大学文科物理第五章打开微观世界的三大发现

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大学文科物理第五章打开微观世界的三大发现

02
1899年，J．J汤姆生采用斯坦尼(G.T．Stoney，1826— 1911)的“电子”一词来表示他的“载荷子”。“电子”原是斯坦尼在1891年用于表示电的自然单位的。
01 宣告了原子是可分的。
02 为进行电子和原子的研究开创了新的实验技术。
03 意义
04 电子问世开辟了电子技术的新时代。 J·J·汤姆逊于1906年获诺贝尔奖。
第五章打开微观世界的三大发现
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1
经典物理学经过三百多年的发展，到19世纪末已经有了完整的体系，在应用的推广上也硕果累累。
2
著名物理学家开尔文就说:“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这所大厦。”
开尔文的话代表了不少物理学家的固步自封的思想。
3 电子的发现
•对阴极射线的众说纷纭
19世纪末，阴极射线是一个热门话题，有人认为这是一种以太波，有人认为是一种电磁波，而第一个确认它是粒子流，并由此发现冷却液基本粒子——电子的是 J·J·汤姆逊。
金属靶
克鲁斯克管
01 德国物理学家的以太说
02
1858年普吕克尔(Julius Pliicker，1801—1868)在观察放电管中的放电现象时发现管壁发出绿色的荧光。 1876年，哥尔茨坦(Etigen Goldstein，1850—1930)认为这是从阴极发出的某种射线，并命名为阴极射线。他根
1895年11月8日晚,伦琴用黑的厚纸板把阴极射线管子包起来，意外地发现1米以外的荧光屏在闪光，而这绝不是阴极射线，因阴极射线穿不透玻璃，只能行进几厘米远。
早期的X射线装置图
伦琴断定这是一种新射线，一种从未曾记载过的东西。伦琴用它拍出了一张肉淡骨浓的手掌照片，有人用它鉴别古画，一时引起轰动，伦琴将这具有非凡魅力的射线命名为“X”射线。

