经典物理学的顶峰与危机.ppt

第一章 古代科学技术的产生和发展 物理学革命 第四章 教学目的和要求 了解19世纪末物理学三大实验发现的内容及其意义 掌握相对论和量子论的基本概念和原理 把握相对论和量子论在现代物理学和整个自然科学乃至哲学发展史上的重要地位及其深远影响 正确理解科学发展的内在矛盾运动规律以及科学与哲学的关系 第一节 经典物理学的顶峰与危机 19世纪末物理学的三大实验发现X射线的发现关于阴极射线本性的争论伦琴发现X射线放射性的发现电子的发现三大实验发现诱发了经典物理学危机 关于阴极射线本性的争论 X射线的发现起源于对阴极射线的研究 1856年德国盖斯勒放电管的发明为研究真空放电现象提供了实验手段 1859年德国普吕克发现了放电管阴极发出的绿色辉光 1876年德国戈尔茨坦指出绿色辉光是由阴极的某种射线引起的 命名为 阴极射线 围绕阴极射线的本性究竟是光波还是粒子 德国和英国科学家展开了争论 最终导致了物理学的三大实验发现 1905年诺贝尔物理学奖授予德国基尔大学的勒纳德 勒纳德 阴极射线的研究 伦琴发现X射线 1895年德国物理学家伦琴在做阴极射线实验时意外地发现了一种穿透力极强且不被磁场所偏转的神奇射线 伦琴把它称为X射线 X射线的发现过程在物理学史上是一个必然性通过偶然性开辟道路的典型例证 在伦琴之前 英国克鲁克斯等人曾遇见过它 但均因疏忽而与重大发现擦肩而过 伦琴因发现X射线荣获1901年的首次颁发的诺贝尔物理学奖 伦琴1901年诺贝尔物理学奖 X射线的发现 放射性的发现 1896年法国物理学家贝克勒尔在研究X射线时认为荧光是和X射线伴生的 尽管其实验设计的思路是错误的 却在实验过程由于天气原因而意外发现了一种天然放射性物质 铀 法国科学家居里夫妇很快投入放射性研究 在实验中相继发现了放射性元素钍 钋和镭 并在十分艰苦的条件下 历时45个月从30多吨沥青矿中提出1 10克氯化镭 1903年居里夫妇和贝克勒尔一起分享了诺贝尔物理学奖 贝克勒尔批埃尔 居里玛丽 居里1903年诺贝尔物理学奖 放射形的发现和研究 放射性和放射性元素钍 钋和镭 放射性物质发现的重要意义 给科学家提出了新的课题一是要判明放出的射线是什么 二是查清物质放出射线以后变成了什么 1899年卢瑟福等人通过实验发现 天然放射线是由带正电的射线 和带负电的射线 组成的 卢瑟福 发现 和 射线的实验 电子的发现 1897年英国物理学家汤姆逊发现 阴极射线不断为磁场所偏转也为电场所偏转 通过实验首次证实了阴极射线是带负电的粒子流 进而测定了电子的速度 电荷 质量和电荷比 并证明任何原子都包含电子 打破了原子不可再分的传统观念 J J 汤姆逊 三大实验发现诱发了经典物理学危机 三大实验发现打开了经典物理学的缺口原来认为原子是不可分割的最小质点现在从原子里发现了电子 X射线和 射线 原来认为元素是固定不变的 但放射现象表明一种元素可蜕变为另一种元素 原来认为物质的质量与运动无关 现今电子的质量随运动速度变化而变化 质量似乎不守恒了 原来认为能量守恒只存在于机械能 热能和电能相互转化之中 现在一块静止的放射物质本身就是热源 即便没有外力作用 能量也源源不断地向外界释放 能量好像也不守恒了 原来认为质量和能量不搭界 现在放射性物质因能量不断释放 质量也不断减小 三大实验发现猛烈地冲击着牛顿力学的物质质量 能量