来，获得了迅速发展。目前，在基础研究方面，广泛用于原子、分子能级的精细和超精细结构及其它各种参数的精密测量，对原子分子间各种相互作用进行实验研究。在应用技术方面利用光泵磁共振原理发展出两种精密仪器，原子频率标准（原子钟）和原子磁强计。由此卡斯特勒获得了1966年诺贝尔物理学奖

波谱学实验基本知识

实验3-1 核磁共振

实验3-2 电子自旋共振

实验3-3 光泵磁共振

实验3-4 铁磁共振

七、传感及测量技术

传感器（Sensor, Transducer）是完成信息拾取、传输和转换的器件。光纤传感器（Optical fiber sensor）则是以光纤为功能材料的传感器。经典的传感器是将非电量转换为电量，而光纤传感器则是将非光量转换为光量。光纤传感器与经典传感器的区别是，光纤传感器以光作为感知信息的载体，而不是电；采用光纤传送信息，而不是导线。光纤传感具有灵敏度高、抗电磁干扰以及耐腐蚀防燃等特点

实验2-5 光纤光栅传感实验

光子计数也就是光电子计数，是微弱光（低于10-14W）信号探测中的一种新技术。它可以探测弱到光能量以单光子到达时的能量。目前已被广泛应用于喇曼散射探测、医学、生物学、物理学等许多领域里微弱光现象的研究

实验2-6 单光子计数实验

椭圆偏振测量（椭偏术）是研究两媒介间界面、表面或薄膜中光学性质变化的一种光学方法，其原理是利用偏振光束在界面或薄膜上的反射或透射时出现的偏振变换。在各种已有的测定

薄膜厚度的方法中，如干涉法等，椭偏法是能测量厚度最薄和测量精度最高的一种，而且测量是非破坏性的，并能在一次测量中同时测定膜厚及折射率

实验2-1 用椭圆偏振仪测透明介质薄膜的折射率和膜厚

太阳电池，也称为光伏电池，是将太阳光辐射能直接转换为电能的器件。由这种器件封装成太阳电池组件，再按需要将一块以上的组件组合成一定功率的太阳电池方阵，经与储能装置、测量控制装置及直流-交流变换装置等相配套，即构成太阳电池发电系统，也称为之光伏发电系统

世界上第一块实用型半导体太阳电池是美国贝尔实验室于1954年研制的。经过人们40多年的努力，太阳电池的研究、开发与产业化已取得巨大进步。目前，太阳电池已成为空间卫星的基本电源和地面无电、少电地区及某些特殊领域（通信设备、气象台站、航标灯等）的重要电源

实验6-1 太阳电池伏安特性的测量

高中物理学史高考必背

高考高中物理学史必修部分：一、力学： 1、1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）； 2、1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。 3、17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 4、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。 5、1638年，伽利略在《两种新科学的对话》一书中，运用观察－假设－数学推理的方法，详细研究了抛体运动。 6、人们根据日常的观察和经验，提出“地心说”，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说。 7、17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律；、 8、牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量； 9、1846年，英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈应用万有引力定律，计算并观测到海王星，1930年，美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星。 10、我国宋朝发明的火箭是现代火箭的鼻祖，与现代火箭原理相同；俄国科学家齐奥尔科夫斯基被称为近代火箭之父，他首先提出了多级火箭和惯性导航的概念。 11、1957年10月，苏联发射第一颗人造地球卫星； 1961年4月，世界第一艘载人宇宙飞船“东方1号”带着尤里加加林第一次踏入太空。二、相对论： 12、物理学晴朗天空上的两朵乌云：①迈克逊－莫雷实验——相对论（高速运动世界）， ②热辐射实验——量子论（微观世界）； 13、19世纪和20世纪之交，物理学的三大发现：X射线的发现，电子的发现，放射性的发现。 < 14、1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理： ①相对性原理——不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的； ②光速不变原理——不同的惯性参考系中，光在真空中的速度一定是c不变。 15、1900年，德国物理学家普朗克解释物体热辐射规律提出能量子假说：物质发射或吸收能量时，能量不是连续的，而是一份一份的，每一份就是一个最小的能量单位，即能量子； 16、激光——被誉为20世纪的“世纪之光”；

