物理学专业前沿讲座-PPT(精)
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物理学专业前沿讲座 PPT课件
1905年爱因斯坦提出了相对性理论；提出了四维时空的 新概念 ;提出了质能关系及其著名表达式E=mc2
1911年卢瑟福提出了原子的核式模型，但存在困难，需要改造
1913年玻尔完善原子结构理论: 1）定态假设； 2）量子化假设；3）跃迁假设
2021/2/19
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工程技术
现代物理学
一、原子核衰变
1Ci3.7110 s01
在我国放射性活度的法定单位是贝可勒尔(Bq) 表示每秒衰变一次的计量
1Ci3.71010Bq
2021/2/19
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工程技术
现代物理学
三、原子核的组成
1) 由氢的原子核——质子组成 2）由质子和电子组成 3）由质子与一种中性粒子——中子组成
1919年，卢瑟福提出中子概念 1932年，查德威克发现中子
亏损质量对应着相对论能量
E A m A c 2 ( Z P m ( A Z ) m n m A ) c 2
例如，氘核的质量 md 2.01355u2
其质量亏损是
m dm Pm nm d0.002u388
对应的结合能
m2c0.002c232 8.28M 3u eV
2021/2/19
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2021/2/19
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工程技术
现代物理学
核子交换介子的作用图像
2021/2/19
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工程技术
现代物理学
核力的基本特征：（1）属于强作用，是电 磁作用强度的100多倍；（2）为短程力， 其有效力程大约仅有1.71015m；（2）与 电荷无关，即不同核子间的核力基本相同， 从而表现出与电荷无关的性质；（3）具有 饱和性，即每个核子只能与邻近的核子发 生核力作用，因为如果假定不是这样，那 么质量数越大的核，其核力作用也会越强， 结果就必然导致核密度的增加。
1911年卢瑟福提出了原子的核式模型，但存在困难，需要改造
1913年玻尔完善原子结构理论: 1）定态假设； 2）量子化假设；3）跃迁假设
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工程技术
现代物理学
一、原子核衰变
1Ci3.7110 s01
在我国放射性活度的法定单位是贝可勒尔(Bq) 表示每秒衰变一次的计量
1Ci3.71010Bq
2021/2/19
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工程技术
现代物理学
三、原子核的组成
1) 由氢的原子核——质子组成 2）由质子和电子组成 3）由质子与一种中性粒子——中子组成
1919年，卢瑟福提出中子概念 1932年，查德威克发现中子
亏损质量对应着相对论能量
E A m A c 2 ( Z P m ( A Z ) m n m A ) c 2
例如，氘核的质量 md 2.01355u2
其质量亏损是
m dm Pm nm d0.002u388
对应的结合能
m2c0.002c232 8.28M 3u eV
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工程技术
现代物理学
核子交换介子的作用图像
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工程技术
现代物理学
核力的基本特征：（1）属于强作用，是电 磁作用强度的100多倍；（2）为短程力， 其有效力程大约仅有1.71015m；（2）与 电荷无关，即不同核子间的核力基本相同， 从而表现出与电荷无关的性质；（3）具有 饱和性，即每个核子只能与邻近的核子发 生核力作用，因为如果假定不是这样，那 么质量数越大的核，其核力作用也会越强， 结果就必然导致核密度的增加。
初中物理 讲座 课件
总结词
了解光的直线传播、反射、折射 和干涉等基本现象，掌握光学仪 器的工作原理。
电学基础
总结词
掌握电荷、电场、电流和电阻等基本概念，理解欧姆定律和串并联电路的工作原理 。
