圖片展 物理學(xué)史

學(xué)習(xí)文檔僅供參考伽利略伽利略伽利略?伽利雷〔GalileoGalilei，1564-1642〕，意大利著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家、哲學(xué)家、近代實驗科學(xué)的先驅(qū)者。1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個球同時落地”的著名實驗，從此推翻了亞里士多德“物體下落速度和重量成比例”的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡〔后被稱為伽利略望遠(yuǎn)鏡〕，并用來觀測天體，他發(fā)現(xiàn)了月球外表的凹凸不平，并親手繪制了第一幅月面圖。1610年1月7日，伽利略發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星，為哥白尼學(xué)說找到了確鑿的證據(jù)，標(biāo)志著哥白尼學(xué)說開始走向勝利。借助于望遠(yuǎn)鏡，伽利略還先后發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)、太陽黑子、太陽的自轉(zhuǎn)、金星和水星的盈虧現(xiàn)象、月球的周日和周月天平動，以及銀河是由無數(shù)恒星組成等等。這些發(fā)現(xiàn)開辟了天文學(xué)的新時代。伽利略為牛頓的牛頓運動定律第一、第二定律提供了啟示。他非常重視數(shù)學(xué)在應(yīng)用科學(xué)方法上的重要性，特別是實物與幾何圖形符合程度到多大的問題。哥白尼哥白尼日心說哥白尼哥白尼日心說日心說，也稱為地動說，是關(guān)于天體運動的和地心說相立的學(xué)說，它認(rèn)為太陽是銀河系的中心，而不是地球。哥白尼提出的日心說，推翻了長期以來居于宗教統(tǒng)治地位的地心說，實現(xiàn)了天文學(xué)的根本變革。哥白尼〔1473——1543〕是波蘭的天文學(xué)家。哥白尼上中學(xué)時就對天文學(xué)很感興趣，曾跟著老哥白尼師在教堂的塔頂上觀察星空。他相信研究天文學(xué)只有兩件法寶：數(shù)學(xué)和觀測。他不辭勞苦，克服困難，每天堅持觀測天象，30年如一日，終于取得了可靠的數(shù)據(jù)，提出了“日心說”，并在臨終前終于出版了他的不朽名著《天體運行論》。1687年，牛頓出版《原理》1687年，牛頓出版《原理》艾薩克·牛頓〔IsaacNewton〕是英國偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家，其研究領(lǐng)域包括了物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)、神學(xué)、自然哲學(xué)和煉金術(shù)。牛頓的主要奉獻(xiàn)有發(fā)明了微積分，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律和經(jīng)典力學(xué)，設(shè)計并實際制造了第一架反射式望遠(yuǎn)鏡等等，被譽為人類歷史上最偉大，最有影響力的科學(xué)家。為了紀(jì)念牛頓在經(jīng)典力學(xué)方面的杰出成就，“牛頓”后來成為衡量力的大小的物理單位。《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》〔拉丁文：PhilosophiaeNaturalisPrincipiaMathematica〕，是英國偉大的科學(xué)家艾薩克·牛頓的代表作。成書于1687年。《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》是第一次科學(xué)革命的集大成之作，被認(rèn)為是古往今來最偉大的科學(xué)著作，它在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)和哲學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大影響道爾頓元素符號道爾頓元素符號1804年，道爾頓提出了“原子學(xué)說”在近代原子論的建立中，英國偉大的科學(xué)家道耳頓做出了不可磨滅的奉獻(xiàn)，他通常被看成是科學(xué)原子論之父。他把玻意耳、拉瓦錫的研究成果，即化學(xué)元素是那種用已知的化學(xué)方法不能進一步分析的物質(zhì)，同原子論的觀點結(jié)合起來。他提出，有多少種不同的化學(xué)元素，就有多少種不同的原子；同一種元素的原子在質(zhì)量、形態(tài)等方面完全相同。他還強調(diào)查清原子的相對重量以及組成一個化合物“原子”的基本原子的數(shù)目極為重要。關(guān)于原子組成化合物的方式，道耳頓認(rèn)為這是每個原子在牛頓萬有引力作用下簡單地并列在一起形成的。在化學(xué)反應(yīng)后，原子仍保持自身不變。盡管現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展在一定程度上修正了原子本身的物理不可分和萬有引力將原子連接在一起的觀點，但是道耳頓對原子的定義卻被廣泛地接受下來。麥克斯韋麥克斯韋1865年，麥克斯韋建立電磁力學(xué)，光被解釋為電磁波的一種詹姆斯·克拉克·麥克斯韋是繼法拉第之后集電磁學(xué)大成的偉大科學(xué)家。他于1873年出版了電磁場理論的經(jīng)典巨著《電磁學(xué)通論》。