近代物理学史论文

关于经典力学体系的建立的思索【摘要】：力学又称经典力学，是物理学发展的最早的分支学科。力学知识最早起源于人们对自然现象和生产劳动的经验。经典力学体系的建立和古代劳动人民日常物理经验和科学家的努力探索精神是分不开的。经典力学的研究对象是天体和地面上物体的机械运动。、现在主要就以下几个方面谈谈本人关于经典力学体系的建立的思索：古希腊对物理学的贡献、中国古代的力学成就、伽利略的运动理论、牛顿与经典力学的建立。【关键词】：第谷与开普勒奠基人——伽利略牛顿力学首先谈谈古希腊对物理学的贡献。古希腊人在文化领域取得光辉夺目成就的同时，也对科学做出巨大的贡献。亚里士多德（公元前384～前322年）和阿基米德（前287—前212）是古希腊的伟大学者，是古希腊力学知识的集大成者。亚里士多德研究了在重力作用下物体的运动，论证了运动、时间和空间的关系，区分了物质方面的运动、量方面的运动和空间方面的运动。他的主要成就有时提出了以下五点：（1）物体的运动：物体永远在运动变化，变化就是运动；（2）将自然界的运动分为自然运动和非自然运动；（3）①力是产生物体运动的原因，②力是维持物体运动的原因；（4）对抛体运动的解释:自然界害怕虚空,填补空虚推动物体；（5）自由落体：物体越重，下落速度应该越大。在我看来，亚里士多德对经典力学体系的建立，和他的以下几点精神十分不开的：（1）亚里士多德能够摆脱神的意志，并能形成一套自圆其说的体系，在当时是有非常重要意义的；（2）亚里士多德重视近身事物的观察，强调思辨的作用，并总结出结论解释现象，引起众多的讨论与研究。与亚里士多德从小对自然科学特别爱好，也很钻研、好学多问、才华横溢、成绩优异也是分不开的。在那个物理理论贫瘠的年代，亚里士多德的成就是璀璨的，虽然由于他自身的局限性，提出的一些错误的观点，阻碍了物理学的快速发展，但是他对物理的贡献仍然是不可否认的。阿基米德是古希腊继亚里士多德之后又一科学巨匠，他从生产实践出发，运用数学的方法建立起静力学，被誉为“力学之父”，还有人认为他是近代型的物理学家。阿基米德在力学上的贡献主要是严格地证明了杠杆定律的浮力定律，后

物理学史结课论文

物理学史结课论文 ———物理在现代科技中的应用班级：学号：姓名：

摘要：从物理在人们生活周边，到学科应用、能源开发，乃至军事战争等几个方面论述了物理在现代科技中的广泛应用，并且物理今后在现代科技中的应用将会越来越广泛，作用也将越来越大。关键词：生活学科能源正文：当今物理学已经发展成为研究宇宙间物质的基本组元及其基本相互作用和基本运动规律的学科。物理学的学科性质决定了它是整个自然科学的基础。物理学的基本概念、基本理论、基本实验手段和研究、测试方法，已经成为并将继续成为自然科学的各个学科（诸如宇宙学、天文学、地学、化学、生物学、医学等）的重要概念、理论的基础和实验、研究方法，从而推动各个学科深入而迅速地发展。物理学向自然科学各个学科的广泛渗透和移植，促使一系列交叉学科、边缘学科不断涌现。而正是这些交叉学科、边缘学科，有可能成为未来学科中最有希望、取得成果最多的领域。宇宙学就是在物理学一系列研究成果的基础上而获得了迅速发展。作为宇宙学理论基础的热大爆炸理论，就是依赖于广义相对论以及粒子物理学的飞速发展和射电望远镜等天文观察手段的提高而诞生的。热大爆炸宇宙论被称为２０世纪后半叶自然科学的四大成就之一。然而，该理论还存在着很多不完备性和局限性，尤其关于宇宙的起源问题仍然没有得到最终的回答。对此朱洪元教授曾指出：“高能物理的研究成果将对甚早期宇宙的演化的理解起推进作用”。可以相

信，随着物理学尤其是高能物理研究的不断深入发展，宇宙的起源和演化过程将逐步被认识、理解，宇宙学将被推进到一个崭新的阶段。物理学对地球科学的影响是深远的。地球物理学就是地学受物理学的影响而产生的一门交叉学科，正是由于对电磁波传播机制的研究而发现了大气电离层，对宇宙线的研究而发现了地球内辐射带并从而导致太阳风的发现；而对洋底岩石磁性的研究，则是确定板块构造学说——这一地球科学的革命性进展——的关键因素。地球科学所需要的实验测量技术也在很大程度上依赖于现代物理学。近年来，电子自旋共振、质子激发荧光分析技术和氡测量技术等核分析技术的研究对地质学正在产生越来越重要的影响。高压物理研究则对解决深部地质问题具有重要意义。随着地质学研究范围的扩大和核探测技术的不断提高，地质学的发展与核物理学的关系将日益密切。地质科学的前沿与尖端技术融为一体，它们所开辟的科研领域和所达到的知识深度已超过了以往任何时代。现代地质学将沿纵向和横向交叉的方向发展，核物理与地质学的衔接日益紧密，它们的交叉点将可能成为学科或新方向的生长点。物理学与化学之间的关系也愈来愈密切。物理学发展中出现的理论工具和实验方法，使化学科学得以如虎添翼般的飞速发展。传统的物理化学就是着重应用物理理论和实验方法去处理化学问题而形成的一门化学分支学科，并已成为化学科学的理论核心之一。化学物理是由物理学与化学之间的密切结合而产生的一门正在蓬勃发展中的交叉学科，它以化学和物理学的新成就及近代实验方法来研究原子、

历史上最伟大的物理学家排名

历史上最伟大的物理学家排名最伟大的物理学家Top10 PhysicsWeb曾经搞过历史上最伟大的物理学家的投票，结果如下表： 1：牛顿(经典力学、光学) 牛顿（Sir Isaac NewtonFRS, 1643年1月4日--1727年3月31日）爵士，英国皇家学会会员，是一位英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里牛顿像(21张)物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑，并推动了科学革命。在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒之原理。在光学上，他发明了反射式望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律，并研究了音速。在数学上，牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数的零点，并为幂级数的研究作出了贡献。在2005年，英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查，牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。

