光學(xué)原子物理宇宙

第十五章光的波粒二象性§15.1早期的微粒說和波動(dòng)說一、牛頓的微粒說牛頓認(rèn)為光是一種沿直線前進(jìn)的彈性粒子二、惠更斯的波動(dòng)說惠更斯認(rèn)為光是某種振動(dòng)以波的形式向外傳播三、麥克斯韋的電磁波理論四、愛因斯坦的光子說光由光子組成，在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子，每個(gè)光子具有能量Ｅ＝ｈν．h=6.63×10－34J·s五、光的波粒二象性：個(gè)別光子的行為顯示出粒子性；大量光子的作用顯示出波動(dòng)性§15.2光的干涉(InterferenceofLight)一、光的干涉定義：由兩束振動(dòng)情況完全相同的光在空間相互疊加，在一些地方相互加強(qiáng)，在另一些地方相互削弱的現(xiàn)象。干涉條件

（相干光源）兩列波具有相同的頻率；相同的振動(dòng)方向；有固定的相位差。二、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏實(shí)驗(yàn)的解釋楊氏雙縫干涉條紋等間隔；對(duì)雙縫的要求：間距小，到單縫的距離相等。波長長則間隔寬；亮區(qū)和暗區(qū)逐漸變化；白色光由多種色光組成，干涉亮區(qū)位置不同而出現(xiàn)彩色條紋;三、薄膜干涉實(shí)驗(yàn)四、干涉現(xiàn)象的應(yīng)用：檢查精密零件的表面質(zhì)量；增透膜（氟化鎂）；全息照相?！?5.3光的衍射(DiffractionofLight)一、光的衍射：當(dāng)光通過狹縫(或障礙物)的時(shí)候，光會(huì)偏離直線路徑繞到狹縫(或障礙物)陰影里去的現(xiàn)象。衍射圖樣：衍射時(shí)產(chǎn)生的明暗條紋或圓環(huán)1.單縫衍射2.小孔衍射3.圓屏衍射(泊松亮斑)干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光具有波動(dòng)性。光是一種電磁波，

可見光的頻率范圍在3.84×1014－7.69×

1014Hz之間的電磁波?！?5.4光電效應(yīng)一、光電效應(yīng)光電效應(yīng)： 在光的照射下物體表面發(fā)射出電子的現(xiàn)象（1887年赫茲發(fā)現(xiàn)）。 光電效應(yīng)中發(fā)射出的電子稱為光電子2、光電效應(yīng)的規(guī)律：（1）瞬時(shí)性：光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，在入射光照后發(fā)射的時(shí)間不會(huì)超過10－9秒；（2）極限頻率（截止頻率或紅限）：任何一種金屬都有一個(gè)能產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低極限頻率；196.2260372540660/Nm15.311.58.075.564.55

/1014Hz鉑銀鋅鈉銫（3）飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。（4）最大初動(dòng)能光電子的最大初動(dòng)能隨入射光的頻率增大而增大，而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)； 幾種金屬的極限頻率和紅限波長二、愛因斯坦光子說：光輻射能并不象電磁理論所述的連續(xù)分布；2、光由光子組成，在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子，每個(gè)光子具有能量與頻率成正比

ν為光的頻率，h＝6.63×10-34J·S（普朗克常量）光子說對(duì)光電效應(yīng)的解釋：瞬時(shí)性：極限頻率和逸出功：第十六章物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)

§16.1原子的核式結(jié)構(gòu)一、電子的發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了原子是可分的。電子是原子的組成部分。

1897年，湯姆生通過一系列關(guān)于陰極射線的實(shí)驗(yàn)，得出了如下結(jié)論：原子是可以分割的。這些粒子無論是從哪一種原子里得到的，都具有相同的質(zhì)量，且都帶負(fù)電荷。這些粒子的質(zhì)量小于一個(gè)氫原子質(zhì)量的千分之一。湯姆生將組成陰極射線的粒子定名為“電子”。二湯姆生提出了“葡萄干蛋糕模型”原子里面正電荷的物質(zhì)均勻地分布在整個(gè)原子球體中，而負(fù)電荷的電子則一粒粒地鑲嵌在球內(nèi)。三

粒子散射實(shí)驗(yàn)

1909年，盧瑟福的

粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。1、實(shí)驗(yàn)裝置2、結(jié)果：絕大多數(shù)

