物理学史考试内容概括.doc

伽利略对物理的贡献伽利略被人们称为近代物理学之父.由于近代科学是从近代物理学开始的,也有人称其为近代科学之父.伽利略对物理学的主要贡献有:(1)提出相对性原理,由于当时主要是力学也有人称其为力学相对性原理.(2)提出惯性定律.虽然今天我们理解的惯性定律是笛卡儿第一次正确表述的,但人们通常仍称为伽利略惯性定律.(3)正确地描述了自由落体运动规律.由于重量和质量成正比.也有人把这个描述称为牛顿第二定律的雏形.(4)给出伽利略坐标变换和速度合成定律.(5)发明伽利略天文望远镜以及在天文学上的贡献.伽利略在物理思想和方法上也有重大贡献:(1)提出科学问题的方式.亚里士多德追求终极的目的因,伽利略追求的是直接动力因.(2)对科学实验、观察的强调.(3)物理学中的理想实验方法的创立,伽利略很多研究是用理想实验方法.这不同于物理实验,它是一种形象的逻辑思维方法.(4)归谬法在物理学中的首次应用.归谬法是毕达哥拉斯学派在对 不是有理数的证明中创建的.但伽利略首次在反驳亚里士多德重物落得快时用于物理学.后来的各种佯谬都同这有关.这也是一种逻辑证明.(5)物理定律的定量数学表达.这种定量表达近代始于与伽利略同时代的开普勒,但伽利略也属于先驱之一.(6)伽利略为使科学从神学的束缚下解放出来,提出科学实验是检验科学真理的标准.为此他同经院哲学家、神学家斗争.麦克斯韦对物理的贡献麦克斯韦的主要贡献是建立了麦克斯韦方程组，创立了经典电动力学，并且预言了电磁波的存在，提出了光的电磁说。麦克斯韦是电磁学理论的集大成者。他出生于电磁学理论奠基人法拉第提出电磁感应定理的1831年，后来又与法拉第结成忘年之交，共同构筑了电磁学理论的科学体系。物理学历史上认为牛顿的经典力学打开了机械时代的大门，而麦克斯韦电磁学理论则为电气时代奠定了基石。麦克斯韦筹建了剑桥大学的第一个物理实验室著名的卡文迪许实验室。经典物理经典力学是研究宏观物体做低速机械运动的现象和规律的学科。宏观是相对于原子等微观粒子而言的；低速是相对于光速而言的。物体的空间位置随时间变化称为机械运动。人们日常生活直接接触到的并首先加以研究的都是宏观低速的机械运动。17世纪开普勒从这些观察结果中总结出了行星绕日运动的三条经验规律。差不多在同一时期，伽利略进行了落体和抛物体的实验研究，从而提出关于机械运动现象的初步理论。牛顿深入研究了这些经验规律和初步的现象性理论，发现了宏观低速机械运动的基本规律，为经典力学奠定了基础。亚当斯根据对天王星的详细天文观察，并根据牛顿的理论，预言了海王星的存在，以后果然在天文观察中发现了海王星。经典力学中的基本物理量是质点的空间坐标和动量：一个力学系统在某一时刻的状态，由它的某一个质点在这一时刻的空间坐标和动量表示。对于一个不受外界影响，也不影响外界，不包含其他运动形式的力学系统来说，它的总机械能就是每一个质点的空间坐标和动量的函数，其状态随时间的变化由总能量决定。电磁学、电动力学在18世纪，发现电荷有两种：正电荷和负电荷。不论是电荷还是磁极都是同性相斥，异性相吸，作用力的方向在电荷之间或磁极之间的连接线上，力的大小和它们之间的距离的平方成反比。18世纪末发现电荷能够流动，这就是电流。19世纪前期，奥斯特发现电流可以使小磁针偏转。而后安培发现作用力的方向和电流的方向，以及磁针到通过电流的导线的垂直线方向相互垂直。不久之后，法拉第又发现，当磁棒插入导线圈时，导线圈中就产生电流。在电和磁之间的联系被发现以后，人们认识到电磁力的性质在一些方面同万有引力相似，另一些方面却又有差别。为此法拉第引进了力线的概念，认为电流产生围绕着导线的磁力线，电荷向各个方向产生电力线，并在此基础上产生了电磁场的概念。19世纪下半叶，麦克斯韦总结了宏观电磁现象的规律，并引进位移电流的概念。这个概念的核心思想是：变化着的电场能产生磁场；变化着的磁场也能产生电场。在此基础上他提出了一组偏微分方程来表达电磁现象的基本规律。这套方程称为麦克斯韦方程组，是经典电磁学的基本方程。麦克斯韦的电磁理论预言了电磁波的存在，其传播速度等于光速，这一预言后来为赫兹的实验所证实。经典电动力学由于电磁场能够以力作用于带电粒子，一个运动中的带电粒子既受到电场的力，也受到磁场的力，洛伦茨把运动电荷所受到的电磁场的作用力归结为一个公式，人们就称这个力为洛伦茨力。描述电磁场基本规律的麦克斯韦方程组和洛伦茨力就构成了经典电动力学的基础。热学热学是研究热的产生和传导，研究物质处于热状态下的性质及其变化的学科。人们很早就有冷热的概念。对于热现象的研究逐步澄清了关于热的一些模糊概念，并在此基础上开始探索热现象的本质和普遍规律。关于热现象的普遍规律的研究称为热力学。到19世纪，热力学已趋于成熟。