热学基础
热力学第一定律
能量守恒定律在热力学中的表现形式，表 明在一个封闭系统中，能量不能消失或产 生，只能从一种形式转化为另一种形式。
反思与改进
总结实验结论，强调物理知识在实际 生活中的应用。
04
生活中的物理现象
生活中的力学现象
总结词
力学现象在日常生活中无处不在，如 物体的运动、力的作用等。
详细描述
重力、摩擦力、弹力等现象在日常生 活中经常出现，如物体的自由落体、 滑行时的摩擦阻力、弹性形变等。
生活中的光学现象
总结词
光学现象涉及到光的产生、传播、反射、折射等，与人们的视觉感知密切相关 。
劳逸结合
04
合理安排休息时间，避免过度疲劳影响学习效 率。
学习心态与情绪调节
保持积极心态
相信自己能够学好物理 ，遇到困难时保持乐观
心态。
增强自信心
通过不断取得进步和成 功，提高自信心，增强
学习动力。
情绪调节
遇到挫折和困难时，学 会调节情绪，保持冷静
心态。
THANKS
光学基础
光的折射
光在不同介质中传播时，其速度 会发生变化，导致光线方向发生 偏转。
光的直线传播
光在同一种均匀介质中沿直线传 播，遇到不透明物体时会在其后 形成影子。
05
04
03
02
01
光的干涉
两束或多束相干光波相遇时，会 因相位差而产生加强或减弱的现 象。
光的反射
大学物理PPT完整全套教学课件pptx
非弹性碰撞
碰撞后系统动能不守恒，部分机械 能转化为内能，损失了机械能。如 湿纸或橡皮泥的碰撞等。
完全非弹性碰撞
碰撞后两物体粘在一起运动，动能 损失最大，机械能损失也最大。
能量守恒定律
定律表述
自然界中的一切物质都具有能量，能量既不能创 造也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种 形式，从一个物体传递到另一个物体；在转化和 传递过程中能量的总量保持不变。
大学物理的学习方法和要求
掌握基本概念和基本规律
注重实验和实践
学习大学物理首先要掌握基本概念和基本 规律，理解它们的物理意义和适用范围。
大学物理实验是学习物理学的重要环节， 通过实验可以加深对物理概念和规律的理 解，培养实验技能和动手能力。
培养物理思维
拓宽知识面
学习大学物理要注重培养物理思维，即运 用物理学的方法和观点去分析和解决问题 的能力。
热力学第二定律的表述及实质
表述
实质
应用
热力学第二定律有多种表述方式，其 中最著名的是开尔文表述和克劳修斯 表述。开尔文表述指出，不可能从单 一热源吸取热量，使之完全变为有用 功而不产生其他影响。克劳修斯表述 指出，热量不可能自发地从低温物体 传到高温物体而不引起其他变化。
热力学第二定律的实质是揭示了自然 界中一切与热现象有关的宏观过程都 具有方向性，即不可逆性。这种方向 性是由系统内部的微观状态数目的变 化所决定的，也就是由系统的熵增原 理所决定的。
循环过程卡诺循环
01
02
定义
工作原理
卡诺循环是一种理想的可逆循环，由 两个等温过程和两个绝热过程组成。 它是热力学第二定律的出发点，也是 热机效率的理论极限。
卡诺循环通过高温热源吸收热量，在 低温热源放出热量，并对外作功。其 效率只与高温热源和低温热源的温度 有关，而与工作物质无关。
【精选】第十五讲--未来的物理学与创新分析PPT课件
21世纪改变人类的科学技术
科学 物质科学 生命科学
技术 信息技术 生物技术 纳米技术 能源技术
25
26
引领物理学未 来的25个问题
53
1.宇宙起源：宇宙学观测表明宇宙是膨胀 着的。通过对微波背景辐射和宇宙大尺度 结构等的观测，宇宙的历史可以追溯到极 早期发生的大爆炸。我们所知的基本物理 ，比如广义相对论和粒子物理标准模型， 在那里都不适用。为理解宇宙起源，需要 了解大爆炸时期的基本物理。
胀缩，哈勃发现了星系红移。 2）宇宙大爆炸模型：200亿年前的宇宙是基本粒子组成的“宇宙汤”
→大爆炸时的温度达100亿度以上→ 四种基本力：引力、强力、 弱力、电磁力逐一分化出来→物质形态依此演化为原子、气态、 恒星体系、现在的宇宙。 3）四项观测事实证明了大爆炸理论： （1）观测表明：任何天体的年龄都小于200亿年； （2）河外天体有系统性的谱线红移，表明宇宙膨胀； （3）所有天体的氦与氢的比例大致相同：1:4； （4）1965年探测热辐射谱的微波背景辐射时，得到宇宙的温度约
24.物理学未来发展中潜在的危险：如何面 对越来越大、越来越难以实现的物理学实验计 划？在这种形式下，新的研究途径该是怎样的 ？理论在探索自然方面应该起什么作用？
25.物理学是否仍将是最重要的科学？
60
物理学前沿问题探索
1．万有引力和万有斥力 2．宇宙膨胀（或收缩）过程中的时间和时 间矢