物理的奇妙世界

物理的奇妙世界物理学是研究物质和能量以及它们之间交互作用的科学领域，是解释自然界运行方式的基础学科。

从微观的原子核和粒子到宏观的宇宙结构和运动，物理学深入探索了自然界的规律。

在这个奇妙的物理世界中，有许多引人入胜的现象和概念，让我们去探索其中的奥秘。

1. 微观世界的粒子微观世界是物理学中非常神奇的领域。

在微观世界中，我们发现了许多微粒的存在，比如原子、基本粒子和量子。

原子是构成一切物质的基本单位，由核心和围绕核心运动的电子组成。

在原子核中，有质子和中子，它们通过强相互作用力相互结合在一起。

电子以其按固定轨道旋转的方式围绕原子核。

进一步研究微观世界，人们发现了更小的基本粒子。

电子、质子和中子都被认为是基本粒子，但科学家又发现了一些更小的粒子，如夸克和轻子。

这些粒子具有特殊的属性和特征，它们的组合和相互作用形成了物质的各种性质。

此外，微观世界还包括了量子力学的研究。

量子力学是一门描述微观粒子行为的理论，它丰富了我们对物质世界的认识。

量子力学揭示了粒子的双重性质，同时具有粒子和波动的特征。

通过量子力学的研究，我们可以更好地理解微观世界的奇妙。

2. 相对论和宇宙的演化除了微观世界，宏观世界中也有许多物理奇观值得我们探索。

爱因斯坦的相对论是现代物理学中的里程碑之一。

相对论揭示了时间、空间和能量之间的相互关系，并预测了许多奇异的现象，如时空弯曲和光的速度极限。

相对论的另一个重要发现是质能方程E=mc²，它揭示了质量和能量之间的等价关系。

这个方程改变了我们对能量的理解，颠覆了经典的牛顿力学观念。

在宏观宇宙的尺度上，物理学家也研究了宇宙的演化。

大爆炸理论认为，宇宙起源于一个巨大的爆炸，自此以后不断膨胀扩张。

通过对宇宙微波背景辐射和星系分布的观测，科学家们成功地对宇宙起源和发展提供了更深入的解释。

3. 奇特的量子现象在探索物理的奇妙世界中，我们还会遇到各种令人惊讶的量子现象。

量子纠缠是其中之一，两个或多个粒子在某种特殊方式下成为一个整体，即使它们相隔非常遥远，彼此的状态仍然相互关联。

20世纪自然科学三大发现

20世纪自然科学三大发现
20世纪自然科学领域涌现出了许多重要的发现，其中有三大发现在科学界产生了深远的影响。

这三大发现分别是量子力学、相对论和DNA双螺旋结构。

首先，量子力学是20世纪自然科学领域最重要的发现之一。

量子力学是描述
微观世界的物理学理论，揭示了微观粒子的奇特行为规律。

量子力学的提出颠覆了经典物理学的观念，引发了科学界的一场革命。

量子力学的发现不仅深刻影响了物理学领域的发展，也推动了现代技术的进步，如量子计算、量子通信等领域的发展。

其次，相对论是另一个20世纪的重要发现。

相对论是爱因斯坦在1905年提出的，揭示了时间、空间和物质之间的关系。

相对论的提出彻底改变了人们对时间和空间的观念，引发了对宇宙的新理解。

相对论的重要性在于它揭示了宇宙的普遍规律，为现代宇宙学的发展奠定了基础。

最后，20世纪的另一大重要发现是DNA双螺旋结构。

DNA是生命的基本遗传物质，它的结构揭示了生物的遗传规律。

1953年，沃森和克里克发现了DNA的双
螺旋结构，这一发现对生物学领域产生了深远的影响。

DNA的双螺旋结构揭示了
生物的遗传机制，推动了基因工程和生物技术的发展，也为医学的进步提供了重要的基础。

总的来说，20世纪的自然科学领域涌现了许多重要的发现，其中量子力学、相对论和DNA双螺旋结构是其中的三大发现。

这三大发现的提出深刻影响了现代科
学的发展，推动了技术的进步，也改变了人们对世界的认识。

这三大发现的重要性在科学史上占据了重要的地位，对于人类的发展和进步起到了重要的推动作用。

微观世界及其探索)

微观世界及其探索揭开研究微观世界序幕的三大发现一、X射线的发现二、放射性的发现三、电子的发现一、X射线的发现 1.阴极射线的发现及其本性的争论1858年德国物理学家普吕克尔发现阴极射线2.德国学派：波动格尔斯坦（Goldstein），赫兹（Hertz）、勒纳德（Lenard）实验表明，从铝窗发出的射线和放电管内的射线具有相同的性质，即它们都能激发荧光，都可被磁铁偏转等等。

这个发现使勒纳取得了一系列丰硕的实验成果。

他进一步证明了阴极射线有某些化学效应，例如使照相底片感光、使空气变成臭氧、使气体电离导电等等。

还发现射线在气体中散射，散射随气体的密度而增加；射线对不同物体的穿透本领不同，吸收率和物体密度有直接的关系。

勒纳证明了阴极射线即使在真空中也带负电，还发现阴极射线有不同的类型，它们在磁场中偏转的程度不同。

勒纳对阴极射线的研究成果，不仅增加了人们对这些现象的了解，而且在许多方面都成为以后电子论发展的基础。

尤其是勒纳关于阴极射线可存在于放电管外的这一发现，开辟了物理学研究的新领域，它促进了对其它远未弄清的类似射线源的研究。

鉴于勒纳的研究工作的科学价值和它的开创性意义，瑞典皇家科学院决定授予他1905年的诺贝尔物理学奖。

英国学派：粒子流克鲁克斯（Crookes）、汤姆孙英国皇家学会会员化学家兼物理学家威廉·克鲁克斯克鲁克斯为了搞清楚阴极射线究竟是什么，他制作了各种形状的阴极射线管，并进行了很多实验，其中有一个现象使他异常激动。

他在1879年英国的一次物理学讨论会上演示了他的这一最新发现玻璃管中是高度稀薄的空气，带负电的阴极产生阴极射线，一个用薄云母片制成的十字放在射线的途中，射线在阴极对面的玻璃管壁上出现了形状清晰的十字形，这是十字形云母片投下的影子。

影子的形状证明了荧光是由于阴极沿直线发射出的某种东西引起的，而薄云母片把它们挡住了。

这些都是在场的物理学家们早就知道的。

就在这时，克鲁克斯爵士拿起一块马蹄形磁铁跨置在管子的中部，奇迹出现了，十字形的阴影发生了偏移！克鲁克斯爵士得意地说：“由此可见，阴极射线根本不是光线，而是一种带电的原子。