2：爱因斯坦(相对论、量子力学奠基人) 爱因斯坦（Albert Einstein，1879年3月14日-1955年4月18日），举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦1900年毕业于苏黎世工业大学，1909年开始在大学任教，1914年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。后因二战爆发移居美国，1940年入美国国籍。十九世纪末期是物理学的变革时期，爱因斯坦从实验事实出发，从新考查了物理学的基本概念，在理论上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推动了天文学的发展。他的量子理论对天体物理学、特

高中物理学史选修课

物理学是探究物质的结构和物质间的相互作用及基本运动规律的一门科学，从物理学思想方法论的角度来看，物理学是一门注重科学实验，并且重视逻辑推理的科学，理性和实验的相结合是物理学最大的特点。通过学习及课外了解，我已知的物理学发展有以下时期：一、古代物理学时期在思想方法上主要是对自然现象的表面观察和记载，直觉的猜测，以及形式逻辑的演绎，让自然科学与哲学融合在一起，但发展十分缓慢主要是由于物理学思想方法论体系的不成熟，只依赖于表面的观察和直觉的猜测，没有完整的思维体系。亚里士多德的很多理论都是错误的。物理学发展缓慢还有另外一个很重要的原因是这时期的统治者是欧洲教皇，欧洲教皇担心新的思想会威胁到其统治权，从而控制人们的行为，禁锢人们的思想，不允许有极端思想的出现，当然他们也不允许物理学科上出现的一系列新的观念，如伽利略遭到的迫害。二、经典物理学时期也就是近代物理学时期，时间为16世纪中叶-19世纪末。1 6世纪的波兰天文学家哥白尼经过多年的天文学的研究，建立了天体运动的模型，并写出了“自然科学的独立宣言”——《天体运行论》，提出了日心说； 16世纪初开普勒运用比较的方法将哥白尼的“日心说”与托勒密的“地心说”相比较，宣传了哥白尼的学说，并先后提出了行星运动三定律，是经典力学的重要基础]；近代物理学之父伽利略用自制的望远镜观测天文现象，使日心说深入人心，并且建立了“斜面”模型，而伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学真正的开始。” 这个时期的物理学家敢于探究，从而形成了完整的经典物理学体系。但从中世纪以来，教会的专制统治一直阻碍了物理学的发展。（三）、现代物理学时期现代物理学时期，19世纪末——现在，在这个时期内，也出现了很多著名的科学家，运用正确的思想方法论对我们物理学史做出了重要的贡献。例如爱因斯坦抛弃了传统观念，经过一步步的猜想，创造性的提出了狭义相对论，他曾经写道：“诸如此类的例子以及企图证明地球相对于…光媒质?的运动的实验的失败，引起了这样一种猜想，绝对静止这概念，不仅在力学中，而且在电动力学中也不符合现象的特性。”爱因斯坦就是这样大胆的猜测，严谨的推测，而为我们永久的解决了光路不变的难题。相对论的建立，为我们现代宇宙学提供了强有力的武器。自此普朗克、爱因斯坦、玻尔等一大批物理学家共同努力，最终导致了量子力学的产生与兴起，1900年，普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难，引入了“能量子”假设，标志着量子物理学的诞生。爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论矛盾，提出了“光量子”假设，为量子理论的发展打开了局面，并成功的解释了光电效应。1913年玻尔在卢瑟福的有核模型的基础上运用量子化概念提出了玻尔模型，使量子论取得了初步的胜利。这个时期的物理学家像爱因斯坦、玻尔、普朗克等，运用猜想、假设、模型的物理思想方法论，导致了狭义相对论、量子力学的相继建立，使物理学前进了一大步。可以说，自由的思想引导着科学的发展！大胆假设，小心求证，是所有物理学家都遵循的定理。

近代物理学史小论文

近代物理学史小论文浅谈大学教育关键词:大学教育知识问题摘要:通过对现今大学教育的了解～加上自己所处学校的教育情况～提出一些小小的看法,同时对大学的教育方法与方式就自己的认为讲述一下自己的见解～并且对现今的大学教育中存在的问题结合自己的所见略微加以提出。大学教育是每一个学子都渴望经历的一个过程，在中国，学生对大学特别是名牌大学更是趋之若鹜，都希望上一个好的大学，接受好的教育。这是无可厚非的。然而，就现今的大学教育，虽然是那么的让人向往，但是有些方面还是有必要去做深深地思考。就我的看法而言，大学之所以区别于高中，主要在一个“大”字上,这里的“大”有几层含义，最表面也是最简单的那就是因为大学的校园之大，面积之广，建筑之多;其次，深一层次，是因为大学所涉及的知识面之广和全，所传授的知识是直接运用于各个领域的;最后，“大”字再某种层次还可以理解为“高”的意思，即大学里所学的知识不再像以前那样，以前学的基本都是一些表面的浅显的知识，重在的是了解而不是深究，然而在大学里，我们更注重的是有深入知识的内部层面，要知其然并知其所以然。举个例子，就我们理科生而言，在中学时代，像有些课程，比如物理，我们只是简单的套用课本上的一些物理公式用来解题，只要知其然已达要求，不必深究这么东西是从何而来，在大学就不一样了，对于物理专业的学生，也许一个简单的公式就需要大量的时间来推演与深究，每个细节都必不可少。还有，在中学数学课程上有些内容，例如微积分，只是提出，给些公式并一笔带过，很少就其具体的推导方法，在大学，却几乎要用一到两个学期都不能系统的

