近代物质科学电脑基础知识IT计算机专业资料

1、近代物质科学电脑基础知识IT计算机专业资料参考书目近代物理概论讲义中央广播电大出版近代物理杨桂林等 科学出版社原子论的历史和现状关洪 北京大学出版社从X射线到夸克埃米里奥赛格雷 上海科学技术文献出版社 近代物理学基础 上下册. . 高等教育出版社第一章 引言经典物理学和近代物理经典物理学三大理论体系机械运动牛顿定律 热运动热力学及经典统计物理电磁场运动麦克斯韦经典电动力学近代物理的两大支柱 狭义相对论和量子力学，诸多分支：原子物理、原子核物理、固体物理等 经典物理的辉煌牛顿力学建立后，被顺利地推广到刚体和流体。到了19世纪，热力学、统计力学和电动力学也建立起来了。古典物理学在科学及技术的各个领

2、域得到了广泛的应用，取得了巨大的成功。1846年海王星的发现又完全证实了根据牛顿理论所作出的预言。19世纪40年代能量守恒定律的发现，揭示了各种物质运动形式之间的转化关系，从而把力学、热学、电学、化学等联系在一起。牛顿力学成为各门科学的理论基础，这样，大至日月星辰、小到原子分子，似乎无不被牛顿体系所包罗。大部分人认为，物理学大厦已经最终建成，剩下的工作只是把物理常数的测量弄得再准确一些。经典物理学的危机开始于“两朵乌云”：迈克耳逊-莫雷（以太漂移）实验和黑体辐射 以太漂移实验的零结果 对比热和热辐射定律研究中出现了“紫外灾难”蔓延于“乌云密布”辐射的量子性质问题，如黑体辐射、光电效应原子的内部

3、问题：如原子光谱、X射线、X粒子散射等近代物理的发展得益于原子物理的研究“原子物理的研究和发展为量子力学的诞生和发展奠定了坚实的基础，反过来，原子及分子物理、化学性质的诠释却完全依赖于量子力学的概念和理论。”原子论的历史古代原子论思想中国：八卦：天、地、雷、风、水、火、山、泽五行：金、木、水、火、土道家学说、“元气”古希腊：泰勒斯水比泰戈拉数柏拉图三角形（正十二面体问题）原子论的历史种子论和原子论“无限分割以后的基本单元是什么，具有什么性质”种子论：阿那克萨戈拉 结合物中包含着很多各式各样的东西，即万物的“种子”，带有各种新装、颜色和气味； 各种种子的同类组合和拆分原子论：留基伯、德谟克利特、

4、伊壁鸠鲁、卢克莱修一切事物的本原是原子原子在大小和数量上都是无限的，他们处于涡旋运动之中原子由于坚固是不能毁坏也不能改变的；原子除了形状、重量、大小以及必然伴随着形状的一切以外，没有属于可只觉得任何性质原子永远不断在运动，有的直线下落，有的离开正路，有的由于冲撞而向后退古罗马，重新宣扬了原子论近代原子论中世纪宗教神学的统治 伽利略公开赞同原子论法国迦森迪重申原子学说原子有不同的大小、形状和重量，而颜色、冷热以及其他的质不是原子所固有的，这是复杂物的属性原子本身具有两种运动，一种取决于原子本身的重量，一种取决于打击或者碰撞；原子是上帝从一开始创造出来的物质的原初形式静态原子模型对物质性质给出合理

5、解释玻意耳定律羊毛理论牛顿如果流体由相互离散的粒子组成，密度正比于压力，则各粒子的离心力反比于它们中心的距离（原子的永恒性？）“热质说”和动态气体模型伯努利：原子运动，遇到障碍发生碰撞近代原子论准动态原子模型胡克：组成物体的各个微粒都在其平衡位置附近作不息的振动欧拉：沉浸在以太中的气体微粒处在不停的转动之中热质说许多微粒组成的一种流体，这些微粒之间是互相排斥的，同时却及普通物质的微粒互相吸引。而且组成热质的微粒被赋予钻进一切普通物质里面各个微粒之间的空隙的能力动态气体模型伯努利：原子不停运动，遇到障碍发生碰撞对玻意耳定律的推导：带有活塞的气缸模型 压力一方面正比于原子的面密度和原子冲击的频率从