粒子穿過金箔后只有2－3度偏轉(zhuǎn)，但有少數(shù)

粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至接近180o四、盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型在原子中心有一個(gè)很小的核心部分叫做原子核原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里。帶負(fù)電荷的電子在核外空間繞核做高速運(yùn)動(dòng)。我們從實(shí)驗(yàn)還可以得出：原子核的大小約10-15～10-14米；原子半徑和原子核半徑之比：

r原子:r原子核≈104:1～105:

1存在的矛盾：由于電子運(yùn)動(dòng)軌道半徑不斷減小，電子最終要落到原子核上，表明原子是不能穩(wěn)定存在的。電子運(yùn)動(dòng)所輻射的電磁波的頻率應(yīng)該是連續(xù)變化的，因而應(yīng)觀察到連續(xù)光譜。五、玻爾模型定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中的原子才是穩(wěn)定的，稱為定態(tài)。處在定態(tài)中的原子的核外電子雖然作繞核高速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。能量躍遷：原子只有在從一種能量為E初的定態(tài)躍遷到另一種能量為E末的定態(tài)時(shí)，才會(huì)發(fā)射或者吸收輻射能，輻射能由兩定態(tài)的能量差決定。玻爾模型在解釋氫原子光譜時(shí)取得了一定的成功，但是也存在著一系列難以克服的困難;它不能解釋只比氫原子多一個(gè)核外電子的氦原子光譜。

§16.3原子核(Nucleus)一、質(zhì)子(proton)的發(fā)現(xiàn)

1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子二、中子(neutron)的發(fā)現(xiàn)

1930年查德威克用α粒子轟擊鈹核，發(fā)現(xiàn)了中子中子質(zhì)量接近于質(zhì)子質(zhì)量，只比后者大千分之一特性：不帶電、穿透本領(lǐng)強(qiáng)。三、原子核的組成原子核由質(zhì)子和中子組成的。質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子原子核的電荷數(shù)Z＝核內(nèi)質(zhì)子數(shù)原子核質(zhì)量數(shù)＝核內(nèi)核子數(shù) A=Z+N同位素：具有相同的質(zhì)子數(shù)而有不同的中子數(shù)的原子。放射性同位素：具有放射性的同位素。核子力（核力）：核子之間的引力。強(qiáng)相互作用短程力（作用范圍10－15m以內(nèi)）三、粒子電子、質(zhì)子和中子曾被認(rèn)為是組成物質(zhì)的最小單元，被稱為“基本粒子”現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的粒子達(dá)400種之多。正電子、m子、K介子、p介子、超子許多粒子都有和它質(zhì)量相同而電荷等物理量和它相反的粒子，叫做反粒子。（如：反電子、反質(zhì)子）現(xiàn)代粒子理論將粒子分為三大類：強(qiáng)子、輕子、媒介子根據(jù)夸克（quark）模型，認(rèn)為強(qiáng)子由更基本的粒子－－夸克組成。自然界有6種夸克：上夸克（u）、下夸克（d）、奇夸克（s）、粲夸克（c）、底夸克（b）、頂夸克（t）目前認(rèn)為夸克、媒介子和輕子是沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“點(diǎn)狀”粒子，是今日的“基本粒子”粒子強(qiáng)子輕子媒介子重子介子質(zhì)子中子π介子k介子μ介子電子中微子光子引力子

§16.2放射性(Radioactivity)一、天然放射性現(xiàn)象放射性：原子核自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，又叫做天然放射現(xiàn)象。放射性元素：具有放射性的元素。原子序數(shù)大于82的所有天然元素都有放射性，小于83的元素有些也具有放射性放射性與元素的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。天然放射現(xiàn)象表明原子核是可分的，人們用以研究原子核的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。射線種類組成速度貫穿本領(lǐng)電離作用α射線