微观历史

美国科学家密立根（R. A. Millikan， 1868-1953）在1909-1917年间利用有名的油滴实验测得了 e 的值，他以严谨的科学态度和追求精确的测量而受到人们的赞誉。
• 阴极射线粒子所带的电量 e 是电荷的最小单位。 • 1909年密立根油滴实验证明一切荷电物质都只能带有e的整数倍的电量。
三、玻尔理论
1913年英国剑桥大学的学生N·Bohr提出了一个假设，成功地解释了H原子光谱。 1、基本思想
① 承认卢瑟福的原子天文模型
② 放弃一些经典的电磁辐射理论
③把量子的概念用于原子系统中 2、玻尔的三条假设 ① 原子系统只能存在于一系列不连续的能量状态中（E1、E2、E3···），在这些状态中，电子绕核作加速运动而不辐射能量，这种状态称这为原子系
第五章微观世界及其探索
§5－1 揭开研究微观世界序幕的三大发现一、电子的发现
德国物理学家普鲁克（J. Plueker，1801-1868）于1858 年利用盖斯勒放电管研究气体放电时发现了对着阴极的管壁上出现了美丽的绿色光辉。 1876年德国物理学家哥尔德斯坦证实这种绿色光辉是由阴极上所产生的某种射线射到玻璃上产生的，他把这种射线命名为 “阴极射线”。
• 电子的发现否定了原子是最小物质结构单元的说法
• 过去以为除可见光外的电磁波只有无线电波、红外线和紫外线，现在却有了波长更短的X射线和γ射线。
• 过去以为原子是不可变的，自从发现放射性后，原子是可变的。
三大发现打开了微观世界的窗户，把物理学从十九世纪的经典物理学阶段推进到二十世纪的现代物理学阶段。
根据波尔理论计算里德伯常数
计算值：
R 1.097373107 m1
实验值：

大一物理复习(部分)剖析

贝克勒尔射线
玛丽· 居里（M. S. Curie，1867-1934）
居里夫人从1897年开始直至1934年逝世的38年科学生涯中，她以惊人的毅力、顽强的意志、高度的智慧全心投入放射性研究，发现了放射性元素 “镭”和“钋”。1910年完成了她的名著《论放射性》，由于她的杰出贡献： • 1903年，居里夫妇和贝克勒尔共享了诺贝尔物理奖。
1 1 普芳德系： Rc 2 2 m = 5 (红外光) n 5
n 5,6,
n 6,7,
（3）玻尔假设与氢原子理论 1、稳定态假设：原子中的电子只能在一些分裂的稳定的轨道上运行，不辐射电磁波 2、跃迁假设：高能态电子跃迁到低能态时发射单色光
h En Em
13 .6 13 .6 13 .6 E 2 3.4(ev ) 2 4
hc 6.6310 3 10 7 3.65610 19 E 3.4 1.6 10
8
34
3656 A
o
例题2：如用能量为12.8eV的电子轰击氢原子。问: ① 将产生几条谱线？② 其中波长最长与最短为多少？ ③ 可见光范围内谱线为多少？解 1：氢原子获得最高能量
当电子从 n m 发生跃迁时
h
me 1 1 2 3 ( 2 2) 8 o h m n
4
4
1 1 Rc ( 2 2 ) m n
得
me 7 R 2 3 1.097 10 / 米 8 o h c
（4）玻尔理论对氢原子谱线的解释（1）原子位于基态（n = 1）时，能量最小，最稳定称稳定态（2）电子接收外界能量跑到高能级称受激状态（3）受激状态电子会自发迁到低能级，发射光子 h = En-Em （4）氢原子谱线是大量原子发生跃迁的结果