3．原子核的放射性与宇宙的周期性运动 4．合成超大原子核的可能性
18.基因组学：物理学家如何参与基因组的 “解密”？可能拥有一个定量的、可预测的进 化理论吗？甚至能否直接从基因组出发“计算 ”有机体的形状？
58
19.意识的研究：记忆和意识后面的自组织原 则是什么？有可能在幼儿期测量到意识的发生 吗？什么时候？如何发生？如何测量？能否制 造一个具有“自由意志”的机器？
物理知识 ppt课件
欧姆定律
在纯电阻电路中，电流与电压成正比 ，与电阻成反比。
电阻的串联与并联
多个电阻串联时，总电阻等于各电阻 之和；多个电阻并联时，总电阻的倒 数等于各电阻倒数之和。
电势与电容
电势的概念
电容的概念
电势是描述电场中某点电荷所具有的势能 大小的物理量，其大小与该点到零势能点 的距离有关。
电容是描述电容器存储电荷能力的物理量 ，其大小与电容器两极板间的距离、相对 面积和介电常数等因素有关。
物态变化的吸热和放热
物质在物态变化过程中会吸收或放出热量。
凝固
物质从液态变为固态的过程，需要放出热量 。
热力学第一定律和第二定律
热力学第一定律
能量守恒定律在热力学中的表现，表述 为热量可以从一个物体传递到另一个物 体，也可以与机械能或其他能量互相转 换，但是在转换过程中能量的总值保持 不变。
VS
热力学第二定律
06
原子与量子物理
原子的结构与性质
原子的结构
原子由原子核和核外电子组成， 原子核由质子和中子组成。
原子的性质
原子的质量、电荷数、核外电子排 布等。
原子能级
原子的核外电子在不同的能级上运 动，能级的高低决定了电子的能量 。
量子力学的基本概念
量子态
量子力学中的基本状态，描述了 微观粒子如电子、光子的运动状
光的波动性
光是一种电磁波，具有振 幅、频率和相位等波动特 性。
光的粒子性
光可以看作是由光子组成 的粒子流，每个光子具有 能量和动量。
光的折射与反射
折射定律
当光线从一种介质进入另 一种介质时，其传播方向 会发生改变，遵循折射定 律。
反射定律
光线在物体表面发生反射 时，遵循反射定律，入射 角等于反射角。
凝聚态物理前沿讲座 ppt课件
SCF
Kohn-Sham
2 V K [( S r )i ( ] r ) E ii ( r )ESilnecgtlreo-pnasrticle
Hellmann-Feynman
MD
Force and Stress
ppt课件
Self-consistent Solver for KS problem
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Our Method
1. First-principles calculations based on DFT 2. Plane-wave basis 3. Ultra-soft Pseudo-potential 4. LDA, GGA, LDA+U, etc… 5. Virtual crystal approximation (VCA) 6. Real space RMM for larger systems 7. Full parallelization by MPI
1 2 2V ef[f(r) ]i(r)ii(r)
occu
SCF
(r) |i |2
i
V ef(r f)vex (rt)| r( rr ')'|d' rE x[c (r ()r)]
LDA GGA LDA+U
E [( r ) T ] [( r ) ] v e( r x )t( r ) d 1 2 r|( r r ) r ( 'r |') d' r E X [ d C ( r )r ]
Real Space (no FFT)
Reciprocal Space (with FFT)
Finite element Finite difference Multi-grid Adaptive Wavelet …
大学物理学课件完整ppt全套课件
现代物理学
以相对论和量子力学为代表，揭示了 微观世界和高速运动物体的规律。
经典物理学
以牛顿力学、热力学和电磁学为代表 ，建立了完整的经典物理理论体系。
大学物理学的课程目标
01
掌握物理学的基本概念和基本原理
通过学习大学物理课程，使学生掌握物理学的基本概念和基本原理，为
后续专业课程的学习打下基础。
02
气体动理论
气体分子运动论的基本假设
气体由大量分子组成，分子之间存在间隙；分子在永不停息地做无规则运动；分子之间存 在相互作用的引力和斥力。
气体压强与温度的微观解释
气体压强是由大量分子对容器壁的频繁碰撞产生的；温度是分子平均动能的标志。
