第11課　物理學(xué)的重大進(jìn)展

第第 1111 課課 物理學(xué)的重大進(jìn)展物理學(xué)的重大進(jìn)展 教學(xué)目標(biāo) 1 1 知識(shí)與能力 知識(shí)與能力 1 識(shí)記 識(shí)記伽利略 牛頓 愛(ài)因斯坦 普朗克等物理學(xué)家對(duì)物理學(xué)發(fā)展所作出的重大成就 2 理解 理解經(jīng)典力學(xué)在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位 相對(duì)論和量子論誕生的原因 意義 3 探究經(jīng)典力學(xué)體系的特點(diǎn) 比較相對(duì)論 量子論與牛頓力學(xué)的關(guān)系 4 思考 日心說(shuō) 與 地心說(shuō) 相比的進(jìn)步性 探究經(jīng)典力學(xué)體系的特點(diǎn) 影響 2 2 過(guò)程與方法 過(guò)程與方法 1 引導(dǎo)學(xué)生回憶初中物理知識(shí)來(lái)促進(jìn)本課的學(xué)習(xí) 2 通過(guò)學(xué)生預(yù)習(xí) 圍繞 4 個(gè)物理學(xué)家 自制小課件 課堂展示本課主要內(nèi)容 促進(jìn)同學(xué)的互相學(xué)習(xí) 教師 給予必要的補(bǔ)充 3 3 情感態(tài)度與價(jià)值觀 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1 科學(xué)真理需要勇于探索 執(zhí)著追求的精神 2 科學(xué)理論在不斷完善 創(chuàng)新 人類(lèi)對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)不斷深入 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 重點(diǎn) 伽利略對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn) 經(jīng)典力學(xué)的建立 相對(duì)論的提出 量子論的誕生 難點(diǎn) 物理學(xué)各階段發(fā)展的原因 對(duì)科學(xué)發(fā)展創(chuàng)新性的理解 教學(xué)過(guò)程 導(dǎo)入新課 1632 年 伽利略撰寫(xiě)的 關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話(huà) 科學(xué)巨著出版后 立刻引起教會(huì)的恐慌 把伽利略投入監(jiān)獄 教皇烏爾班八世的御用工具 宗教裁判所在 1633 年 6 月 21 日宣布對(duì)伽利略的判決 我們判決你在宗教法庭監(jiān)獄內(nèi)服刑 刑期由我們掌握 為了有益于補(bǔ)贖 命令你在今后 3 年內(nèi) 每周背誦 7 篇贖罪詩(shī)篇 這一紙胡言 竟使伽利略蒙冤 300 多年 致死都沒(méi)有撤銷(xiāo)判決 甚至死后還被禁止舉行殯禮 不準(zhǔn)葬入圣太克羅斯墓地 那么 是什么原因?qū)е伦诮滩门兴鶎?duì)伽利略作了如此判決 我們應(yīng)如何看待伽利略在科學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn) 由此導(dǎo)入新課 一 經(jīng)典力學(xué) 一 經(jīng)典力學(xué) 1 1 背景 文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)解放了人們的思想 推動(dòng)了科學(xué)研究 文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)解放了人們的思想 推動(dòng)了科學(xué)研究 16 世紀(jì)末 17 世紀(jì)初 隨著文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)展和人的思想的解放 意大利科學(xué)家伽利略認(rèn)為研究自然界必須進(jìn) 行系統(tǒng)地觀察和實(shí)驗(yàn) 他將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)相結(jié)合 