发现物理世界的奥妙

发现物理世界的奥妙在探索物理世界的过程中，我们发现了许多令人惊叹的奥妙。

通过观察、实验和推理，人类逐渐揭开了物质、能量和力的本质，深入掌握了自然界的规律和运行方式。

本文将探讨物理世界中一些让我们惊叹的奥妙，以及相关的理论和实验。

第一部分：物质的微观世界在物质的微观层面上，我们发现了原子和分子这个看不见的世界。

约翰·道尔顿提出了原子理论，认为所有物质都是由不可分割的微小颗粒组成的。

后来，随着科学技术的进步，人们通过电子显微镜得以直接观察到原子和分子。

第二部分：能量的转换和守恒定律能量是物理世界中的另一个奥妙。

我们发现能量可以在不同形式之间进行转换，如机械能可以转化为热能，热能可以转化为电能。

通过对能量转换的研究，人们总结出了能量守恒定律。

根据能量守恒定律，能量在一个封闭系统中总是守恒的，虽然可以在不同形式之间转化，但总能量的量始终保持不变。

第三部分：力的作用和运动的规律力是物理世界中的重要概念，它能够改变物体的状态和运动。

通过实验和观察，人们发现了力的几个基本特性和作用方式，如重力、摩擦力、弹力等。

而运动的规律也是物理世界中的奥妙之一。

牛顿提出了三大运动定律，用以描述物体的运动状态和力的作用。

这些定律被广泛应用于物理学的各个领域，并成为我们研究运动的基础工具。

第四部分：电磁现象和电磁辐射电磁现象是物理世界中的又一奇妙现象。

通过对电荷和电场的研究，我们了解到电磁力的作用机制。

同时，电磁辐射也是电磁现象中的重要组成部分。

通过研究辐射现象，人们发现了光波、电磁波等形式的辐射。

这些波动现象不仅仅用于我们日常生活中的通信和感知，还扩展到更广泛的领域，如雷达、电视、医学成像等。

第五部分：相对论和量子力学在物理学的发展历史中，相对论和量子力学被认为是最具革命性的两个理论。

相对论由爱因斯坦提出，深刻地改变了我们对时空和物质的认知，揭示了高速运动和强引力场下物体的行为规律。

量子力学则研究微观世界中的微粒和粒子，奠定了原子物理和量子力学的基础，对物理学领域产生了深远影响。

评述19世纪末物理学三大发现对物理学的发展的意义

评述19世纪末物理学三大发现对物理学的发展的意义19世纪末，物理学上出现了三大发现 X射线、放射性和电子。

这些新发现，揭开了物理学革命的序幕，它标志着物理学的研究由宏观进入微观，标志着现代物理学的产生。

著名物理学家开尔文说：“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这所大厦。

”但很快物理学上三大发现的出现打破了这种固步自封的思想。

同时，这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念，从而打开了原子和原子核内部结构的大门，揭露了微观世界中更深层次的奥秘。

1895年11月8日晚，伦琴陷入了深深的沉思。

他以前做过一次放电实验，为了确保实验的精确性，他事先用锡纸和硬纸板把各种实验器材都包裹得严严实实，并且用一个没有安装铝窗的阴极管让阴极射线透出。

可是，他却惊奇地发现，对着阴极射线发射的一块涂有氰亚铂酸钡的屏幕发出了光而放电管旁边这叠原本严密封闭的底片，现在也变成了灰黑色，这说明它们已经曝光了！这个一般人很快就会忽略的现象，却引起了伦琴的注意，使他产生了浓厚的兴趣。

后来，伦琴用黑的厚纸板把阴极射线管子包起来，意外的发现1米以外的荧光屏在闪光，而这绝不是阴极射线，因阴极射线穿不透玻璃，只能行进几厘米远。

伦琴意识到这可能是某种特殊的从来没有观察到的射线，它具有特别强的穿透力，断定这是一种新射线。

他一连许多天将自己关在实验室里，集中全部精力进行彻底研究。

6个星期后，伦琴确认这的确是一种新的射线。

1895年12月22日，伦琴和他夫人拍下了第一张X射线照片。

其实很多人都曾观察到过Ｘ射线的现象，但未深究而错过机会。

正因为伦琴善于观察，精心分析，因此他发现了“X”光。

1901年，伦琴获首届诺贝尔物理奖，当之无愧。

天然放射性的发现与X 射线的发现直接相关。

1895 年末，伦琴发现X 射线后，把他的论文的预印本和一些X 射线照片分别寄给了欧洲各国著名的物理学家，其中包括法国科学家庞加莱。

在1896 年1 月20 日的法国科学院每周例会上，庞加莱展示了伦琴的论文和照片，立即引起了贝克勒耳的极大兴趣。

打开微观世界大门的三大发现

电磁波
1915 布拉格父子
利用X射线衍射进行晶体结构分析
1927
康普顿
康普顿散射，揭示了X射线光子的粒子性
在应用方面值得指出的是：用X射线衍射可以对晶体表面进行分析，尤其值得一提的是用此方法，沃森和克里克获得了DNA分子结构，从而提出DNA双螺旋结构模型。
用特征X射线可对材料的元素成分做出分析，在考古、医学诊断、材料研究等方面有重要应用。
（2）伦琴淡薄名利的高尚品德值得称颂。他将发现和
发明全部奉献给了人类。
三、X射线的本性和应用
X射线与通常的光波一样，是电磁波，只是波长很短（0.001～1nm）。围绕X射线的性质和应用的研究，除伦琴外，还有15 项获诺贝尔奖的课题与X射线有关。
获奖年代
人物
成就
1914
劳厄
提出了用天然晶体的晶格作为衍射光栅，观察到了X射线的衍射现象，证明X射线是
为衰变常数，是反映衰变快慢的物理量
2．放射性活度和衰变常数的意义在实际应用中，放射性强弱应是与放射性核的数目
及衰变快慢有关，所以定义放射性活度：
At λNt
其物理意义是：在t时刻，放射性核素的衰变率，即在
t t t 时刻内发生衰变的放射性核素数目与 t 时
间之比。
证明： At N N Nt t Nt
t t
t
A t N0eλt N0ett N t 1 et
t
t
当 t足够小时，et 1 t ，所以
At λN t
由 N N t ，可得
t
N
N t t
的物理意义是：单位时间放射性核素的衰变概率
（单位是s-1）
3．半衰期 T1 与的
关系