麥克斯韋主要從事電磁理論、分子物理學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、彈性理論方面的研究。尤其是他建立的電磁場理論，將電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)統(tǒng)一起來，是19世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的最光芒的成果，是科學(xué)史上最偉大的綜合之一。他預(yù)言了電磁波的存在。這種理論預(yù)見后來得到了充分的實驗驗證。他為物理學(xué)樹起了一座豐碑。造福于人類的無線電技術(shù)，就是以電磁場理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。湯姆生正電子發(fā)現(xiàn)湯姆生正電子發(fā)現(xiàn)1897年，湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子。約瑟夫·約翰·湯姆生〔又譯湯姆遜〕(JosephJohnThomson)1856年12月18日生于英國曼徹斯特郊區(qū)，1884年，年僅28歲便當(dāng)選為皇家學(xué)會會員．同年末，又繼瑞利之后擔(dān)任卡文迪許實驗室教授．當(dāng)時，關(guān)于陰極射線的研究，有兩派學(xué)說，一派是克魯克斯、佩蘭等人的微粒說，認(rèn)為陰極射線是帶負(fù)電的“分子流”；另一派是哥德斯坦、赫茲等人的波動說，認(rèn)為陰極射線是一種電磁波．湯姆生用旋轉(zhuǎn)鏡法測量了陰極射線的速度，否認(rèn)了陰極射線是電磁波．他又通過陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)，得出了陰極射線是帶負(fù)電的粒子流的結(jié)論．他進一步測定了這種粒子的比荷，與當(dāng)時已知的電解中生成的氫離子的荷質(zhì)比相比較，他假定陰極射線的電荷與氫離子的電荷相等而符號相反，從而得出陰極射線粒子的質(zhì)量約為氫原子的千分之一．他還給放電管中充入各種氣體進行試驗，發(fā)現(xiàn)其荷質(zhì)比跟管中氣體的種類無關(guān)．他又用鉛和鐵分別作電極，其結(jié)果也不改變．由此他得出結(jié)論，這種粒子必定是所有物質(zhì)的共同組成成分．湯姆生把這種粒子叫做“電子”．1897年湯姆生的發(fā)現(xiàn)，使人類認(rèn)識了第一個基本粒子，這在物理學(xué)史上是有劃時代意義的．焦耳焦耳1851年，焦耳發(fā)現(xiàn)能量守恒定律。詹姆斯·普雷斯科特·焦耳〔JamesPrescotJoule，1817年-1889年〕，焦耳是英國著名物理學(xué)家焦耳最早的工作是電學(xué)和磁學(xué)方面的研究，后轉(zhuǎn)向?qū)徂D(zhuǎn)化的實驗研究，1951年發(fā)現(xiàn)了能量守恒定律。放著性標(biāo)志放著性標(biāo)志1896年，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾元素的放射現(xiàn)象。放射性是1896年法國物理學(xué)家安東尼·亨利·貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的。他發(fā)現(xiàn)鈾鹽能放射出穿透力很強的，并能使照相底片感光的一種不可見的射線。經(jīng)過研究說明，它是由三種成份組成的：一種是高速運動的氦原子核的粒子束，稱為α射線，它的電離作用大，貫穿本領(lǐng)小。另一種是高速運動的粒子〔電子〕束，稱為β射線，它的電離作用較小，貫穿本領(lǐng)大。第三種是波長很短的電磁波，稱為γ射線，它的電離作用小，貫穿本領(lǐng)最大。以上三種射線，由于它們的電離作用貫穿本領(lǐng)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究重要的應(yīng)用。介子－電子衰變鏈試驗照片介子－電子衰變鏈試驗照片1899年，盧瑟福發(fā)現(xiàn)了元素的衰變現(xiàn)象。盧瑟福是二十世紀(jì)最偉大的實驗物理學(xué)家之一，在放射性和原子結(jié)構(gòu)等方面，都做出了重大的奉獻(xiàn)。被稱為近代原子核物理學(xué)之父。1、他關(guān)于放射性的研究確立了放射性是發(fā)自原子內(nèi)部的變化。放射性能使一種原子改變成另一種原子，而這是一般物理和化學(xué)變化所達(dá)不到的；這一發(fā)現(xiàn)打破了元素不會變化的傳統(tǒng)觀念，使人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究進入到原子內(nèi)部這一新的層次，為開辟一個新的科學(xué)領(lǐng)域——原子物理學(xué)，做了開創(chuàng)性的工作。2.1912年，盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗現(xiàn)象提出原子核式結(jié)構(gòu)模型。該實驗被評為“物理最美實驗”之一。3、質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1919年，盧瑟福做了用α粒子轟擊氮核的實驗。他從氮核中打出的一種粒子，并測定了它的電荷與質(zhì)量，它的電荷量為一個單位，質(zhì)量也為一個單位，盧瑟福將之命名為質(zhì)子。