气体动理论的应用
气体动理论可以解释许多宏观现象，如气体的扩散、热传导等。同时，它也为研究其他物 质的微观结构提供了重要的思路和方法。
物理学的研究方法
观察和实验
01
通过观察自然现象和进行实验研究，获取物理现象的数据和信
息。
数学建模
02
运用数学工具对物理现象进行描述和建模，以便更深入地理解
物理规律。
理论分析
03
通过逻辑推理和演绎，对物理现象进行深入分析，揭示其内在
规律。
物理学的发展历史
古代物理学
以自然哲学为主要形式，探讨宇宙的 本质和构成。
位置矢量的定义、位移的计算、路程与位移 的区别。
02
速度与加速度
平均速度与瞬时速度、平均加速度与瞬时加 速度、速度与加速度的矢量性。
04
03
01
牛顿运动定律
1 2
牛顿第一定律
惯性定律、力的概念、力的性质。
牛顿第二定律
动量定理的推导、质点系的牛顿第二定律。
现代物理知识讲座课件.ppt
4
一个宇航员乘着以0.9998c的宇宙飞船去旅行，他临 走的时候有父母妻子和五岁的小女儿。当他遨游太空一 年后又回到地球，他的父母去世了，迎接他的只有他的 妻子和女儿，妻子已是78岁的老太太，女儿也有55岁了。
这种事是可能的吗？按照相对论，这是可能的。不 过这里面存在一个问题：从地球上的人看，飞船上的一 年相当于地球上的50年；可是，从飞船上的人看来，地 球上的一年也相当于飞船上的50年。宇航员回来，到底 是宇航员显得年轻呢，还是地球上的人显得年轻呢？
1.伽利略变换的困难 1) 电磁场理论不服从伽利略变换
19世纪下半叶，随着科学实验的发展，人们对电磁现象的 认识越来越深入。1864年，麦克斯韦总结了电磁现象和电磁运动 规律，得到了著名的麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程组概括了库 仑定律等一系列经
14
验定律，完整的反映了宏观电磁场运动的规律性， 并且预言了电磁波的存在。23年以后，电磁波得 到了实践的证实。随着电磁运动普遍规律的建立， 很自然地就提出了这样一个问题：这些规律是否 也象牛顿运动定律一样在不同的惯性系中保持着 相同的形式呢？或它们只适用于某一个特定的惯 性参照系，而在另外的惯性参照系中要改变它们 的形式呢？一句话，电磁现象是否遵从伽利略的 相对性原理呢？我们也可以具体一点说，在“伽 利略的船”上，如果进行电磁学实验，能否决定 船是静止还是作匀速直线运动呢？
r '
y
' y
为
y'
轴上的单位矢量
f静e
1
4 0
q1q2 ( y2' )2
ry'
（1）’
17
这就是说，静止航船中的观察者对一对电荷间相互作用力测量 的结果，将发现它们仍然遵从库仑定律。
一个宇航员乘着以0.9998c的宇宙飞船去旅行，他临 走的时候有父母妻子和五岁的小女儿。当他遨游太空一 年后又回到地球，他的父母去世了，迎接他的只有他的 妻子和女儿，妻子已是78岁的老太太，女儿也有55岁了。
这种事是可能的吗？按照相对论，这是可能的。不 过这里面存在一个问题：从地球上的人看，飞船上的一 年相当于地球上的50年；可是，从飞船上的人看来，地 球上的一年也相当于飞船上的50年。宇航员回来，到底 是宇航员显得年轻呢，还是地球上的人显得年轻呢？
1.伽利略变换的困难 1) 电磁场理论不服从伽利略变换
19世纪下半叶，随着科学实验的发展，人们对电磁现象的 认识越来越深入。1864年，麦克斯韦总结了电磁现象和电磁运动 规律，得到了著名的麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程组概括了库 仑定律等一系列经
14
验定律，完整的反映了宏观电磁场运动的规律性， 并且预言了电磁波的存在。23年以后，电磁波得 到了实践的证实。随着电磁运动普遍规律的建立， 很自然地就提出了这样一个问题：这些规律是否 也象牛顿运动定律一样在不同的惯性系中保持着 相同的形式呢？或它们只适用于某一个特定的惯 性参照系，而在另外的惯性参照系中要改变它们 的形式呢？一句话，电磁现象是否遵从伽利略的 相对性原理呢？我们也可以具体一点说，在“伽 利略的船”上，如果进行电磁学实验，能否决定 船是静止还是作匀速直线运动呢？
r '
y
' y
为
y'
轴上的单位矢量
f静e
1
4 0
q1q2 ( y2' )2
ry'
（1）’
17
这就是说，静止航船中的观察者对一对电荷间相互作用力测量 的结果，将发现它们仍然遵从库仑定律。
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质量以及相互作用力与运动无关（f‘=f，m’=m，）正是经典力学的 基本观点。既然伽利略变换保持经典力学的形式不变，也就满足力 学相对性原理的要求，所以它是经典力学的基本变换关系。