大学物理教学大纲

《文科物理》教学大纲一、课程基本信息课程编号：12204 课程英文名称：《Physics Literacy for Non-Science Students》课程所属单位：数理系大学物理教研室课程面向专业：全院工科本、专科学生课程类型：选修课先修课程：《高等数学》或《经济数学》学分：2学分总学时：42学时二．课程性质与目的文科物理是为高等工科院校文科专业开设的一门选修课。

主要介绍20世纪物理学的重大成就及物理学在现代高新技术中的应用。

结合物理学在航天、激光、材料、信息、能源、医学、生命科学和宇宙学等方面的应用，介绍物理学基本知识，融物理知识和前沿应用为一体。

通过本课程的学习，使学生获得物理学基本知识，拓展学生的知识面，培养学生的科学思维方法和研究方法，提高文科学生的自然科学素质。

三．课程教学内容与要求（一）第一章导论1、教学内容与要求（1）了解经典物理学产生的条件和建立过程；（2）了解19世纪物理学的成就和危机；（3）了解20世纪物理学的发展及其特点；（4）了解物理学的社会教育和思想文化功能。

2、教学重点了解物理学的建立和发展过程，理解物理学的发展对人类世界观形成所起的重要作用3、教学难点物理学的社会教育和思想文化功能（二）第二章航天与力学1、教学内容与要求（1）了解万有引力定律的发现；（2）掌握宇宙速度与动量及机械能守恒；（3）掌握卫星运动与角动量守恒；（4）了解人造地球卫星的应用。

2、教学重点理解万有引力定律、动量守恒定律、机械能守恒定律、角动量守恒定律的建立及应用3、教学难点角动量守恒定律概念的建立（三）第三章波动1、教学内容与要求（1）掌握机械振动、机械波的基本概念及其声波的多普勒效应；（2）了解电磁波的产生及电磁波谱；（3）理解光的反射、折射、干涉、衍射和偏振；（4）了解无线电波和微波的应用。

2、教学重点声波的多普勒效应，光的干涉现象3、教学难点声波的多普勒效应。

（四）第四章光与物质的相互作用1、教学内容与要求（1）了解光的量子性的实验基础——黑体辐射、光电效应、康普顿效应；（2）理解光的“波粒二象性”；（3）理解量子能级间的跃迁和辐射谱；（4）了解红外线、紫外线的产生、性质及应用。

第五章_打开微观世界研究大门的三大发现

和物理。在那里，她成为了该校第一名女性讲师。
贝克勒尔的先验观念：因为放射线是通过铀盐认识的，
所以有一种先验的观念，认为其他已知物体的放射性比铀的放射性还大很多是不可能的。 1898年7月，居里夫人宣布发现了新的放射性元素，它比纯铀放射性要强400倍。为了纪念居里夫人的祖国－波兰，新元素被命名为钋（波兰的意思）。
1869，苏黎士大学，获博士学位。
1901年，获历史上第一个诺贝尔物理学奖
(2）阴极射线
一百多年前，手艺高超的德国玻璃工人会制造一种能发出绿光的管子，有钱人家将它悬挂在客厅里做装饰品，以炫耀他们的富有。这种管子曾引起过很多科学家的兴趣
阴极射线管
一位英国皇家学会会员化学家兼物理学家威廉· 克鲁克斯(William.Crookes) 对这种能发光的管子着了迷，很想弄清楚这些光线究竟是什么，他做了一根两端封有电极的玻璃管，将管内的空气抽出，使管内的空气十分稀薄，然后将高压加到两块电极上，这时在两极中间出现一束跳动的光线，这就是很多科学家潜心研究的稀薄气体中的放电现象。玻璃管内的空气越稀薄，越容易产生自激放电现象。
曾获奖项：
得到国际高级学术机构颁发的奖章１６枚；世界各国政府和科研机构授予的各种头衔多达１００多个。但是她一如既往地那样谦虚谨慎。伟大的科学家爱因斯坦评价说：“在我认识的所有著名人物里面，居里夫人是唯一不为盛名所颠倒的人。 1、1903年，居里夫妇和贝克勒尔共同荣获诺贝尔物理学奖。 2、1911年因分离出纯的金属镭而获诺贝尔化学奖。
居里夫人一生中，共得过包括诺贝尔奖等在内的１０种著名奖金，
三. 原子核的放射性
放射性的发现
铀盐与钾盐混合物与感光胶片放置在一起
1896年贝克勒尔发现放射性元素铀