4、他通過α粒子為物質(zhì)所散射的研究，無可辯駁的論證了原子的核模型，因而一舉把原子結(jié)構(gòu)的研究引上了正確的軌道，于是他被譽為原子物理學(xué)之父。由于電子軌道也就是原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和經(jīng)典電動力學(xué)的矛盾，才導(dǎo)致玻爾提出背離經(jīng)典物理學(xué)的革命性的量子假設(shè)，成為量子力學(xué)的先驅(qū)。5、人工核反應(yīng)的實現(xiàn)是盧瑟福的另一項重大奉獻(xiàn)。自從元素的放射性衰變被確證以后，人們一直試圖用各種手段，如用電弧放電，來實現(xiàn)元素的人工衰變，而只有盧瑟福找到了實現(xiàn)這種衰變的正確途徑。這種用粒子或γ射線轟擊原子核來引起核反應(yīng)的方法，很快就成為人們研究原子核和應(yīng)用核技術(shù)的重要手段。在盧瑟福的晚年，他已能在實驗室中用人工加速的粒子來引起核反應(yīng)。普朗克普朗克1900年，普朗克提出了量子概念。量子論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基石之一。量子論給我們提供了新的關(guān)于自然界的表述方法和思考方法。量子論揭示了微觀物質(zhì)世界的基本規(guī)律，為原子物理學(xué)、固體物理學(xué)、核物理學(xué)和粒子物理學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。它能很好地解釋原子結(jié)構(gòu)、原子光譜的規(guī)律性、化學(xué)元素的性質(zhì)、光的吸收與輻射等。太陽能超導(dǎo)供暖太陽能超導(dǎo)供暖1911年，荷蘭萊頓大學(xué)的卡末林—昂內(nèi)斯意外地發(fā)現(xiàn)，將汞冷卻到-268.98℃時，汞的電阻突然消失；后來他又發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下失去電阻的特性，由于它的特殊導(dǎo)電性能，卡末林—波爾與其提出的原子模型波爾與其提出的原子模型1913年，玻爾發(fā)表氫原子結(jié)構(gòu)理論，原子模型被提出。20世紀(jì)初期，德國物理學(xué)家普朗克為解釋黑體輻射現(xiàn)象，提出了量子論，揭開了量子物理學(xué)的序幕。19世紀(jì)末，瑞士數(shù)學(xué)教師巴耳末將氫原子的譜線表示成巴耳末公式，瑞典物理學(xué)家里德伯總結(jié)出更為普遍的光譜線公式里德伯公式。然而巴耳末公式和式里德伯公式都是經(jīng)驗公式，人們并不了解它們的物理含義1913年2月4日前后的某一天，玻爾的同事漢森拜訪他，提到了1885年瑞士數(shù)學(xué)教師巴耳末的工作以及巴耳末公式，玻爾頓時受到啟發(fā)。后來他回憶到“就在我看到巴耳末公式的那一瞬間，突然一切都清楚了，”“就像是七巧板游戲中的最后一塊。”這件事被稱為玻爾的“二月轉(zhuǎn)變”。1913年7月、9月、11月，經(jīng)由盧瑟福推薦，《哲學(xué)雜志》接連刊載了玻爾的三篇論文，標(biāo)志著玻爾模型正式提出。這三篇論文成為物理學(xué)史上的經(jīng)典，被稱為玻爾模型的“三部曲”。愛因斯坦相對論預(yù)言下太陽十倍質(zhì)量的黑洞愛因斯坦相對論預(yù)言下太陽十倍質(zhì)量的黑洞愛因斯坦相對論是關(guān)于時空和引力的基本理論，主要由愛因斯坦(AlbertEinstein)創(chuàng)立，分為狹義相對論(特殊相對論)和廣義相對論(一般相對論)。相對論的基本假設(shè)是相對性原理，即物理定律與參照系的選擇無關(guān)。狹義相對論討論的是勻速直線運動的慣性參照系之間的物理定律，后者則推廣到具有加速度的參照系中〔非慣性系〕，并在等效原理的假設(shè)下，廣泛應(yīng)用于引力場中。相對論顛覆了人類對宇宙和自然的常識性觀念，提出了“時間和空間的相對性”,“四維時空”,“彎曲空間”等全新的概念。狹義相對論提出于1905年，廣義相對論提出于1915年。相對論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱。經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)，不適用于高速運動的物體和微觀領(lǐng)域。相對論解決了高速運動問題；量子力學(xué)解決了微觀亞原子條件下的問題。德布羅意德布羅意1924年，路易-維克多?德?布羅意注意到原子中電子的穩(wěn)定運動需要引入整數(shù)來描寫，與物理學(xué)中其他涉及整數(shù)的現(xiàn)象如干預(yù)和振動簡正模式之間的類似性，構(gòu)造了德布羅意假設(shè)，提出正如光具有波粒二象性一樣，實物粒子也具有波粒二象性。他將這個波長λ和動量p聯(lián)系為：λ=h/p。這是對愛因斯坦等式的一般化，因為光子的動量為p=E/c〔c為真空中的光速〕，而λ=c/ν。德布羅意于1929年因為這個假設(shè)獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。Thomson和Davisson因為他們的實驗工作共享了1937年諾貝爾物理學(xué)獎。自然界不存在而通過人工產(chǎn)生的放射性。天然放射性僅為少數(shù)重元素所具有，它們放射α射線、β射線或γ射線。1933年，約里奧-居里夫婦在第七屆索爾威會議上報告，某些物質(zhì)在α粒