α粒子流≈0.1c最小最強(qiáng)β射線電子流≈c很大較強(qiáng)γ射線高能電磁波=c最大很弱二、三種射線三、放射性元素的衰變1、衰變：原子核由于放出某種射線而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓?、衰變類型：α衰變、β衰變、γ衰變3、衰變規(guī)律：電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部本身的因素決定的，跟原子所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。4、半衰期(T)：放射性元素的半數(shù)的核發(fā)生衰變的時(shí)間五、放射性的應(yīng)用與防護(hù)放射性同位素在示蹤法中的應(yīng)用可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染2.射線的應(yīng)用γ射線探傷儀，治療腫瘤、刺激農(nóng)作物生長α射線消除機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)中因摩擦而產(chǎn)生的有害靜電，輻射的防范式中N0為t＝0時(shí)原子核數(shù)目；m為剩余原子核數(shù)目，t為衰變時(shí)間四、探測(cè)射線的方法放射線存在的現(xiàn)象放射線看不見。但放射線粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)，產(chǎn)生如下現(xiàn)象：使氣體電離;使照相底片感光;使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。2、探測(cè)射線的方法威爾孫云室

α射線徑跡直而粗;β射線徑跡比較細(xì)，常彎曲;

γ射線幾乎無徑跡。蓋革－彌勒計(jì)數(shù)器原理：射線使氣體電離，發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，產(chǎn)生脈沖放電。但不能區(qū)分射線的種類。半導(dǎo)體探測(cè)器氣泡室

§16.4重核裂變(fission)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一、原子核的人工轉(zhuǎn)變發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核式反應(yīng)：3.原子核的人工轉(zhuǎn)變：用人工方法把原子核“轟開”，并使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)均屬人工轉(zhuǎn)變。在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒。2.發(fā)現(xiàn)中子的核式反應(yīng)：反沖核α粒子原子核P核能1、分散的核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定能量;原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣多能量，這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能2、質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差。如：中子質(zhì)量mn＝1.6749×10－27kg

質(zhì)子質(zhì)量mp＝1.6726×10－27kg

中子和質(zhì)子的質(zhì)量和mn＋

mp＝3.3475×10－27kg

氘核質(zhì)量mD＝3.3436×10－27kg

質(zhì)量虧損m=0.0039×10－27kg3、愛因斯坦的質(zhì)能方程：E＝mc2

核子結(jié)合為原子核時(shí)釋放的能量：

E=

mc2如：計(jì)算質(zhì)子和中子結(jié)合為氘核時(shí)釋放出的能量（MeV）

2.2MeV4、核能：原子核發(fā)生變化時(shí)釋放的能量三、重核的裂變1939年德國物理學(xué)家用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變。典型的裂變反應(yīng)方程式為：2、重核裂變：重核受到其他粒子轟擊時(shí)裂變成兩塊質(zhì)量較輕的核同時(shí)還可能放出中子。3、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：重核裂變時(shí)放出的中子引起其他核的裂變，可以使裂變不斷進(jìn)行下去。4、臨界體積：能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積。 原子彈是利用鏈?zhǔn)椒磻?yīng)制造的一種大規(guī)模殺傷武器。5、鈾核產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：中子的“再生率”大于1。6、核反應(yīng)堆：用人工方法控制核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)并獲得核能的裝置。7、核電站：利用原子核裂變放出的核能來發(fā)電的發(fā)電廠。三、輕核的聚變核聚變：輕核聚合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)。同等情況下，聚變時(shí)放出的能量比裂變時(shí)放出的多。且來源“取之不盡”。3、聚變反應(yīng)也叫熱核反應(yīng)。氫彈就是利用原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫，引起氫核聚變而產(chǎn)生更強(qiáng)裂爆炸的裝置。4、太陽及許多恒星內(nèi)部，核聚變反應(yīng)放出大量能量。第十七章宇宙結(jié)構(gòu)和恒星演化宇宙：“四方上下曰宇，往古來今曰宙?！薄?7.1人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)歷史一.中國古代宇宙觀1.西周“蓋天說”：“天圓如張蓋，地方如棋局。”2.東漢張衡“渾天說”：“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞中黃，孤居于內(nèi)，天大而地小，天表里有水，天之包地，猶殼之裹黃?！倍?古埃及宇宙觀：1.大地漂浮于水上。2.埃及的觀天工作最初是由僧侶們擔(dān)任的，他們注意觀測(cè)太陽、月亮和星星的運(yùn)動(dòng)，并從很古的時(shí)代起就知道了預(yù)報(bào)日食和月食的方法。3.古埃及人發(fā)現(xiàn)了星辰更替與季節(jié)變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)行了長期的觀察和研究，把原先一年360日，改正為一年365日。這就是現(xiàn)今陽歷的來源。

