文科类的大学生为何要学《大学物理学》？分解

1948 P.M.S.布莱克特 英国
改进威尔孙云雾室及在核 物理和宇宙线方面的发现
1949 汤川秀树
日本 用数学方法预见介子的存在
1950 C.F.鲍威尔 英国
研究核过程的摄影法并发
现介子
16
年份 获奖者
国籍
获奖原因
1951 J.D.科克罗夫特 英国
首先利用人工所加速的粒 子开展原子核
E.T.S.瓦尔顿 爱尔兰 蜕变的研究
美国
W.E.拉姆
美国
1956 W.肖克莱 W.H.布拉顿 J.巴丁
美国 美国 美国
1957 李政道 杨振宁
美国 美国
1958 P.A.切连柯夫 前苏联
I.M.弗兰克 前苏联
I.Y.塔姆
前苏联
获奖原因
精密测定电子磁矩
发现氢光谱的精细结构
研究半导体并发明晶体管
否定弱相互作用下宇称守 恒定律，使基本粒子研究 获重大发现 发现并解释切连柯夫效应 (高速带电粒子在透明物质 中传递时放出蓝光的现象)
德国 法国
获奖原因
发现标识元素的次级伦琴 辐射
研究辐射的量子理论，发 现基本量子，提出能量量 子化的假设，解释了电磁 辐射的经验定律
发现阴极射线中的多普勒 效应和原子光谱线在电场 中的分裂
发现镍钢合金的反常性以 及在精密仪器中的应用
11
年份 获奖者
国籍
获奖原因
1921 A.爱因斯坦
德国
对现物理方面的贡献，特 别是阐明光电效应的定律
发展中子散射技术
26
年份 获奖者
国籍
获奖原因
1995 M.L.珀尔
F.雷恩斯
美国
美国
珀尔及其合作者发现了τ轻
子雷恩斯与C.考温首次成功
地观察到电子反中微子他们
在轻子研究方面的先驱性工
作，为建立轻子-夸克层次上
的物质结构图像作出了重大
贡献
1996 戴维.李
美国
D.D.奥谢罗夫 美国
R.C.里查森 美国
7
历年诺贝尔物理学奖
年份
获奖者
国籍
获奖原因
1901 W.C.伦琴
1902 H.A.洛伦兹 P.塞曼
1903 H.A.贝克勒尔 P.居里
M.S.居里
1904 1905
L.瑞利 P.勒钠德
德国
荷兰 荷兰
法国 法国 法国
英国 德国
发现伦琴射线(X射线)
塞曼效应的发现和研究
发现天然铀元素的放射性 放射性物质的研究， 放射性元素钋与镭并发现 钍也有放射性 在气体密度的研究中发现氩 阴极射线的研究
发明点燃航标灯和浮标灯 的瓦斯自动调节器
在低温下研究物质的性质 并制成液态氦
发现伦琴射线通过晶体时 的衍射，既用于决定X射 线的波长又证明了晶体的 原子点阵结构
用伦琴射线分析晶体结构
10
年份 获奖者 1917 C.G.巴克拉 1918 M.V.普朗克
1919 J.斯塔克 1920 C.E.吉洛姆
国籍 英国 德国
发现中子
发现宇宙射线 发现正电子
14
年份 获奖者 1937 J.P.汤姆孙
C.J.戴维孙
1938 E.费米
1939 F.O.劳伦斯
1943 1944
O.斯特恩 I.I.拉比
国籍
获奖原因
英国 美国
通过实验发现受电子照射 的晶体中的干涉现象 通过实验发现晶体对电子 的衍射作用
意大利
发现新放射性元素和慢中 子引起的核反应
欢迎
您将一点一点地掀开物质 世界的神奇的面纱
1
改变世界的物理学
刘洋
华北电力大学应用物理系
2
North China Electric Power University
第一篇 绪 论
一、文科学生为什么要学习物理学？
• 通才教育与专才教育； • 当前教育与社会需求、教育与人的全面发展的需求； • 历史的必然、现实的选择； • 当代科技加速发展和学科交叉整合的趋势； • 具有创新精神和实践能力的高素质人才培养； • 物理学已经渗透到文史、经管、法政、商学、医学等
为现代信息技术的所作出 的基础性贡献，特别是他们 发明的快速晶体管、激光二 极管和集成电路(芯片)
28
物理学与工业革命
❖蒸气机、内燃机的发展和完善，使 人类从农业社会进入工业社会—第 一次工业革命；
❖电力、石油和自动生产线——第二 次工业革命；
❖电脑、电信革命，信息时代、知识 经济时代——第三次工业革命。
8
年份 获奖者
国籍
获奖原因
1906 J.J汤姆孙
英国 通过气体电传导性的研究， 测出电子的电荷与质量的
1907 A.A迈克耳孙 美国
创造精密的光学仪器和用 以进行光谱学度量学的研 究，并精确测出光速