学完这门课。总之，我们在大学我们更注重的是对知识更深一层次的剖析，究其本质来说明问题。正因为如此，我们才说大学教育是一种高等教育。大学教育不仅在教育的内容上有所不同，同时在教育的方法和手段上与中学更是大不相同。我们知道，在中学阶段，大都数学生都是在被动的学习，接受知识。是因为有强大的压制力和学校老师的监督管理，学生才不得不去学习，努不努力那就另当别论了。而在大学，我们倡导的是学习自主自觉，没有人再会太大的干预你的学习，一切都是自主，只不过最后通过学期末的考试来检查你的学习情况。也许有时候在某门课没通过，最大的“处罚”就是重修及取消一切评优资格，最后只要过了就达到了要求。至于你做的好不好，并不受限制，只要过了最低标准就行。所以，人们常说，大学是很轻松的。其实不然。在大学里，虽然学校或者是学院对学生的学习的要求并不是那么的严格，但是在某些方面还是有一些强制性的规定。比如说，学校规定每个在校生必须按照要求完成大学四年内所需的学分，不仅仅在与自己的专业有关课程上，而且在公共选修课程上。这就需要学生规定的时间内尽可能学到更多的知识，即扩大知识面，这不仅仅局限于自己的专业方面。这也许就大学教育的一个较大的特点。就我自己这个专业来讲，要求大体上和学校规定的一样，在前两个学年这个阶段，主要是学习一些通识课加上必要的专业基础课，并没有更加全面的接触专业课程，所以学习要求基本和全校其他各学院系同届的学生一样，所以我觉得大学更重要的时期是在接受专业课程教育的阶段，虽然只有一年，但在我认为，这应该是大学四年的核心内容。所以，在大学，最能凸显各个专业特点的时期就应在这宝贵的一年。同时，要想在大学里学有所得，重要的是把我专业课的这一年，这也是以后能够融入社会参加工作的保证。国家对教育事业的关注应该是很重视的，因为一个国家要发展，必须要有技术人才，而高等院校正是国家所需各行各业的人才的来源地，教育事业得不到发展，

高中必备物理学史人物成就大全

高中物理中出现的所有物理学史资料的总结 1、胡克：英国物理学家；发现了胡克定律（F 弹=kx） 2、伽利略：意大利的著名物理学家；伽利略时代的仪器、设备十分简陋，技术也比较落后，但伽利略巧妙地运用科学的推理，给出了匀变速运动的定义，导出S 正比于t2 并给以实验检验；推断并检验得出，无论物体轻重如何，其自由下落的快慢是相同的；通过斜面实验，推断出物体如不受外力作用将维持匀速直线运动的结论。后由牛顿归纳成惯性定律。伽利略的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一。 3、牛顿：英国物理学家；动力学的奠基人，他总结和发展了前人的发现，得出牛顿定律及万有引力定律，奠定了以牛顿定律为基础的经典力学。 4、开普勒：丹麦天文学家；发现了行星运动规律的开普勒三定律，奠定了万有引力定律的基础。 5、卡文迪许：英国物理学家；巧妙的利用扭秤装置测出了万有引力常量。 6、布朗：英国植物学家；在用显微镜观察悬浮在水中的花粉时，发现了“布朗运动”。 7、焦耳：英国物理学家；测定了热功当量J= 焦/卡，为能的转化守恒定律的建立提供了坚实的基础。研究电流通过导体时的发热，得到了焦耳定律。 8、开尔文：英国科学家；创立了把－273℃作为零度的热力学温标。 9、库仑：法国科学家；巧妙的利用“库仑扭秤”研究电荷之间的作用，发现了“库仑定律”。 10、密立根：美国科学家；利用带电油滴在竖直电场中的平衡，得到了基本电荷e 。 11、欧姆：德国物理学家；在实验研究的基础上，欧姆把电流与水流等比较，从而引入了电流强度、电动势、电阻等概念，并确定了它们的关系。 12、奥斯特：丹麦科学家；通过试验发现了电流能产生磁场。 13、安培：法国科学家；提出了著名的分子电流假说。 14、汤姆生：英国科学家；研究阴极射线，发现电子，测得了电子的比荷e/m；汤姆生还提出了“枣糕模型”，在当时能解释一些实验现象。 15、劳伦斯：美国科学家；发明了“回旋加速器”,使人类在获得高能粒子方面迈进了一步。 16、法拉第:英国科学家；发现了电磁感应，亲手制成了世界上第一台发电机，提出了电