2019-8-27
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12
速度变换与加速度变换
正
vx vx u vy vy
ax
ax
du dt
止”的特殊地位，而其它一切惯性系则作“绝对
运动”。这样假定显然带有人为的性质。例如，
我们可以同样假定在太阳系中麦克斯韦方程组成
立，那么同上面一样的分析，它在地面实验室中
就不再成立了。
2019-8-27
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25
并且，根据如点电荷的相互作用力等电磁学实验， 我们就能够确定地球的“绝对运动”速度。
在电磁学的发展史上，物理学家们曾经假定
因为麦克尔逊——莫雷期待能够用实验直接
证明以太的存在。
2019-8-27
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36
麦克尔逊——莫雷的实验的结果却使当时每 一个人都感到惊奇，因为在实验误差的范围外， 竟然完全没有发现条纹的移动！这个实验有不同 的人在不同的季节和不同的地点多次重复过，结
果总是一样：没有检测到以太的存在。
现（1）’和（2）’的差别，也就是说，可以从中揭露 矛盾。
2019-8-27
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22
f静e
1
4 0
q1q2 ( y2' )2
ry'
（1）’
f动
1
4 0
q1q2 y22
(1
u c
2 2
)ry'
f静
(1
物理学前沿问题一 老教授的授课 PPT
2 dx 2
（4）式 ）
ds = dt +
2
+
+
2 dx 3
( 4)
的度规为： 的度规为：
g ν
1 0 = 0 0
0 0 0 1 0 0 ≡ η ν 0 1 0 0 0 1
这称为闵可夫斯基四维平直空间的度规张量。 这称为闵可夫斯基四维平直空间的度规张量。
[2]、施瓦西（K.Schwarzschild）度规： 、施瓦西（ ）度规： 施瓦西度规形成的不变间隔为（ 的自然单位） 施瓦西度规形成的不变间隔为（取c=1的自然单位） 的自然单位
引力 物理场
等价
弯曲时空 几何场
日
地
θ
星 ★
★
1999年12月26日 1999年12月26日，
爱因斯坦
被美国《时代》 被美国《时代》周刊 评为
“世纪伟人” 世纪伟人”
小 时 侯 的 爱 因 斯 坦
爱 因 斯 坦 生 日 留 影
5、 爱因斯坦引力场方程 、
Rν
其中
1 g ν R = 8πGTν 2
可写成（ ） 可写成（5）式，具体展开式为
ds = g11dx dx + g12 dx dx + g13 dx dx
2 2 1 2 2 2 3 3 1 3 2
+ g 21dx dx + g 22 dx dx + g 23 dx dx + g 31dx dx + g 32 dx dx + g 33 dx dx = dx dx + dx dx + dx dx .
dl = dx + dy + dz
2 2 2
2
（4）式 ）
ds = dt +
2
+
+
2 dx 3
( 4)
的度规为： 的度规为：
g ν
1 0 = 0 0
0 0 0 1 0 0 ≡ η ν 0 1 0 0 0 1
这称为闵可夫斯基四维平直空间的度规张量。 这称为闵可夫斯基四维平直空间的度规张量。
[2]、施瓦西（K.Schwarzschild）度规： 、施瓦西（ ）度规： 施瓦西度规形成的不变间隔为（ 的自然单位） 施瓦西度规形成的不变间隔为（取c=1的自然单位） 的自然单位
引力 物理场
等价
弯曲时空 几何场
日
地
θ
星 ★
★
1999年12月26日 1999年12月26日，
爱因斯坦
被美国《时代》 被美国《时代》周刊 评为
“世纪伟人” 世纪伟人”
小 时 侯 的 爱 因 斯 坦
爱 因 斯 坦 生 日 留 影
5、 爱因斯坦引力场方程 、
Rν
其中
1 g ν R = 8πGTν 2
可写成（ ） 可写成（5）式，具体展开式为
ds = g11dx dx + g12 dx dx + g13 dx dx
2 2 1 2 2 2 3 3 1 3 2
+ g 21dx dx + g 22 dx dx + g 23 dx dx + g 31dx dx + g 32 dx dx + g 33 dx dx = dx dx + dx dx + dx dx .