1908 G.里普曼
法国
发明应用干涉现象的天然 彩色摄影技术
1909 G.马可尼 意大利 C.F.布劳恩 德国
1922 N.玻尔
丹麦 研究原子结构和原子辐射， 提出他的原子结构模型
1923 R.A.密立根
美国
研究元电荷和光电效应，
通过油滴实验证明电荷有
最小单位
1924 K.M.G.西格班 瑞典
伦琴射线光谱学方面的发 现和研究
1925 J.弗兰克 G.L.赫兹
德国 德国
发现电子撞击原子时出现
的规律性
12
年份 获奖者
18
年份 获奖者
国籍
获奖原因
1959 E.萨克雷 O.张伯伦
美国 美国
发现反质子
1960 D.A.格拉塞尔 美国
发明气泡室
1961 R.霍夫斯塔特 美国
由高能电子散射研究原子 核的结构
R.L.穆斯堡 德国
研究r射线的无反冲共振吸 收和发现穆斯堡效应
1962 L.D.朗道
前苏联 研究凝聚态物质的理论， 特别是液氦的研究
国籍
获奖原因
意大利 荷兰
由于他们的努力导致了中间 玻色子的发现
德国
量子霍耳效应
德国
电子物理领域的基础研究工 作，设计出世界上第一架电 子显微镜
瑞士 瑞士
设计出扫描式隧道效应显微镜
美国 美国
发现新的超导材料
24
年份 获奖者
国籍
获奖原因
1988 L.M.莱德曼 美国 从事中微子波束工作及通过
M.施瓦茨
19
年份 获奖者 1963 E.P.维格纳
M.G.迈耶 J.H.D.詹森
1964 C.H.汤斯
国籍 美国
美国 德国
美国
获奖原因
原子核和基本粒子理论的 研究，特别是发现和应用 对称性基本原理方面的贡献
发现原子核结构壳层模型 理论，成功地解释原子核 的长周期和其它幻数性质 的问题
在量子电子学领域中的基 础研究导致了根据微波激 射器和激光器的原理构成 振荡器和放大器
关于基本粒子的分类和相 互作用的发现，提出“夸 粒子理论
磁流体力学的基础研究和 发现并在等离子体物理中 找到广泛应用
22
年份 获奖者
国籍
1980 J.W.克罗宁 V.L.菲奇
美国 美国
1981 N.布洛姆伯根 A.L.肖洛 K.M.瑟巴
美国 美国 瑞典
1982 K.威尔孙
美国
1983 S.钱德拉塞卡尔 美国
发现氦-3中的超流动性
1997 朱棣文
美国
C.C.塔诺季
法国
W.D.菲利浦斯 美国
激光冷却和陷俘原子
27
年份 获奖者
国籍
获奖原因
1998 R.B.劳克林 H.L.斯特默 崔琦
美国 美国 美国
分数量子霍尔效应的发现
1999 H.霍夫特 M.韦尔特曼
荷兰
阐明物理学弱电相互作用中 的量子结构
2000 泽罗斯.阿尔费罗夫 俄罗斯 赫伯特.克勒默 美国 杰克.S.基尔比 美国
《墨经》（公元前４９０至４０３年），《墨经》 战国时代以墨翟为首的墨家的代表作，分为“经”与 “经说”两大部分。
前者的内容大多是一些定义性质的条文，后者则带有 定律的性质的解释。
W.福勒
美国
获奖原因
CP不对称性的发现
激光光谱学与非线性光学 的研究 高分辨电子能谱的研究
关于相变的临界现象
恒星结构和演化方面的理 论研究 宇宙间化学元素形成方面 的核反应的理论研究和实验
23
年份 获奖者 1984 C.鲁比亚
S.范德梅尔 1985 K.V.克利青 1986 E.鲁斯卡
G.宾尼 H.罗雷尔 1987 J.G.柏诺兹 K.A.穆勒
各个领域。
3
• 学校的目标始终是：青年人在离开学校时，是 作为一个和谐的人，而不是一个专家。
• 发展独立思考和独立判断的一般能力，应当始 终放在首位，而不应该把专业知识放在首位。
• 如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且 学会了独立思考和工作，他必定会找到自己的 道路，而且比起那种主要以获得细节知识为其 培养内容的人来，他一定会更好地适应进步和 变化。 ————爱因斯坦（1879—1955）
4
二、物理学的发展与人类文明的进步
• 从经典物理学到量子物理学 • 量子理论的发展 • 从宏观世界到微观世界和宇观世界 • 从简单系统到复杂系统
5
诺贝尔（1833——1896）
6
诺贝尔的一生
• 瑞典著名化学家。 • 研究过大炮和蒸汽机的设计。 • 发明了硝化甘油烈性炸药及引爆方法，