6、气体动力学到统计物理学先驱者英国赫拉帕斯气体是由完全自由的互相运动着的原子或者微粒组成热来源自各个原子固有的运动，并且正比于各自的动量英国瓦特斯顿由运动粒子组成的气体的压强正比于其密度乘以速度的平方 气体温度的增加正比于分子动能的增加；基于所有简单气体的比热都相等的实验结果，推断出“处在温度平衡状态的各种大小不同的分子，都具有相同的活力动能”瑞利的按语、布儒斯特焦耳的热功当量否定了热质的存在克伦尼希的工作从气体动力学到统计物理学开创者德国克劳修斯：考虑气体分子以各种可能的不同方向互相碰撞以及同器壁碰撞，计算出平均的效应，首次统计计算出其他压强公式。 计算了气体分子运动速度，并引入自由程概念英国

7、麦克斯韦：平衡状态下速度分布没有一个优先的方向，只取决于速度的大小或者速度的平方；假设速度三个互相垂直的分量互相，独立导出分子速度的统计分布规律奥地利波尔兹曼：推广到保守力场，把麦克斯韦分布函数因子加上势能项；用统计的方法在能量机会均等的原则下推导出麦克斯韦分布同时推出热力学量和统计概率相联系的等式进入原子内部1897年，汤姆逊发现、确定电子为一种新微粒，之前法拉第观测低压气体放电阴极射线法国南希大学布隆德洛 N射线 美国伍德打假已有的认识：原子得失电荷只能是基本单元的整数倍； 以太的激荡或一种新的辐射汤姆逊：射线的传播速度小于光速 佩兰：收集到射线的电荷粒子性塞曼-洛仑兹：磁场下钠原子光谱展

8、宽，运动方程中引入洛仑兹力项，解出两附加频率，差距及磁场强度和荷质比成正比拉莫尔正负电荷粒子构成的原子在以太背景中互相吸引而作轨道运动，预测到谱线的分裂拉莫尔进动密立根1906-1916，精确测定了电子的电荷放射性的发现1895，伦琴射线发现1912年劳埃测定了X射线的波长X射线从何而来？贝克勒耳通过荧光材料验证（硫酸铀铣钾）：意外收获”铀射线”居里夫人：铀、钍、钋、镭卢瑟福在铀射线中发现了射线和射线（维拉德发现射线）钍化合物放射性研究：三种射线 半衰期新的气体物质（氡的同位素）推翻了原子永恒不变的传统观念！同时也带来了“发射性能量从何而来” 的困惑！物理学理论的适用范围速度和尺寸是选用不同理

9、论的依据各种理论之间没有明确的界限存在现有理论的盲区预备知识（1）对应原理1923年玻尔提出：物理学上任何一种新理论，不论它的特性或细节如何，当把它应用于普遍性较小的理论所适用的情况时，这种新理论必定可化为及它相对应的已牢固确立的经典理论。这就是说可把旧的有局限的理论视为新的一般的理论的一个特殊近似！几何光学和波动光学几何光学能够解释光的直线传播、反射和折射；波动光学除此之外还能够解释干涉和衍射，但也不是全部，有的还要用电磁辐射的量子论。单色光通过单狭缝时的光强分布经典物理学对粒子和波动的描述理想粒子的位置可完全确定，质量和电荷可高度精确测定，以致可把粒子当作质点讨论最简单的波形式正弦波表明电

10、磁波在一切可能时刻t扩展到一切可能的X值处。一个理想的波，其波长和频率是可以无限准确的知道的。这种波不会局限在空间任何一个有限位置，而相反，它必然沿着它的传播方向无限扩展。如果要测量并无误的知道波的频率，那么这波必然是无限的。（如何理解？）证明设有一标准钟，假定它是产生波的振荡器，以它产生的波的频率及某入射波的频率比较。通过让两列波产生拍来确定入射波的频率。如果标准钟的频率和入射波频率相等，则没有拍出现。但是要完全肯定没有拍现象出现，必须观察无限长时间才行，而此时所测量的波已经在空间无限扩展。设标准钟频率为1,在有限时间t内观测拍频 2。只有当拍的周期等于或小于t时才能确信t时间内观察到一个完整的拍。即有：误差方程： t时间内波传播的距离波包： 任何时刻波包宽度的误差至少满足更进一步波包什么是波包？假定所有单色波速率相同，振幅相同，波包内包含