文档介绍：第三章相对论与量子论
物理学简介
现代物理学的发展
第一节揭开现代物理学发展序幕的“三大发现”
第二节相对论与现代时空观
第三节量子论与现代高新技术
物理学简介
什么是物理学?
物理学是研究物质的最基本、最普遍的运动形式以及物质的基本结构的科学。
物理学与其它科学地关系:1、物理学是最基本的科学。2、物理学是最古老、然而发展最快的科学。3、物理学提供最多、最基本的科学研究手段。
物理学已成为实验物理、理论物理、计算物理三足鼎立的科学。
经典力学(牛顿力学)
物理学的重大基础理论: 统计力学(热力学)
电磁学
相对论
量子论
经典物理学
16~19世纪
现代物理学
(19世纪末、20世纪初开始)
第一节揭开现代物理学发展序幕的“三大发现”
19世纪末,物理学实验中的两朵乌云:
(1)热辐射实验中出现的“紫外灾难”问题;
(2)迈克尔逊-莫雷实验所研究的“以太”问题。
真空放电实验
阴极射线
发现
X射线和电子
研究
放射性
对X射线的研究
美国物理学家。曾任芝加哥大学教授,美国科学促进协会主席、美国科学院院长;还被选为法国科学院院士和伦敦皇家学会会员,1931年5月9日在帕萨迪纳逝世。
主要从事光学和光谱学方面的研究,以毕生精力从事光速的精密测量。
1887年他与莫雷合作,进行了著名的迈克耳孙-莫雷实验,这是一个最重大的否定性实验,它否定了“以太”的存在。
迈克耳逊
迈克尔逊在1907年荣获诺贝尔物理学奖。
一、X射线的发现
二、天然放射性的发现
放射性——是指物质能自发放射出某种射线的性质。
1896年初,法国科学院院士、著名物理学家彭加勒。
1895年,德国维尔茨堡大学校长兼物理所所长、物理学教授伦琴在重复阴极射线实验时,发现了X射线。
X射线实质上是一种波长很短的电磁波。
1901年,伦琴获得第一个诺贝尔物理学奖。
法国物理学家贝克勒尔
铀盐的放射性
居里夫人和丈夫居里
放射性元素钚和镭
镭的放射性比铀强200多万倍。
贝克勒尔、居里和居里夫人共同荣获1903年诺贝尔物理学奖。
法国物理学家朗之万
三、电子的发现
放射性
天然放射性-天然放射性元素自发放射的性质。
如:铀、镭等
人工放射性-通过核反应,利用反应堆、加速
器造出的放射性物质。
英国剑桥大学卡文迪什实验室的教授-汤姆逊
1897年,汤姆逊和他的学生通过实验测量证实:
阴极射线是由带负电微粒组成的粒子流。这种“微粒”即电子。
1906年,汤姆逊由于发现电子而荣获诺贝尔物理学奖。他被誉为“最先打开通向粒子物理学大门的伟人。”
1909年,美国物理学家密立根
密立根油滴实验
测得了电子电荷的精确值e,算出电子的质量m。
证明了一个电子所带的电量是电荷的最基本单位。
三大发现把人们的视野由宏观领域引向微观领域。
第二节相对论与现代时空观
相对论
狭义相对论---- 一种新的时空理论
广义相对论---- 一种新的引力理论
一、狭义相对论
1、狭义相对论的创立
2、狭义相对论的两个基本原理
(1)相对性原理:一切物理定律(包括力学、电学等)在所有
惯性系中均成立。
(2)光速不变原理:光在真空中总是以确定的速度
C=3×
m /s传播。
与光源的运动无关。
3、狭义相对论的关键思想—— 爱因斯坦同时性的定义
(2)在高速运动中,光信号传播所用的时间不能忽略不计。
0
p
r
说明(1)时间和空间是密不可分的,是相对的。
C
4、狭义相对论的核心方法----洛仑兹变换
伽利略变换
x’= x – v t
y’=y
z’=z
t’=t
y
O
x
P
k
v
0’
y’
k’
x’
z
Z’
洛仑兹变换
洛仑兹收缩因子
爱因斯坦
同时性因子