dl = dx + dy + dz
2 2 2
2
大学物理学ppt课件
电势差与电场强度的关系
电势的定义及计算
电势与电势差
01
03 02
静电场与恒定电场
01
静电场中的导体与电介质
02
导体的静电平衡
03
电介质的极化
静电场与恒定电场
01 02 03
恒定电场与电流 欧姆定律与焦耳定律
电流密度与电动势
恒定磁场与电磁感应
磁感应强度与磁场力
磁场对电流的作用力
磁感应强度的定义及 计算
动量与冲量的定义及性质
动量守恒定律的条件与表 达式
动量定理的推导与应用
碰撞问题中的动量守恒定 律
角动量定理与角动量守恒定律
角动量与力矩的定义及 性质
角动量守恒定律的条件 与表达式
01
02
03
角动量定理的推导与应 用
04
刚体定轴转动中的角动 量守恒定律
功、能、机械能守恒定律
功的定义及计算方法
机械能守恒定律的条件与表 达式
热力学第一定律
热力学第一定律的表述
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或 其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不 变。
热力学第一定律的数学表达式
ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统与外 界交换的热量，W表示外界对系统所做的功。
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
现状
当代物理学正在探索宇宙起源、物质 反物质不对称、暗物质与暗能量等前 沿问题，同时也在发展新的理论和实 验技术。
大学物理学的课程目标
01
掌握物理学的基本概念和基本原理，理解物理现象的本 质和规律。
02
培养分析和解决物理问题的能力，掌握物理学的研究方 法和实验技能。
物理学前沿第二章凝聚态物理 PPT
2.1 凝聚态物理学现状
对
称 性
对称性的概念源于生活
概
日常生活中常说的对称性，是指物体或
念 一个系统各部分之间的适当比例、平衡、协
源 调一致，从而产生一种简单性和美感。这种
于 美来源于几何确定性，来源于群体与个体的
生 有机结合。
活
2.1 凝聚态物理学现状
人体、动植物结构对称
对
称
性
概
念
源
于
生
活
天竺葵 长春草
2.1 凝聚态物理学现状
• 相变是指当外界约束（温度和压强）作连续变化 时，在特定条件下，物体状态的突变。 这具体可表现为：
• （1）结构的变化，如气-液、气-固相变，或固相 中不同晶体结构之间的转变；
• （2）化学成分的不连续变化，如固溶体的脱溶分 解或溶液的脱溶沉淀；
• （3）某种物理性质的突变，如顺磁-铁磁转变、 顺电-铁电转变、正常态-超导态转变等
可以是满带，也可以是导带；如在金属中是导带
，所以金属能导电。在绝缘体中和半导体中是满
带所以它们不能导电。但半导体很容易因其中有
杂质或受外界影响（如光照，升温等），使价带
中的电子数目减少，或使空带中出现一些电子而
成为导带,因而也能导电。
2.1 凝聚态物理学现状
• 窄能带：按照固体的能带理论，半导体的 价带与导带之间有一个禁带。在禁带较窄 的半导体中，有一些物理现象表现得最为 明显，最便于研究，因此把窄禁带半导体 作为半导体的单独一类。但“窄”的界限 并不严格，一般把禁带小于小于0.26eV的 半导体通称为窄禁带半导体。
2.1 凝聚态物理学现状
建筑物(宫殿,寺庙,陵墓,教堂)左右对称
对 称 性 概 念 源 于 生 活
对
称 性
对称性的概念源于生活
概
日常生活中常说的对称性，是指物体或
念 一个系统各部分之间的适当比例、平衡、协
源 调一致，从而产生一种简单性和美感。这种
于 美来源于几何确定性，来源于群体与个体的
生 有机结合。
活
2.1 凝聚态物理学现状
人体、动植物结构对称
对
称
性
概
念
源
于
生
活
天竺葵 长春草
2.1 凝聚态物理学现状
• 相变是指当外界约束（温度和压强）作连续变化 时，在特定条件下，物体状态的突变。 这具体可表现为：
• （1）结构的变化，如气-液、气-固相变，或固相 中不同晶体结构之间的转变；
• （2）化学成分的不连续变化，如固溶体的脱溶分 解或溶液的脱溶沉淀；
• （3）某种物理性质的突变，如顺磁-铁磁转变、 顺电-铁电转变、正常态-超导态转变等
可以是满带，也可以是导带；如在金属中是导带
，所以金属能导电。在绝缘体中和半导体中是满
带所以它们不能导电。但半导体很容易因其中有
杂质或受外界影响（如光照，升温等），使价带
中的电子数目减少，或使空带中出现一些电子而
成为导带,因而也能导电。
2.1 凝聚态物理学现状
• 窄能带：按照固体的能带理论，半导体的 价带与导带之间有一个禁带。在禁带较窄 的半导体中，有一些物理现象表现得最为 明显，最便于研究，因此把窄禁带半导体 作为半导体的单独一类。但“窄”的界限 并不严格，一般把禁带小于小于0.26eV的 半导体通称为窄禁带半导体。