打开微观世界研究大门的三大发现

诱发人类进入电子科技时代。现在人类进入微电子科技时代。
微电子学（Microelectronics）是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微小化电路，子系统及系统的电子学分支。
2、X射线的发现
德国维尔茨堡大学校长、物理学家伦琴（W. K. Rontgen，1845-1923） 1895年，伦琴在利用勒纳德窗研究阴极射线时偶然发现，将荧光屏反向放置且距离很远时，依然有荧光。这-1897的三大发现，使物理学发生了深刻的变化：
• 电子的发现否定了原子是最小物质结构单元的说法
• 过去以为除可见光外的电磁波只有无线电波、红外线和紫外线，现在却有了波长更短的X射线和γ 射线。 • 过去以为原子是不可变的，自从发现放射性后，原子是可变的。三大发现打开了微观世界的窗户，把物理学从十九世纪的经典物理学阶段推进到二十世纪的现代物理学阶段。
伦琴在给孔特（A. Kundt，1839-1894）的信中说：
我终于发现了一种光，我不知道是什么光，无以名之，就把它叫做X光吧。
第一张X光片
伦琴的实验室
X射线是由高速电子撞击物体时产生，从本质上它和可见光一样，是一种电磁波，它的波长约为： 0.001~0.01(nm)
-
+
K
A
伦琴荣获1901年诺贝尔物理奖，成为诺贝尔物理奖的第一个获奖者。可以说，现代物理学是从1895年德国物理学家伦琴发现X射线开始的。
3、放射性的发现
1896年，法国物理学家贝克勒尔（Becquerel, 1852-1908）在对一种荧光物质（硫酸钾铀）进行研究时发现了天然放射线。
贝克勒尔射线
玛丽· 居里（M. S. Curie，1867-1934）

研究微观世界的三大发现

第六讲打开微观世界研究大门的三大发现6.1 X射线的发现及应用6.4 电子的发现6.2 放射性的发现及应用6.3 核能利用以及核污染自古至今,人们一直在思索一个问题:世界万物是如何构成的?公元前400年的古希腊,哲学家德谟克里特指出:物质是由最小的不可再分割的粒子构成.但也有一些不同的”学术观点”,例如古希腊的亚里士多德及我国战国时期的公孙龙等人,就认为物质是可以无限可分的,不存在最小的单元,(战国公孙龙：一尺之椎，日取其半，万世不竭)直到2000年以后的19世纪，“原子”的存在才被科学家用实验所证实．英国科学家道尔顿是科学原子论之父，1807年，他提出：“气体、液体和固体都是由该物质的不可分割的原子组成的”，同时还进一步指出“同种元素的原子的大小、质量和各种性质都相同”．这个结论得到大多数科学家实验事实的证明.但是，原子是否还可以再分？若还可分，该如何分？什么才是物质结构的最小层次？物理学家需要从根本的实验和探测手段上深入物质内部,所以一直到19世纪末，物理学家的研究才有了突破性的进展，即上个世纪之交的三大发现（三年三个大发现）：X射线：1895年德国物理学家伦琴；放射性：1896年法国物理学家贝克勒尔；电子的发现：1897年英国物理学家J.J汤姆逊。

6.1 Ｘ射线的发现(1)阴极射线的发现随着人们对电磁现象认识的深入发展和真空技术水平的提高，科学家对大气放电现象的研究，逐步发展到在实验室中对真空放电现象的试验．1858年德国物理学家普吕克尔发现讲管内气体的气压降到标准大气压的百万分之一时，放电管将不发生通常的辉光放电现象，而是出现一种奇特的现象：在正对阴极的管壁上发现了绿色的荧光．他反复实验意识到阴极有一种射线射向对面的管壁，使产生荧光．阴极射线是什么？“以太波”－－阴极射线是沿直线路径传播的，当阴极与阳极之间放上小障碍物时，在管壁上出现障碍物时，玻璃壁上就会出现障碍物的阴影且边缘较模糊.阴极射线的性质与所用的材料无关.勒纳德(赫兹)从勒纳德窗射出的阴极射线认识到:阴极射线能使荧光物质发光，能在磁场中偏转,能使照相底片感光,能使空气电离等.并未发现阴极射线在电场中偏转的性质(外加电场未加上去,真空度不够)“粒子流”－－阴极射线在磁场中受到偏转与带电粒子很相近，由此提出它是由带负电的粒子所组成的．(2)一种新射线的发现－－Ｘ射线阴极射线实际是电子流构成的，而电子流是通过放在一个几乎是真空的玻璃管两端的电极加高电压产生的。