高中全部物理学史的概括好

★伽利略（意大利物理学家）对物理学的贡献： ①发现摆的等时性 ②物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关 ③伽利略的理想斜面实验：将实验与逻辑推理结合在一起探究科学真理的方法为物理学的研究开创了新的一页（发现了物体具有惯性，同时也说明了力是改变物体运动状态的原因，而不是使物体运动的原因）经典题目伽利略根据实验证实了力是使物体运动的原因（错）伽利略认为力是维持物体运动的原因（错）伽俐略首先将物理实验事实和逻辑推理（包括数学推理）和谐地结合起来（对）伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去（对） ★胡克（英国物理学家）对物理学的贡献：胡克定律经典题目胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比（对） ★牛顿（英国物理学家）对物理学的贡献 ①牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，总结出一套普遍适用的力学运动规律——牛顿运动定律和万有引力定律，建立了完整的经典力学（也称牛顿力学或古典力学）体系，物理学从此成为一门成熟的自然科学 ②经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生经典题目牛顿发现了万有引力，并总结得出了万有引力定律，卡文迪许用实验测出了引力常数（对）牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动（对）牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础（对） ★卡文迪许贡献：测量了万有引力常量典型题目牛顿第一次通过实验测出了万有引力常量（错）卡文迪许巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里测出了万有引力常量的数值（对）★亚里士多德（古希腊）观点： ①重的物理下落得比轻的物体快 ②力是维持物体运动的原因经典题目亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动（对） ★开普勒（德国天文学家）对物理学的贡献开普勒三定律经典题目开普勒发现了万有引力定律和行星运动规律（错） ★库仑（法国物理学家）贡献：发现了库仑定律——标志着电学的研究从定性走向定量典型题目库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用（对）库仑发现了电流的磁效应（错）富兰克林（美国物理学家）贡献： ①对当时的电学知识（如电的产生、转移、感应、存储等）作了比较系统的整理 ②统一了天电和地电密立根贡献：密立根油滴实验——测定元电荷欧姆：贡献：欧姆定律（部分电路、闭合电路） ★奥斯特（丹麦物理学家）电流的磁效应（电流能够产生磁场）经典题目奥斯特最早发现电流周围存在磁场（对）法拉第根据小磁针在通电导线周围的偏转而发现了电流的磁效应（错） ★法拉第贡献： ①用电场线的方法表示电场 ②发现了电磁感应现象 ③发现了法拉第电磁感应定律（E=n△Φ/△t）经典题目奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象（对）法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律（对）奥斯特对电磁感应现象的研究，将人类带入了电气化时代（错）

中国物理学史论文

学习中国物理学史的作用学院：材料科学与工程论文摘要: 中国物理学既是中华民族认识的结晶，具有科学知识的价值，同时具有思想文化价值。中国物理学史的介绍还可以使学生以一种移情的方式，了解中国物理学家的探究与思考，对中国的物理的发展和历史有更深入的了解，同时更好继承我国的物理精神。壮大物理学的发展！关键词:中国物理学史了解培养科学精神毅力引言：今天的在大学学习物理学习中，加入了我国物理学史学习。传统的物理教学忽视了对学生学习兴趣的培养，造成很多同学不想去学习。而物理学史恰好弥补其不足。它可以唤起他们强烈的好奇心和奋发向上的激情，引起浓厚的兴趣。同时对我国的过去有更深入了解，对我国文化有更深了解。对弘扬我国文化有很大的帮助。 1．中国物理学沧桑岁月史 21世纪的我们应当对自己的历史进行解读，尤其对我国的物理学史进行了解，中华民族有过辉煌的历史，四大发明对社会做出的巨大贡献是世人共睹的，但为何又会受百年的奇耻大辱。这一切有着我国的独特文化，他似乎早就给我国物理史带来一种复杂的影响，我们的古人对物理的研究总的说来就是趋于记录现象，而没有进行深入的研究和理论的研究。我们国家对于

物理现象的记载可以说是最早国家之一。我国的物理学发展充满着沧桑，在先秦时期我有过百家争鸣，各家在发挥自己长处，尤其是墨子学说，它的精髓就在于进行深入的研究，就类似于西方的科学思维。但它并没被重视，始皇进行了统一，中华文化走向一致，尤其汉朝以来的独尊儒术，使得中华民族走向与西方完全不同的路。整整千年历史长河，我们有李白、苏轼、曹雪芹，但我们没有爱因斯坦、牛顿、伽利略。这似乎又在阐释着为什么在近代我国会受到“华人与狗不得入内”殊礼！在这历史长河中，进入仕途，是所有读书人的最高追求，其它一切很可能为邪说。甚至为人鄙视。长时间的大一统且高度中央集权，可谓一人之言，万万人必从之。而对于物理的研究，在短时间并不会给君王带来大量的财富，而更多的人学儒，为皇家所用，帮其管理这所谓的王土。为了培养更多奴才，统治者必将遏制其它学说。而对物理的研究，我们可以说连门都没进。只能作为一个看客草草记录路边的风景。 2.中国物理学之零零碎碎成就１）力学方面《墨经》中的软科学知识已不全是实际生产知识的总结和记述，而是对力学现象进行了粗浅的概括，并进行了一些推理论证。诸如，关于时空观念、运动学知识、力的概念、力系平衡的论述，以及斜面、