2.1 凝聚态物理学现状
建筑物(宫殿,寺庙,陵墓,教堂)左右对称
对 称 性 概 念 源 于 生 活
凝聚态物理前沿讲座共61页PPT资料
31.03.2020
Our Method
1. First-principles calculations based on DFT 2. Plane-wave basis 3. Ultra-soft Pseudo-potential 4. LDA, GGA, LDA+U, etc… 5. Virtual crystal approximation (VCA) 6. Real space RMM for larger systems 7. Full parallelization by MPI 8. SGI, IBM-SP, Alpha, Cray, VPP, PC-
V iP o ,x( S n r) (1 x )V iP o ,a ( S n r) xiP o V ,b ( S n r)
Solve Schrodinger equation
V
PS x
For virtual ato to solve the single particle problem
31.03.2020 Pseudopotential, ASA, …
Other Problems in Simulations
1. Exchange-correlation functional 2. Strongly-correlated systems 3. Force calculation & Molecular dynamics 4. Magnetic, optical & electronic properties 5. Excited States 6. Non-equilibrium & Time-dependent process 7. Order (N) method & Large scale 8. Catalysis, Chemical reaction, Bio-systems 9. …
Our Method
1. First-principles calculations based on DFT 2. Plane-wave basis 3. Ultra-soft Pseudo-potential 4. LDA, GGA, LDA+U, etc… 5. Virtual crystal approximation (VCA) 6. Real space RMM for larger systems 7. Full parallelization by MPI 8. SGI, IBM-SP, Alpha, Cray, VPP, PC-
V iP o ,x( S n r) (1 x )V iP o ,a ( S n r) xiP o V ,b ( S n r)
Solve Schrodinger equation
V
PS x
For virtual ato to solve the single particle problem
31.03.2020 Pseudopotential, ASA, …
Other Problems in Simulations
1. Exchange-correlation functional 2. Strongly-correlated systems 3. Force calculation & Molecular dynamics 4. Magnetic, optical & electronic properties 5. Excited States 6. Non-equilibrium & Time-dependent process 7. Order (N) method & Large scale 8. Catalysis, Chemical reaction, Bio-systems 9. …
大学物理绪论精ppt课件
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世界上最细的纳米导线
澳大利亚和美国科学家组成的研究团队1月６日在《科学》杂志上报
告说，他们成功设计出迄今世界上最细的纳米导线，厚度仅为人类头
发的万分之一，但导电能力可与传统铜导线相媲美。这项技术有望应
用于量子计算机研制领域。
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癌症干细胞
很多时候，那些似乎已经被治疗消灭的癌症又会卷土重来。一些科学家将此
工
程
机械控制 电学
电力机械
人类利益
学应 用
解人
定 性 的
类 理
数和
定
美
量
学
的
生
化
物 物理 学
自然法则
.
