文档介绍：宁波广播电视大学继续教育学院远程教育 《自然科学发展简史》 (5)  肖国群 E-MAIL:gq0127@
一、20 世纪初的物理学革命 0. 1900年英国物理家凯尔文勋爵对物理学的展望和新世纪物理学的新发展,电子、X射线、放射性等的发现所带来的冲击与兴奋。 1.      “电子”一词,最早使用在1891年,是英国科学家斯托内在他的研究成果中提出的。电子是人类发现的第一代基本粒子。 2.      1876年,德国物理学家戈德斯坦提出,玻璃管壁上的辉光是由阴极产生的某种射线所引起的,他把这种射线命名为阴极射线。
3.      20世纪的热电子发射、光电效应的实验,进一步证明了任何原子都包含着电子的结论。
4.      德国人伦琴致力于研究阴极射线所引起的荧光现象。1895年,他发现了高真空管放电时能产生X射线的现象。它的穿透性使人们看到了许多过去没有见过的新东西。
5.      1896年,法国科学家贝克勒尔在一种铀盐中发现了铀元素的天然放射性。它能使不透光的底片暴光。
6.      著名的法国科学家皮埃尔·居里和他的妻子玛丽·居里,经过多年的研究和实验,发现了钍、钋、镭的放射性。
7.      电子、X射线和放射性现象,这三大发现是19世纪末物理学的重要成就。在此基础上,20世纪初产生了原子物理学。
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8.      英国物理学家汤姆生,在证实了电子的存在以后,于1904年,提出了他关于原子结构的“面包夹葡萄干”的原子模型。 9.      英国人卢瑟福在1911年经过实验,得出结论:原子中有一个非常非常小的核,%的质量。他提出了原子有核模型---行星模型。
10.  爱因斯坦一生最重要的贡献就是相对论。他在1905年发表的《论动体的电动力学》一文中首先创立了狭义相对论。
第一,对于一切惯性系,一切自然定律都同样适用,------相对性原理。
第二,对于任何惯性系,自由空间中的光速都是相同的,------光速不变原理。
一系列结论:P232-233
普朗克的量子理论
物体在发射和吸收辐射时,能量不是连续变化的,而是以一定数值的整数倍跳跃式地变化;
能量也是由一份份“能量原子”构成。
普朗克常数 h
“能量子” e = hv
光电效应 P237
19世纪80年代,赫兹等科学家发现,当光照射到金属上会使金属表面有电子逸出,这就是光电效应。
1. 入射光的强度越大,它从金属表面打出的电子越多;
2. 被光辐射打出的电子的运动速度与入射光的频率成正比,与光的强度无关;
3. 如果光的频率小于某一截止频率,无论光的强度多大,照射时间多长,都不会产生光电效应。
物质波和波粒二象性
法国物理学家德布罗意提出了实物粒子也具有波动性---物质波的概念;
1927年,美国科学家戴维逊证实了电子衍射---电子也是波;
入=h/p v=E/h
P是动量,E是能量, “入”是波长
海森堡在1927年,推出了测不准原理和公式
薛定谔和海森堡所给出的量子力学的数学方程,以令人满意的逻辑方式把不表现相对论效应所有现象都概括在内。
由于薛定谔、海森堡、波恩、狄拉克以及泡利等人的努力,量子力学在19世纪30年代初已经形成完整的体系。
20世纪的物理革命,在时间、空间、运动、质量、能量、连续与非连续、必然与偶然、物质结构等一般的关系上都提出了许多崭新的见解。