物理学史论文

问答题 1、布鲁诺于1548年1月出生在意大利那不勒斯附近诺拉镇的一个贫苦家庭，受文艺复兴思想的影响，他极力倡导思想自由，宣扬无神说，哥白尼学说的革命精神强烈地感染了他，布鲁诺的激进思想使天主教会暴跳如雷、恼羞成怒，1600年2月17日被活活烧死在罗马鲜花广场上。据说，当教会判他火刑，在听到判词后，布鲁诺说：“我走向火堆，但是你们比我更恐惧!”你能理解布鲁诺为什么这么说吗? 人们会因为科学真理否定了有神论，让统治着人们的教会感到害怕。他们由于害怕而烧死了布鲁诺，但他们却阻止不了人们发现真理，故他们比更会一直处于恐惧之中，并将一直持续到人们否定并推翻他们。 2、甲同学说：哥白尼比较聪明，懂得“留得青山在，不怕没烧的道理。”作为一个科学家，讲究策略，保全性命，才有时间对人类作出更大的贡献。乙同学说：我认为布鲁诺做得对，这才是科学家应有的品质。你的观点呢？两者都有一定道理，我个人比较认同哥白尼。科学家应有的品质认真对待科学的态度，不被封建迷信和恶势力的影响而改变对科学客观负责的态度，显然两位科学家都有这种精神。不同的是，一个为了宣传真理而果断地选择牺牲，另一个用暂时的逃避来赢得机会来传播真理。但是你的牺牲并不能带来什么，只能是匹夫之勇，应当明智的选择活下来，再做努力，如果你说我是懦夫，那你以死亡来结束你未完成的事业又何尝不是一种懦弱。 3、在1923年的领奖演说中，密立根公开承认自己曾长期对爱因斯坦的“光量子”观点和光电方程抱怀疑态度。他在演说中说道：“与我自己预料的相反，这项工作终于在1914年成了爱因斯坦方程在很小实验误差范围内精确有效的第一次直接实验证据，并且第一次直接从光电效应测定普朗克常数h。”如何理解密立根精神？密立根公开承认爱因斯坦的理论，是本着尊重事实，事实求是的原则和对科学认真负责的态度。他敢于承认自己以前的错误，不是出于个人荣辱，而是对真理的肯定态度和作为一个科学家必须有的素质，正是由于他对科学认真负责的的态度，他才有了成功的可能。 4、麦克斯韦对类比法的论述：“为了不用物理理论而得到物理思想，我们必须熟悉物理类比的存在。所谓物理类比，我指的是一种科学定律与另一种科学定律之间的部分相似性。它使得这两种科学可以相互说明。”但有时简单的类比也会导致错误的结果。请你列举几个用类比法成功和失败的例子。失败的：天王星是1781年由赫希尔发现的。当时，天文学家根据牛顿万有引力定律推算其轨道，总是与观测结果不符。有的人开始怀疑万有引力定律，有的人则深信不疑，却猜测天王星还受到另一颗尚未发现的巨星的引力作用。巴黎天文台的勒威

物理历史上的十大经典实验

物理历史上的十大经典实验 2002 年，美国两位学者在全美物理学家中做了一次调查，请他们提名有史以来最出色的十大物理实验，其中多数都是我们耳熟能详的经典之作。令人惊奇的是十大经典物理实验的核心是他们都抓住了物理学家眼中最美丽的科学之魂：由简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念。十大经典物理实验犹如十座历史丰碑，扫开人们长久的困惑和含糊，开辟了对自然界的崭新认识。从十大经典物理实验评选本身，我们也能清楚地看出2000 年来科学家们最重大的发现轨迹，就像我们“鸟瞰”历史一样。排名第一：托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验在20世纪初的一段时间中，人们逐渐发现了微观客体(光子、电子、质子、中子等)既有波动性，又有粒子性，即所谓的“波粒二象性”。“波动”和“粒子”都是经典物理学中从宏观世界里获得的概念，与我们的直观经验较为相符。然而，微观客体的行为与人们的日常经验毕竟相差很远。如何按照现代量子物理学的观点去准确认识、理解微观世界本身的规律，电子双缝干涉实验为一典型实例。杨氏的双缝干涉实验是经典的波动光学实验，玻尔和爱因斯坦试图以电子束代替光束来做双缝干涉实验，以此来讨论量子物理学中的基本原理。可是，由于技术的原因，当时它只是一个思想实验。直到1961 年，约恩?孙制作出长为50mm、宽为0.3mm、缝间距为1mm 的双缝，并把一束电子加速到50keV，然后让它们通过双缝。当电子撞击荧光屏时显示了可见的图样，并可用照相机记录图样结果。电子双缝干涉实验的图样与光的双缝干涉实验结果的类似性给人们留下了深刻的印象，这是电子具有波动性的一个实证。更有甚者，实验中即使电子是一个个地发射，仍有相同的干涉图样。但是，当我们试图决定电子究竟是通

高考物理二轮复习考点第十八章物理学史专题近代物理学史

专题18.3 近代物理学史 1．（2020山东济南模拟）2020年2月11日，LIGO科学合作组织宣布他们利用高级LIGO探测器，首次探测到了来自宇宙中双黑洞合并所产生的引力波。在物理学的发展过程中，最先预言了引力波的科学家是A. 伽利略 B.牛顿 C.法拉第 D.爱因斯坦【参考答案】D 【名师解析】本题考查了物理学史、物理常识及其相关的知识点。在相对论研究中，爱因斯坦最先预言了引力波，所以最先预言了引力波的科学家是爱因斯坦，选项D正确。 2.（2020·全国新课标理综II）在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是（） A．密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值 B．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核 C．.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭(Ra)两种新元素 D．.卢瑟福通过а粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子 E．.汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷【参考答案】ACE 3．（2003·上海）爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于（） A．等效替代 B．控制变量 C．科学假说 D．数学归纳【参考答案】C