➢物理学的研究方法
演绎法
－基本定律 推理 、演算 新理论
归纳法
－归纳实验或观测事 实 假设、模型 新理论
直觉 想象力 洞察力
提出命题 推测答案 理论预言 实验检验 修改理论
应用
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二、物理学的分类及其基本图象
10626176109979经典理论相对论量子论相对论性量子论空间尺度相差104510461026m宇宙线度约150亿光年1020m夸克时间尺度相差10451018宇宙年龄150亿年1027射线周期速率范围0静止ms光速三物理世界的层次结构细胞原子原子核基本粒子dna长度星系团银河系最近恒的距离哈勃半径超星系团太阳系太阳人们不断向小尺度开拓以探索物质的组成物理学上对应粒子物理学目前物理学界公认组成物质的最小单元是夸克即认为quark没有内部结构物质世界总图象人们从自己向大尺度追问以探索宇宙的奥秘物理学上对应天体物理学发展独立思考和独立创新的一般能力应当始终放在首位而不应当把知识放在首位
A• B A1B1 A2B2 A3B3
理论物理前沿讲座PPT课件
2021/3/12
3
原子的结构
1896年,贝克勒尔发现发射性→原子是不稳定的。
1897年,汤姆生的阴极射线管实验发现电子。
1909年，卢瑟福的阿尔法粒子散射实验发现原子 的质量必須集中在一個很小的区域內, 原子的构造 如太阳系一般, 电子绕原子核运行。
2021/3/12
4
原子核的结构
1932年，查德威克（Chadwick）用阿尔法粒子撞击
2021/3/12
14
费米—杨模型(1949)
π介子由一个核子和反核子构成。 π+=pn¯、π-=np¯、 π0=(pp¯-nn¯)。
坂田(Sakata)模型(1956) 所有的强子由 p、n、Λ组成。
K+=pΛ， K-=p¯Λ， Σ+=Λpn¯， Ξ0=ΛΛn¯。
2021/3/12
15
夸克模型
2021/3/12
7
它们都是最基本的吗？
2021/3/12
8
对称性
系统在一种操作或变换下保持不变，我们说系统 对于这种操作或变换具有对称性。
诺特(Noether)定理：
对称性
守恒量
2021/3/12
9
物理中的对称性
连续对称性： 空间平移不变性 时间平移不变性 空间转动不变性
动量守恒 能量守恒 角动量守恒
物理学科前沿讲座
——粒子物理与宇宙学
“世界是由什么构成的?” 和
“它们是如何相互作用的?”
2021/3/12
2
基本粒子概念的发展
⑴ 古代对物质结构的猜想 我国夏朝：金、木、水、火、土五行学说 古希腊：水、火、土、空气组成物质 （德谟克利特）提出了原子论（公元前3世纪）
物理学前沿物理学与高科技ppt课件
1.1 科学
科学和文化一样，是个难以界定的名词，人们更多
地是从一个侧面对其本质特征加以揭示和描述。以英国
著名科学家J．D． 贝尔纳·（1901—1971）为代表的
科学家们认为，科学在不同时期、 不同场合有不同意
义。科学有若干种解释，每一种解释都反映出科学某一 方面的本质特征。到目前为止，也还没有任何一个人给
钋与镭两种放射性元素相继发现是物理学史上、甚至
是科学史上空前伟大的发现，从此，开辟了放射性科学的 新园地，同时也开创原子物理学新纪元。居里夫妇及贝克 勒尔共同荣获1903年度的诺贝尔物理学奖。
2.三次技术革命
17
理论基础：
1900年德国物理学家普朗克从热辐射和原子光谱的 关系中，建立了量子论。它的对象是原子、分子、以及其 他粒子，是研究物质结构的理论基础。
物理学基础与前言专题 课程
1
物理学是基础学科，每一次物理学中的重大发现都
对科学技术的发展和更新都有深远的影响，反过来，科学
技术的发展都需要物理学基础知识和前言知识。
科学技术与社会经济密切相关，物理学更是如此，因 此，对物理学的发展的前沿问题的讨论，应当放在社会经 济发展的背景下来考察 。
2
1.科学技术
1.科学技术
4
康德拉季耶夫的资本主义经济“长波理论”
“长波理论” 是1926年俄国经济学家康德拉季耶夫 提出的一种为期50-60年的经济周期。该周期理论认为， 从18世纪末期以后，经历了三个长周期。 第一个长周期 从1789年到1849 年，上升部分为25年，下降部分35 年，共60年。第二个长周期从1849年到1896 年，上升 部分为24年，下降部分为23 年，共47年。第三个长周期 从1896年起，上升部分为24年，1920年以后进入下降 期。