大学物理文化创新教育探讨

加速辐射的原理。微观粒子的波粒二象性打破了经
学已经发展到理论科学阶段，认识活动越来越远离经验，深入到感官无法直接感知的领域，事物的现象和本质的联系越来越隐蔽，于是理ｆ生思维的活动更加突出，已经获得的知识在认识活动中的作用日益增强。因斯坦创造性地运用探索性的演绎法建爱
立了相对论。因斯坦创立狭义相对论不仅以其革爱
［要】以近代物理为大学物理文化创新教育研究的切入点，总结近代物理的创新特点、挖掘蕴涵的创摘新教育价值，提出高校大学物理文化创新教育实施策略的建议。［关键词］创新教育；近代物理
【中图分类号】Ｇ６２０４．【文献标识码】Ａ【文章编号】１０－６４（０１４０５—４０５３２１）０－０８０４
择。物理学史是自然科学与社会科学的交叉，是科学与人文的融合 Ⅲ 。在漫长的物理学发展中，并不是每一发展阶段的历史对培养学生的创造性都具有同样有效的作用，因此在利用物理学史培养学生创新能力时应该对众多的物理学史料加以精心选择，深入认识、研究物理文化的创新特征，提炼创
Ｏ引言
目前，大学物理学是我国高等院校理工、农、医专业必修的课程，而针对文科学生开设的文科类物理一般作为综合性大学文科学生的选修课程。事实上，大学物理课时减少与物理学领域新知识增多的矛盾日益突出，有些文科类院校的专业不开设相
具有良好科学素质和创新能力的人才方面具有自
景，蕴涵着丰富物理思想、理方法的物理学家的物探索历程常常被物理课程舍弃。这种物理课程原本