4.（2020·安徽理综）在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律。法国物理学家库伦在研究异种电荷的吸引力问题时，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系。已知单摆摆长为l，引力常量为G，地球质量为M，摆球到地心的距离为r，则单摆振动周期T与距离r的关系式为（） A. B. C. D. 【参考答案】B 【名师解析】由单摆的周期公式，T=2π，而g=GM/r2，联立解得：T=2πr，选项B正确。5．(2020浙江宁波十校联考)在物理学中某物理量A的变化量ΔA与发生这个变化所用时间Δt的比值，叫做这个物理量A的变化率，则下列说法中正确的是（） A．若A表示某质点做匀速直线运动的位移，则是恒定不变的 B．若A表示某质点做匀加速直线运动的速度，则是均匀变化的 C．若A表示某质点做匀速圆周运动的线速度，则是恒定不变的 D．若A表示穿过某线圈的磁通量，则越大，则线圈中的感应电动势就越大【参考答案】AD 【名师解析】若A表示某质点做匀速直线运动的位移，则=v, 匀速直线运动的速度v是恒定不变的,选项A正确..。若A表示某质点做匀加速直线运动的速度，则＝ａ，匀加速直线运动的加速度a是恒定不变的，选项B错误。若A表示某质点做匀速圆周运动的线速度，则没有意义，其线速度大小不变方向时刻在变化，选项C错误。若A表示穿过某线圈的磁通量，则=E，越大，则线圈中的感应电

近代物理发展史论文

近代物理进展作业物理学发展永无止境班级：学号: 姓名：日期：

物理学发展永无止境摘要：经典力学，经典电动力学，经典热力学形成物理世界三大支柱。它们紧紧结合在一块，构建起一座华丽而雄伟的殿堂。物理学家甚至相信：这个世界的基本原理都已被发现，物理学已尽善尽美，已经走到了尽头，再也不可能有任何突破性的进展，如果说还有什么要做的事，那就是在一些细节上进行补充与修正。新的物理结论代替旧的物理结论也是必然，没有一种理论可以说绝对完美，即使我们提出的理论在完美，也终会有受局限的一天，所以我们没有必要一定要提出十分完美，别人永远攻不破的理论，我们要做的只是使物理大厦更加完善，所以我们要做只是努力向前看！物理学的开端源溯深远，但若说物理学真正意义上的征服世界还是在19世纪末，他的力量控制着一切人们所未知的现象。古老的牛顿力学城堡历经岁月磨砺风雨吹打依旧屹立不倒，反而更凸显他的伟大与坚固。从天上的行星到地上的石头，万物皆毕恭毕敬的遵循它的规律。1846年海王星的发现更是它取得的伟大胜利之一。光学方面，波动论统一天下，神奇的麦式方程完美的诠释了这个理论并将其扩大到整个电磁领域。热学方面，热力学三大定律已基本建立，而在克劳修斯，范德瓦尔斯的努力下，分子动理论和统计热力学成功建立。

当然，更令人惊奇的是这一切似乎都彼此包含，形成了以经典物理联盟。经典力学，经典电动力学，经典热力学形成物理世界三大支柱。它们紧紧结合在一块，构建起一座华丽而雄伟的殿堂。那当然是一段伟大而光荣的日子，是经典物理的黄金时代。科学的力量从这一时期开始才真正变得如此强大，如此令人神往。我们认为自己已掌握了上帝造物的奥秘，在没有遗漏，我们所熟知的一切物理现象几乎都可以从现成的物理理论里得到解释。力，热，声，光，电等等一切的一切，似乎都被同一种手法控制。物理学家甚至相信：这个世界的基本原理都已被发现，物理学已尽善尽美，已经走到了尽头，再也不可能有任何突破性的进展，如果说还有什么要做的事，那就是在一些细节上进行补充与修正。一位著名的科学家说：“物理学的未来，将在小数点第六位后面去寻找.。”而普朗克的导师甚至劝他不要浪费时间去研究这个已经高度成熟的体系。但历史再次体现了他惊人的不确定性，致使19世纪物理世界所闪烁的金色光芒注定只是昙花一现，而那喧嚣一时的空前繁盛的经典物理终究要像泡沫那样破败凋零！其实，今天回头来看，赫兹1887年的电磁波实验的意义远比实际得出的结论复杂而深远。它一方面彻底的建立了电磁理论，为经典物理的繁荣添加了浓重的一笔；另一方面，它又埋下了促使经典自身毁灭的武器，孕育了革命的种子。当赫兹在卡尔斯鲁厄大学的那件实验室里通过铜环接收器的缺口爆发的电火花证明电磁波存在时，还发现了一个奇怪的现象：当有光照射到这个缺口上时，似乎火花出现

高中物理学史(整理)