三.古希臘宇宙觀：1.大地由支柱支撐2.泰勒斯(ThalesofMiletus)（前640~前560年）推測(cè)地球是一個(gè)球體，認(rèn)為構(gòu)成宇宙的基本物質(zhì)是水，據(jù)說，他曾經(jīng)預(yù)言了公元前585年所發(fā)生的一次日食。3.阿那克西曼德（公元前611~前547年）認(rèn)為天空是圍繞著北極星旋轉(zhuǎn)的，因此天空可見的穹窿是一個(gè)完整的球體的一半，扁平圓盤狀的大地就處在這個(gè)球體的中心，在大地的周圍環(huán)繞著空氣天、恒星天、月亮天、行星天和太陽天。阿那克西曼德是有史以來第一個(gè)認(rèn)為宇宙不是平面形或者半球形，而是球形的。4.數(shù)學(xué)家畢達(dá)哥拉斯(Pythagoras)（公元前560~前490年）認(rèn)為數(shù)本身、數(shù)與數(shù)之間的關(guān)系構(gòu)成宇宙的基礎(chǔ)。他主張地圓說，并且是人類科技史上第一個(gè)主張“太陽、月亮、行星遵循著和恒星不同的路徑運(yùn)行”的人。

5.希臘天文學(xué)家托勒玫(Ptolemy)出版他的著作《天文學(xué)大成》，提出完整的“地心說”。在整個(gè)中世紀(jì)這本書被人們奉為天文學(xué)知識(shí)的經(jīng)典著作。他指出：日、月、五大行星都在繞地球的偏心圓軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)，并且各有其軌道層次。四.古印度宇宙觀：1.大地馱于大象背上，大象踩在海龜背上，海龜站在眼鏡蛇身上。印度教宇宙觀2.多數(shù)的古印度天文學(xué)家認(rèn)為太陽系的每個(gè)天體都受一股“風(fēng)”的影響而有其各自的運(yùn)動(dòng)，此外還有一股更大的旋渦風(fēng)帶動(dòng)一切天體每二十四小時(shí)環(huán)繞地球一周?！?7.2宇宙概況一.地球的起源1.地球的起源、地球上生命的起源和人類的起源，被喻為地球科學(xué)的三大難題。尤其是地球的起源，長期以來信奉上帝創(chuàng)造世界的宗教觀念，哥白尼、伽俐略、開普勒和牛頓等人的發(fā)現(xiàn)徹底推翻了神創(chuàng)說.2.德國哲學(xué)家康德1755年設(shè)想因較為致密的質(zhì)點(diǎn)組成凝云且相互吸引而成為球體、因排斥而使星云旋轉(zhuǎn)，是關(guān)于地球起源的第一個(gè)假說。3.法國數(shù)學(xué)家兼天文學(xué)家拉普拉斯1796年提出行星由圍繞自己的軸旋轉(zhuǎn)的氣體狀星云形成說。星云因旋轉(zhuǎn)而體積縮小，其赤道部分沿半徑方向擴(kuò)大而成扁平狀，之后從星云分離出去而成一個(gè)環(huán)、頗象土星的光環(huán)。環(huán)的性質(zhì)是不均一的，物質(zhì)可聚集成凝云，發(fā)展為行星。按相同的原理和過程，從行星脫離出來的物質(zhì)形成衛(wèi)星。拉普拉斯的假說既簡單動(dòng)人，又解釋了當(dāng)時(shí)