19世纪的系统实验研究证明：热是物体内部无序运动的表现，称为内能，以前称作热能。19世纪中期，焦耳等人用实验确定了热量和功之间的定量关系，从而建立了热力学第一定律：宏观机械运动的能量与内能可以互相转化。就一个孤立的物理系统来说，不论能量形式怎样相互转化，总的能量的数值是不变的，因此热力学第一定律就是能量守恒与转换定律的一种表现。在卡诺研究结果的基础上，克劳修斯等科学家提出了热力学第二定律，表达了宏观非平衡过程的不可逆性。应用熵的概念，还可以把热力学第二定律表达为：一个孤立的物理系统的熵不会着时间的流逝而减少，只能增加或保持不变。当熵达到最大值时，物理系统就处于热平衡状态。统计力学深入研究热现象的本质，就产生了统计力学。统计力学应用数学中统计分析的方法，研究大量粒子的平均行为。统计力学根据物质的微观组成和相互作用，研究由大量粒子组成的宏观物体的性质和行为的统计规律，是理论物理的一个重要分支。近代物理 1900年普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难,引入了能量了概念,随后爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾,提出了光量子假说,并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念,为量子理论的发展打开了局面.1913年,玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用了量子化概念,对氢光谱作出了满意的解释,使量子论取得了初步的胜利.之后经过玻尔,等人开创性的工作,终于在1925年-1928年开成了完整的量子力学理论. 原子核及基本粒子原子核物理学起源于放射性的研究,是19世纪末兴起的崭新课题.在这以前,人类对这年领域毫开所知.从事这项研究的物理学家,他们通过作新创制的简陋仪器进行各种实验和观察,从中收集数据,总结经验,寻找规律,探索不断开拓新的领域.1933年以后,原子核物理理论才逐渐形成. 固体物理学20世纪初,固体物理学就开始深入到微观领域,人们开始利用微观规律来计算实验观测量.量子力学首先应用于简谐振子及简单的原子上,并显示了其正确性,其次又在化学键的问题上取得了效果.二十世纪20年代后,固体物理学作为一门学科在物理学领域中诞生. 电子的发现电子的发现起源于对阴极射线的研究.阴极射线是低压气体放电过程中的一种奇特现象.这一观点得到赫兹等人的支持,英国物理学家克鲁克斯以及舒斯特根据各自的实验及解释都认为阴极射线是由粒子组成的. X射线的研究1894年，实验物理学家勒纳德在放电管的玻璃壁上开了一个薄铝窗，成功地使阴极射线射出管外。1895年，物理学家伦琴在探索阴极射线本性的研究中，意外发现了X光。伦琴因此成为第一个诺贝尔物理学奖得主。 在对 X光的研究中，物理学家贝克勒尔发现只要有铀元素存在，就有贯穿辐射产生，由此证明，发射这种射线是铀原子自身的作用。1903年，贝克勒尔与皮埃居里和居里夫人因发现放射线荣获诺贝尔物理学奖。 迈克耳逊莫雷实验 1881年迈克尔逊和莫雷在德国做的用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，由此确定了光速不变原理，从而动摇了经典物理学基础，成为近代物理学的一个发端狭义相对论和 广义相对论 1905年，爱因斯坦发表论文论动体的电动力学，建立狭义相对论，成功描述了在亚光速领域宏观物体的运动。狭义相对论提出两条基本原理。（1）光速不变原理：即在任何惯性系中，真空中光速c都相同，与光源及观察者的运动状况无关。（2）狭义相对性原理是指物理学的基本定律乃至自然规律，对所有惯性参考系来说都相同。 广义相对论是阿尔伯特爱因斯坦于1916年发表的用几何语言描述的引力理论，它代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平。广义相对论的两个基本原理是：一，等效原理：惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。二，等效原理，所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式库仑定律法国物理学家查尔斯库仑于1785年发现，因而命名的一条物理学定律。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律。库仑定律阐明，在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与距离平方成反比，与电量乘积成正比，作用力的方向在它们的连线上，同号电