物理学史必修部分：（必修1、必修2 ）一、力学： 1、1638年,意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验,证明了他的观点是正确的,推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）； 2、1654年,德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验——马德堡半球实验； 3、1687年,英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）. 4、17世纪,伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦,将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因,推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因. 同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因,运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向. 5、英国物理学家胡克对物理学的贡献：胡克定律；经典题目：胡克认为只有在一定的条件下,弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比（对） 6、1638年,伽利略在《两种新科学的对话》一书中,运用观察－假设－数学推理的方法,详细研究了抛体运动. 17世纪,伽利略通过理想实验法指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦,将保持这个速度一直运动下去；同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因,运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向. 7、人们根据日常的观察和经验,提出“地心说”,古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”,大胆反驳地心说. 8、17世纪,德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律； 9、牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量； 10、1846年,英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈（勒维耶）应用万有引力定律,计算并观测到海王星,1930年,美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星. 11、我国宋朝发明的火箭是现代火箭的鼻祖,与现代火箭原理相同；但现代火箭结构复杂,其所能达到的最大速度主要取决于喷气速度和质量比（火箭开始飞行的质量与燃料燃尽时的质量比）；俄国科学家齐奥尔科夫斯基被称为近代火箭之父,他首先提出了多级火箭和惯性导航的概念.多级火箭一般都是三级火箭,我国已成为掌握载人航天技术的第三个国家. 12、1957年10月,苏联发射第一颗人造地球卫星； 1961年4月,世界第一艘载人宇宙飞船“东方1号”带着尤里加加林第一次踏入太空. 13、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体. 14、17世纪,德国天文学家开普勒提出开普勒三定律；牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量（体现放大和转换的思想）；1846年,科学家应用万有引力定律,计算并观测到海王星. 选修部分：（选修3-1、3-2、3-3、3-4、3-5）二、电磁学：（选修3-1、3-2） 13、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律,

大学物理学史试题

1、简述墨家在光学上的研究成就。墨子是第一个进行光学实验，并对几何光学进行系统研究的科学家。墨子细致地观察了运动物体影像的变化规律，提出了“景不徙”的命题。墨子指出，光源如果不是点光源，由于从各点发射的光线产生重复照射，物体就会产生本影和副影；如果光源是点光源，则只有本影出现。墨子明确指出，光是直线传播的，物体通过小孔所形成的像是倒像。墨经》中论述了光的反射，包括平面镜、凹面镜、凸面镜的反射情况。 2、阿基米德对物理学的贡献有哪些？力学： 1．系统总结并严格证明了杠杆定律，为静力学奠定了基础。此外，阿基米德利用这一原理设计制造了许多机械。 2、他在研究浮体的过程中发现了浮力定律，也就是有名的阿基米德定律。天文学：1、他发明了用水利推动的星球仪，并用它模拟太阳、行星和月亮的运行及表演日食和月食现象； 2、他认为地球是圆球状的，并围绕着太阳旋转，这一观点比哥白尼的“日心地动说”要早一千八百年。限于当时的条件，他并没有就这个问题做深入系统的研究。 3、伽利略的科学研究方法有何特点？ 1.把实验与数学结合起来，既注意逻辑推理，又依靠实验检验，构成了一套完整的科学研究方法。（2）有意识地在实验中抛开一些次要因素，创造理想化的物理条件。既要力求使实验条件尽可能符合数学要求，以便获得超越这一实验本身的特殊条件的认识，又要设法改变实验测量的条件，使之易于测量。（3）用实验去验证理论。伽利略认为科学实验是为了证明理论概念（或观察规律）而去做的，不应该是盲目的、无计划的，而理论（数学）又必须服从实验判决。（4）把实验与理论联系起来。 4、说明牛顿三定律基本思想的历史渊源。（第三章）牛顿第一定律的发现及总结 300多年前，伽利略对类似的实验进行了分析，认识到：运动物体受到的阻力越小，他的运动速度减小得就越慢，他运动的时间就越长。他还进一步通过进一步推理得出，在理想情况下，如果水平表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，它的速度讲不会减慢，这是将以恒定不变的速度永远运动下去。伽利略曾经专研过这个问题，牛顿曾经说过：“我是站在巨人的肩膀上才成功的。”这句话就是针对伽利略的。所以牛顿概括了前人的研究结果，总结出了著名的牛顿第一定律。 5、说明能量守恒原理建立的科学渊源。（第四章）一、定律诞生的前提条件： 1、认识热的本质，伦福德和戴维的实验为热的运动说提供了有力的支持，成了建立能量转化与守恒定律的前奏。19世纪40年代以前，自然科学的发展为能量转化与守恒定律的建立奠定了基础： 2、力学方面，早已发现了机械运动在一定条件下的不灭性（动量守恒、“活力”守恒） 3、发现了各种“自然力”相互转化的现象 4、永动机不可能实现的历史教训，从反面提供了能量守恒的例证； 5、建立了能量的初步概念； 6、在一些特殊情况下接触到能量守恒与转化定律，如楞次定律、赫斯定律 7、蒸汽机的发明与不断改进。二、迈尔的贡献 1842年发表了题为《热的力学的几点说明》的论文，叙述了普遍的“力”（即能）的转化与守恒的概念，所以一般都承认迈尔是建立热力学第一定律（即能量守恒定律）的第一人。三、焦耳对热功当量的测定焦耳对电和磁的研究很感兴趣。他通过测定热功当量为建立能量守恒定律提供了实验依据。焦耳通过实验得出结论：热功当量是一个普适常量，与作功的方式无关。他证实了自然界的能量是等量转换的，是不会被消灭的，哪里消耗了机械能或电磁能，

文档之家