所認(rèn)識(shí)的太陽系的許多特點(diǎn)，以至竟統(tǒng)治了整個(gè)19世紀(jì)。

4.前蘇聯(lián)的天文學(xué)家費(fèi)森柯夫認(rèn)為太陽因高速旋轉(zhuǎn)而成梨形和葫蘆形，最后在細(xì)頸處斷開，被拋出去的物質(zhì)就成了行星。拋出物質(zhì)后太陽縮小，旋轉(zhuǎn)變慢；一旦旋轉(zhuǎn)加快，又可能成梨形而拋出一個(gè)行星，逐漸形成行星系。施密特設(shè)想太陽在參加銀河系的轉(zhuǎn)動(dòng)中，在穿越黑暗物質(zhì)云時(shí)俘散了一部分塵埃和流星的固體物質(zhì)，在其周圍形成粒子群。后者在太陽引力作用下圍繞太陽作橢圓運(yùn)動(dòng)并與太陽一起繼續(xù)其在銀河系的行程，最后從這些粒子群發(fā)展為行星和慧星（一部分成了流星和隕星）。5.1977年，肖梅克提出：固態(tài)物體的撞擊是發(fā)生在類地行星上所有過程中最基本的。在此基礎(chǔ)上提出了宇宙撞擊和爆炸的假說。這種撞擊是分等級(jí)的，第四級(jí)的撞擊形成月亮這樣的衛(wèi)星。具體過程是：一個(gè)撞擊體沖擊原始地球，引起爆炸，圍繞地球形成一個(gè)氣體、液體、塵埃和“濺”出來的固態(tài)物質(zhì)組成的帶，最初是碟狀的，因旋轉(zhuǎn)的向心力作用而成球狀，失去了部分物質(zhì)的地球也重新成為球狀。二.月球1.月球的起源F分裂說：地球和月亮曾經(jīng)就是一個(gè)整體?？焖俚淖赞D(zhuǎn)很有可能會(huì)使這一整體一部分最外層的物質(zhì)被甩出，這就是后來形成的月亮。這以后，在潮汐的摩擦力的作用下將它驅(qū)趕得越來越遠(yuǎn)，直到它目前的這個(gè)位置。

F同源說：地球和月亮都是來自于同一種塵埃和氣體的旋流，而此時(shí)所有的行星正處于形成階段，但是基于某些原因，沒有演變成一個(gè)個(gè)體，而形成了兩個(gè)不同的個(gè)體。F撞擊說：在很久以前，有一個(gè)類似地球而質(zhì)量只有地球的10％的小天體很有可能猛撞到地球上，這兩個(gè)天體都各自含有一個(gè)鐵金屬核，并有可能已經(jīng)凝聚。但是，其外層的巖石部分卻有可能爆發(fā)到空間中，并形成了月亮。F俘獲說：它們?cè)瓉砭褪怯蓛煞N不同的旋流分別形成的兩顆獨(dú)立的行星。月亮所在的運(yùn)行軌道使它每時(shí)每刻的運(yùn)行都相當(dāng)接近地球，并且在它每次接近地球的那一刻，會(huì)被地球的引力作用捕捉住。2.月球的運(yùn)動(dòng)及其對(duì)地球的影響F潮汐的產(chǎn)生：潮汐的產(chǎn)生就是由于月球和太陽對(duì)地球的引潮力作用引起的。在這一系統(tǒng)中，由于月球（又稱太陰）離地球遠(yuǎn)較太陽近，故其質(zhì)量雖小，但它產(chǎn)生的引潮力比太陽大得多，是它的兩倍左右。F潮汐對(duì)地球自轉(zhuǎn)的影響：由于月球的潮汐摩擦作用使得地球自轉(zhuǎn)變慢，每天時(shí)間變長，平均每一百年一天的長度增加近千分之二秒。F

潮汐對(duì)月地距離：由于地球自轉(zhuǎn)變慢，使得月球緩慢向外作螺旋運(yùn)動(dòng)，目前月球正以每年3～4厘米的速度遠(yuǎn)離地球。

三.太陽和太陽系1.太陽F太陽質(zhì)量占整個(gè)太陽系的九十九點(diǎn)八。（1.989×1030

kg）

F太陽內(nèi)核的溫度高達(dá)攝氏一千五百萬度，在那兒發(fā)生著氫-氦核聚變反應(yīng)。核聚變反應(yīng)每秒鐘要消耗掉約五百萬噸的物質(zhì)，并轉(zhuǎn)換成能量以光子的形式釋放出來。F在輻射光和熱的同時(shí)，太陽也產(chǎn)生一種低密度的粒子流——太陽風(fēng)。太陽風(fēng)以每秒四百五十公里的速度向宇宙空間輻射。F按物態(tài)分：F彗星F太陽的壽命1010a,太陽將變成紅巨星并最終塌縮成白矮星。2.太陽系F按位置分：四.銀河系

1.星系：由恒星、大量氣體和塵埃組成的物質(zhì)系統(tǒng)

2.銀河系

F銀河系的外貌像一個(gè)中間突起的透鏡，其直徑約為8.5萬光年（比早期值?。Ｖ虚g厚，邊緣薄，中間的厚度約為1萬光年，靠近地球的地方厚約3000—6000光年，邊緣只有1000光年。除了密集的恒星，組成銀河系的還有眾多的亮星云、暗