意愿用于工业——开发矿山、挖掘河道、 修建铁路和隧道，为人类造福。 • 遗嘱设立了诺贝尔物理学、化学、生理 医学、文学和人类和平5大奖项。
1966 A.卡斯特莱 法国
发现并发展光学方法以研 究原子的能级的贡献
1967 H.A.贝特
美国
恒星能量的产生方面的理21 论
年份 获奖者
国籍
1968 L.W.阿尔瓦雷斯 美国
1969 M.盖尔曼
美国
克”
1970 H.O.G.阿尔文 瑞典 L.E.F.尼尔 法国
获奖原因
对基本粒子物理学的决定 性的贡献，特别是通过发 展氢气泡室和数据分析技 术而发现许多共振态
美国 发现μ介子中微子从而对轻
J.斯坦伯格
英国 粒子对称结构进行论证
1989 N.F.拉姆齐
美国
W.保罗
德国
H.G.德梅尔特 美国
发明原子铯钟及提出氢微波 激射技术 创造捕集原子的方法以达到 能极其精确地研究一个电子 或离子
1990 J.杰罗姆 H.肯德尔 R.泰勒
美国 美国 加拿大
发现夸克存在的第一个实验 证明
1930 C.V.拉曼
印度 研究光的散射并发现拉曼效1应3
年份 获奖者 1932 W.海森堡
国籍 德国
1933 E.薛定谔
奥地利
P.A.M.狄立克 英国
1935 J.查德威克
1936 V.F赫斯 C.D.安德孙
英国
奥地利 美国
获奖原因
创立量子力学，并导致氢 的同素异形的发现
量子力学的广泛发展
量子力学的广泛发展，并 预言正电子的存在
发明无线电极及其对发展 无线电通讯的贡献
1910 J.D.范德瓦耳斯 荷兰
对气体和液体状态方程的
研究
9
年份 获奖者 1911 W.维恩 1912 N.G.达伦
国籍 德国 瑞典
1913 H.K.昂尼斯 荷兰
1914 M.V.劳厄
德国
1915 W.H.布拉格 W.L.布拉格
英国 英国
获奖原因
热辐射定律的导出和研究
美国
研制回旋加速器以及利用 它所取得的成果，特别是 有关人工放射性元素的研究
美国
测定质子磁矩
美国 用共振方法测量原子核的磁15性
年份 获奖者
国籍
获奖原因
1945 W.泡利
奥地利 发现泡利不相容原理
1946 P.W.布里奇曼 美国
研制高压装置并创立了高 压物理
1947 E.V.阿普顿
英国
发现电离层中反射无线电 波的阿普顿层
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物理学与哲学
30
中国古代的物理成就
我国古代的科学技术成就中，属于物理学或与物 理学有关的，可以提出力学、光学和声学等三个方面 作一简要介绍。 《考工记》 （公元前７００至４００年）：关于惯 性的记载、滚动摩擦的论述、火箭的飞行与保持稳定， 还记述了有关力的测量、斜面受力分析以及材料和施 工中的一些软科学知识。
25
年份 获奖者 1991 P.G.德燃纳 1992 J.夏帕克
国籍 法国 法国
1993 J.泰勒 L.赫尔斯
美国 美国
1994 C.沙尔
美国
B.布罗克豪斯 加拿大
获奖原因
液晶基础研究
对粒子探测器特别是多丝正 比室的发明和发展
发现一对脉冲星，质量 为两个太阳的质量，而直径 仅10-30km，故引力场极强， 为引力波的存在提供了间接 证据
20
年份 获奖者
国籍
获奖原因
1964 N.G.巴索夫
前苏联
用于产生激光光束的振荡 器和放大器的研究工作
A.M.普洛霍罗夫 前苏联
在量子电子学中的研究工 作导致微波激射器和激光 器的制作
1965 R.P.费曼 J.S.施温格 朝永振一郎
美国 美国 日本
量子电动力学的研究，包 括对基本粒子物理学的意 义深远的结果
1952 E.M.珀塞尔 F.布洛赫
美国 美国
核磁精密测量新方法的发 展及有关的发现
1953 F.塞尔尼克
荷兰
论证相衬法，特别是研制 相差显微镜
1954 M.玻恩 W.W.G.玻特
德国 对量子力学的基础研究， 特别是量子力学中波函数 的统计解释
德国 符籍
1955 P.库什
国籍
获奖原因
1926 J.B.佩林
法国
研究物质分裂结构，并发 现沉积作用的平衡
1927 A.H.康普顿
美国 发现康普顿效应
C.T.R.威尔孙 英国
发明用云雾室观察带电粒 子，使带电粒子的轧迹变 为可见
1928 O.W.里查孙
英国
热离子现象的研究，并发 现里查孙定律
1929 L.V.德布罗意 法国 电子波动性的理论研究