物理学的发展史.ppt

1、山东大学物理与微电子学院 解士杰 自然界（对象）及其运动规律： 力、热、电、磁、光、声力、热、电、磁、光、声 悟理、悟理、 雾里雾里 勿理勿理、 物理物理 学生a：现量出气压表的长度，然后顺着楼 梯用气压表去量楼的高度。 学生b：将气压表用绳子拴住，从楼顶放下， 通过测量绳子的长度给出楼的高度。 学生c：爬到楼顶，将气压表丢下，根据自 由落体运动，算出楼的高度。 学生d：找到盖楼设计师，以气压表作交换， 让他告诉楼的高度。 p2-p1= gh v 物理学发展历程 v 物理学的发展对人类的影响 v 当今科学技术 v古典物理学的形成过程 v古典物理学 v近代物理学 物理（physics）源于希腊文

2、自然称为自 然哲学 公元前420年：德莫克利特提出原子论，一切物质均由无 限多个不可分割、看不见的原子所组成(只分水、火、土、气 四种). 公元前300年：杠杆、轮轴、天文学.（代表人物：阿基米德） 罗马灭亡后：人类在物理学，乃至整个科学进入一个停滯期， 基督教的神学主宰一切，是科学黑暗期. 文艺复兴时期：科学才从神学禁锢中解放出來. 1543年：哥白尼（波兰人，1473年1543年）对神学提出质 疑，发表天体运行，說明天体运行是以太阳为中心. 1609年1618年：开普勒归纳出行星运动 三定律. 1632年：伽利略发表两学派的对话，推翻 地球中心说. 十九世纪末：古典物理学发展已很完整. 四

3、位科学家应当记住： 伽利略牛顿 1. 力学：1687年牛頓集力学理论之大成. 3. 热学： l早期：钻木取火. 秦李冰父子利用岩石加热再驟冷会裂开的技术开凿 都江堰. l十七世纪：伽利略制造气体温度计. l1662年：波意耳发现温度一定时，定量气体的压力 与体积成反比. l十八世纪：攝氏及华氏温标建立. l1781年：查理发现气体在定压下体积会随温度改变. l十九世纪：焦耳证明热是能量的另一种形式焦耳证明热是能量的另一种形式. l十九世纪：热力学三大定律. l十九世纪：气体动力学理论. 4. 电磁学： l17世纪：吉伯特（英国人）发现地磁. l18世纪：静电、静磁、库仑定律. l1800年：伏

4、打电池. l1820年：厄司特电流产生磁.安培发现电流和磁场关系. l1826年：欧姆发现欧姆定律. l1830年：亨利(美国人)发现变化电流和感应电压之关系. l1831年：法拉第(英国人)发现电磁感应定律. l1864年：麦克斯韦提出麦克斯韦方程式. l1889年赫茲发现电磁波. 近代物理学 二十世纪以后发展的物理称为近代物理 两个常数：h=6.62610-34js c=2.998108ms-1 l粒子物理与原子核物理 l原子分子物理 l理论物理 山大物理与微电子学院 l凝聚态物理 可在上述各专业 l无线电物理 招收、培养 l声学 博士研究生 l光学 l等离子体物理 l材料、能源、信息和生

5、命 当代科学技术的主要内容 l原子弹、计算机 二十世纪最重要的发明 上述领域彻底改变了人类的生活方式 1、磁悬浮列车、磁悬浮列车 电磁力悬浮法 2、隐形飞机 示意图 3、太阳能发电（光伏电池, solar cell） 将多晶硅、非晶硅或其它光伏材料做成太阳能电池， 供边缘地区和山区的家庭用。这是可行而比较经济的办法。 太阳能电池还可用在： 计算器快译通 电子表记事本 大哥大 在我国遇到的问题： 成本太高， 转换效率低 性能不稳定，维修服务跟不上 （国家973计划都有安排） 2002年5月美国报道： 发明了一种新技术：2分钟生产一个 3英寸太阳能电池，是现有技术的100倍。 l纳米电子科学和技术

6、 l超导电子技术 l分子电子学 l量子信息技术 l 自旋电子学 发展特点：发展特点： 1、超小、超小 （10-15米，费米）毫米微米纳米米，费米）毫米微米纳米 如：微电子学、纳电子学如：微电子学、纳电子学 2、超快（、超快（10-15秒，飞秒）微秒皮秒飞秒秒，飞秒）微秒皮秒飞秒 如：肉眼识别瞬间如：肉眼识别瞬间1/24秒，飞秒技术秒，飞秒技术 3、超高真空（、超高真空（10-15大气压）大气压） 如：真空镀膜技术如：真空镀膜技术 4、超低温（、超低温（10-15室温）室温） 如：激光冷却技术（朱棣文）如：激光冷却技术（朱棣文） 1、纳米电子科学技术 当尺度小到可与平均自由程相比时，即纳米(10-9米) 尺寸，将出现量子效应，形成新的电子输运规律， 例如，共振隧穿效应、库仑阻塞效应等等。 这些 量子效应是可以加以利用的，可以做成单电子器件 云母表面晶格纳米碳管