现代物理学探索微观世界的奇妙之旅

现代物理学探索微观世界的奇妙之旅现代物理学是一门追求对自然界最基本粒子和宇宙规律的研究的科学学科。

通过对微观世界的探索，我们可以更深入地了解宇宙的构成以及内部的运作机制。

本文将带领你踏上一场关于现代物理学对微观世界的奇妙之旅。

一、量子力学的突破量子力学是现代物理学中最重要的分支之一，它在20世纪初由物理学家们发现。

量子力学扩展了我们对微观世界的认知，挑战了人们对经典物理学的理解。

量子力学的突破，通过研究微粒的双重性质、不确定性原理以及波粒二象性等概念，揭示出了微观世界的奥秘。

二、量子力学的科学应用量子力学不仅仅是一门理论，它的应用也是广泛而深远的。

量子力学在计算机科学、通信技术、材料科学等领域都有重要的应用。

例如，量子计算机利用量子叠加和量子纠缠的特性，可以解决一些传统计算机无法解决的问题。

而在通信领域，量子通信已经成为一种保密且安全的通信方式。

通过将量子力学的原理应用到实际中，我们可以更好地理解和利用微观世界的规律。

三、粒子物理学的发展粒子物理学是研究微观世界基本粒子和它们之间相互作用的学科。

粒子物理学通过构建大型粒子加速器、探测器等实验设备，以及通过理论模型和计算来研究微观世界。

通过粒子物理学，人们发现了众多基本粒子，如夸克、轻子、强子等，并提出了标准模型来描述它们之间的相互作用。

四、暗物质和暗能量的谜团在研究微观世界的过程中，科学家们发现了一些令人困惑的事实。

例如，根据天体物理学以及宇宙背景辐射的测量结果，我们可以推断出宇宙中存在大量的暗物质和暗能量。

然而，迄今为止，我们对暗物质和暗能量的本质知之甚少，这依然是学界关注的焦点之一。

五、量子引力理论的探寻量子引力理论是研究量子力学和广义相对论的统一理论。

广义相对论描述了宏观世界的引力现象，而量子力学描述了微观世界的粒子行为。

然而，这两个理论在描述物质行为时存在矛盾，所以科学家们一直试图寻找一种统一的理论来解释宏观和微观世界之间的关系。

通过对微观世界的探索，现代物理学为我们揭示了一个奇妙而复杂的宇宙。

大学物理-物理与文化：第五章打开微观世界研究大门的三大发现

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居里夫人于1867年11月7日生于波兰华沙，她以对工作和科学的一丝不苟，废寝忘食的精神享誉世界。由于她是女性的原因，她不能在任何俄罗斯或波兰的大学继续进修，所以她做了几年的家庭教师。最终，在她的姐姐的经济支持下移居巴黎，并在 Sorbonne（巴黎大学的旧名）学习数学和物理。在那里，她成为了该校第一名女性讲师。
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伦琴对工作热爱专注，淡薄名利。
1901年，当瑞典科学院颁发第一次诺贝尔奖金时，物理学奖的选择对象自然在伦琴身上。伦琴成名以后，反对用自己的姓氏来命名X射线。同时他还谢绝了巴伐利亚王子所授予的他的贵族爵位，并因此受到贵族的冷遇。他把他获得的全部诺贝尔奖金都捐献给了自己的工作单位沃兹堡大学物理实验室作为研究费用。他说： “我认为发明和发现都应属于整个人类”。伦琴的无私精神受到了世界各国人民的高度赞扬。
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揭示研究微观世界序幕的三大发现
1895，德国，伦琴，发现X射线 1896，法国，贝克勒尔，发现放射性 1897，英国，汤姆逊，发现电子
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1、X射线的发现
1）阴极射线的发现； 3） X射线的发现过程； 5）X射线的性质；
2）伦琴简介； 4）偶然中的必然； 6）X射线的应用。
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据说，在贝克勒耳之前，已经有人发现了这种怪现象。有一位科研人员把沥青铀矿石和包好的照相底片搁在一起，底片因曝光而作废了。但是，这个人只得出了一个“常识性” 的结论：不能把照相底片同沥青铀矿石放在一起。这个结论虽然是对的，也有实用价值；可是由于他缺乏一种刨根究底的钻研精神，没有把原因搞清楚，以至白白地放过了完成一项重大发现的机会。

文科物理-量子物理题目

1.下列哪一项不是打开微观世界研究大门的三大发现A.伦琴发现X射线B.贝克勒尔意外发现放射现象到居里夫人提炼出具有放射性的铀盐C.阴极射线本性之争到J.J.汤姆逊发现电子D.钻进原子中心的人一一卢瑟福用a射线轰击金箔发现有a粒子反射回来，以此提出原子核结构模式。

2.下列哪一项X射线的应用表述不准确A.利用X射线衍射的方法可以分析晶体结构，用作材料分析B.在医学诊断和治疗上，比如骨折后的病人需拍X光供医生作进一步治疗的依据。

C.X射线不具有放射性，对人体无伤害作用。

D.在生命科学上利用X射线衍射的方法获得DNA分子结果实验资料3.请简述一下C 14测年法的依据和原理。

4.关于放射性的a，0，V三种射线的描述错误的一项是A.a射线的本质是带两个正电荷的氮核B.B粒子是带负电荷的电子流C.V射线是电中性的电磁波，也可被称为光子D.a，0，V三种射线在电场或磁场中都会发生偏转运动5.电子的发现对现代科学和技术发展有深远的影响。

下列哪一项说法不对A.电子的发现打破了原子不可分的经典物质观，使得人们认识到原子由原子核和电子组成。

B.电子的发现开辟了原子物理学的新领域；如电子性质、原子内电子的运动规律，电子晶体衍射等C.电子的问世开辟了电子技术的新时代，是人类社会走向信息社会的第一步D.电子的发现影响了一个世纪人们的科学思想和研究方法。

电子发现的意义在于A揭示了原子核的存在B打破了原子不可分割的观念C证明了原子核是可以再分的D让人们认识到原子的内部结构形式关于X射线说法错误的是A X射线是沿直线传播，在磁场中不偏转B X射线有很强的穿透性C X射线能穿透很小的分子并发生衍射D X射线的本质是光，一种电磁波。

波长比可见光要长6.19世纪末，20世纪初人类在粒子物理或原子物理对物质内部结构研究过程中，有三个重要的发现，下列哪一项不属于这三个重要的发现之一A汤姆逊发现电子，打破了原子不可再分的经典物质观B伦琴发现X射线，使得人类首次进入了微观世界C.放射性的发现，法国物理学家贝克勒尔和居里夫妇作出了重要的贡献。

大学文科物理第五章打开微观世界的三大发现