星云、星團(tuán)和無數(shù)的星際彌漫氣體和塵埃物質(zhì)以及隱蔽的

暗物質(zhì)與暗能量。銀河系作為一個(gè)整體在自轉(zhuǎn)著，銀盤上所有的恒星也都

各自沿著近乎圓形的軌道繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)，而且運(yùn)動(dòng)速

度不同。其中，太陽繞銀心的公轉(zhuǎn)速度為250千米/秒，繞

銀心一周需要2.3億年。五.宇宙概述：1.星系的分類：F不規(guī)則星系（形狀無規(guī)律，無明顯中心，無漩渦），F(xiàn)漩渦星系（有漩臂從中心向外旋卷形狀多姿麗，旋臂多為二條；其中又分為旋臂向外舒展的；旋臂向中心卷縮合攏的；介于前二者之間的。銀河系屬于漩渦星系。F棒狀星系（有漩渦，但中心為棒狀，兩端延伸出長短不一的旋臂。F橢圓星系和圓形星系（星系形狀呈橢圓或圓形）。F星系的形成演變過程公認(rèn)的有：不規(guī)則形-棒形-漩渦形-橢圓形-圓形。2.宇宙的結(jié)構(gòu)層次總星系（150億l.y)→1000億個(gè)以上星系（銀河系及河外星系）→恒星或星云3.宇宙的誕生：F大爆炸理論：宇宙由200億年前極其高密度的混沌狀態(tài)經(jīng)大爆炸所產(chǎn)生。F宇宙仍處于膨脹中（紅移）F宇宙的物理演化史：t=10-44s T=1032K E=1019GeV 引力產(chǎn)生t=10-35s T=1028KE=1015GeV 暴脹開始t=10-32s T=1027KE=1014GeV 重子不對(duì)稱t=10-6s T=1013K E=1GeV 夸克結(jié)合t=180s T=109K E=105eV 氦原子核t= 5×109a

星系形成

太陽系形成t=1×1010aT=2.7KE=3×10-4eV人類活動(dòng)§17.3恒星的演化一.恒星的分類1.超巨星:直徑為太陽的幾倍到幾千倍的恒星,光度達(dá)到太陽的100萬倍以上F發(fā)光強(qiáng)度（簡稱光度）恒星每秒鐘內(nèi)輻射的總能量。2.巨星：直徑比太陽大20倍左右，質(zhì)量為太陽的4倍左右的恒星,光度達(dá)到太陽的100倍左右。3.中型星：與太陽大小差不多。4.白矮星：一種低光度、高密度、高溫度的恒星。

F白矮星屬于演化到晚年期的恒星。恒星在演化后期，拋射出大量的物質(zhì)，經(jīng)過大量的質(zhì)量損失后，如果剩下的核的質(zhì)量小于1.44個(gè)太陽質(zhì)量，這顆恒星便可能演化成為白矮星。F半徑接近于行星半徑，平均小于103千米。F光度非常小，要比正常恒星平均暗103倍。F密度高達(dá)106～107克／厘米3，其表面的重力加速度大約等于地球表面重力加速度的10倍到104倍。假如人能到達(dá)白矮星表面，那么他休想站起來，因?yàn)樵谒厦娴囊μ貏e大，以致人的骨骼早已被自己的體重壓碎了。5.中子星：主要是由中子以及少量的質(zhì)子、電子所組成的超密恒星。F中子星不僅密度高達(dá)1億噸每立方厘米以上，而且它的磁場強(qiáng)度也高達(dá)1億特斯拉以上。中子星的體積很小，它的半徑的典型值約為10千米。中子星的質(zhì)量下限約為0.1太陽質(zhì)量，上限為1.5～2個(gè)太陽質(zhì)量。F某些處于演化晚期的恒星，在其內(nèi)部發(fā)生極其激烈的核爆炸，隨后又急劇收縮，恒星的內(nèi)部產(chǎn)生極大的壓力，把原子外層電子擠壓到原子核內(nèi)，核內(nèi)的質(zhì)子與電子結(jié)合，形成異常緊密的中子結(jié)構(gòu)物質(zhì)，這時(shí)這顆恒星就演變成為中子星。二.恒星的物理特征1.恒星的顏色和溫度F恒星的顏色是由它的表面溫度決定的

星色

表面溫度

藍(lán)

40000-25000

藍(lán)白

25000-12000

白

11500-7700

黃白