進(jìn)行科學(xué)研究 并強(qiáng)調(diào)追究事物之間的數(shù)學(xué)關(guān)系 2 2 主要科學(xué)家及其成就 主要科學(xué)家及其成就 1 經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者 伽利略伽利略 成就 發(fā)現(xiàn)自由落體定律等物理學(xué)定律成就 發(fā)現(xiàn)自由落體定律等物理學(xué)定律 希臘學(xué)者亞里士多德認(rèn)為地球上的物體運(yùn)動(dòng)有天然運(yùn)動(dòng)和受迫運(yùn)動(dòng) 他認(rèn)為物體的受迫運(yùn)動(dòng)是推動(dòng)者加于被推 動(dòng)者的 推動(dòng)者一旦停止推動(dòng) 運(yùn)動(dòng)就會(huì)立即停止 伽利略首先運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行邏輯推理 從推理中發(fā)現(xiàn)物體下落的快慢和它的重量無(wú)關(guān) 伽利略設(shè)想 如果亞里士多德的觀點(diǎn)是正確的 那么 讓輕重不同的兩個(gè)物體下落時(shí) 重的物體下落快 輕的物體下落慢 可是 把它們綁在一起讓其下落會(huì)出現(xiàn)什么情形呢 按照亞里士多德的觀點(diǎn) 綁在一起后的物體會(huì)比原來(lái)重的 物體更重 所以它們就比重的物體下落得快 可是 從另一方面分析 綁在一起后 由于重的物體要帶動(dòng)輕的 物體運(yùn)動(dòng) 它們應(yīng)該比重的物體下降得慢一些 這顯然是兩個(gè)互相矛盾的結(jié)論 無(wú)論如何 綁在一起的兩個(gè)物 體只能以一個(gè)速度下落 而推理的過(guò)程又是完全正確的 因此推理的前提必然是錯(cuò)誤的 伽利略由這個(gè)推理得 出結(jié)論 物體下落的快慢與重量無(wú)關(guān) 所有物體下落快慢都是相同的 據(jù)說(shuō) 1590 年的一天 26 歲的伽利略為了證實(shí)自己論斷的正確 他來(lái)到比薩斜塔的七層陽(yáng)臺(tái)上 將一個(gè)約 4 5 千 克重的石塊和約 0 45 千克重的小石塊同時(shí)放下 結(jié)果兩石塊同時(shí)落地 在場(chǎng)的數(shù)以百計(jì)的學(xué)者和觀眾 親眼目 睹了這一精彩的場(chǎng)面 伽利略用活生生的事實(shí)向人們展示了輕重相差懸殊的兩個(gè)物體同時(shí)落地的現(xiàn)象 從而推 翻了亞里士多德的錯(cuò)誤理論 發(fā)現(xiàn)了物體下落的真正運(yùn)動(dòng)規(guī)律 自由落體定律 現(xiàn)在的科學(xué)史研究表明 伽 利略實(shí)際上沒(méi)有在比薩斜塔做落體實(shí)驗(yàn) 無(wú)論是當(dāng)時(shí)的文獻(xiàn)資料記錄 還是伽利略的著作 在任何地方都沒(méi)有 這個(gè)實(shí)驗(yàn)的記載 況且在伽利略時(shí)代 連一般的記時(shí)鐘都沒(méi)有 更談不上有準(zhǔn)確的記時(shí)裝置 這個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)時(shí)根 本就沒(méi)有辦法做出來(lái) 從所有的證據(jù)材料考察 這僅僅是一個(gè)傳說(shuō)而已 伽利略雖然沒(méi)有在比薩斜塔做實(shí)驗(yàn) 但是 他發(fā)現(xiàn)了自由落體定律確是千真萬(wàn)確的事實(shí) 伽利略并不滿(mǎn)足于得到的定性結(jié)論 他又繼續(xù)研究物體下落運(yùn)動(dòng)的定量規(guī)律 探索下落距離和所用時(shí)間的關(guān)系 為了測(cè)量時(shí)間 伽利略在一個(gè)大的盛水桶底部鉆一個(gè)小孔 并安上龍頭 在龍頭下面放上接水容器 打開(kāi)龍頭 水就會(huì)流入接水容器 稱(chēng)量容器中所接水的質(zhì)量就可以確定經(jīng)歷的時(shí)間 伽利略又想出了一個(gè) 沖淡重力 的 方法 他仔細(xì)觀察小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn) 斜面越陡 小球運(yùn)動(dòng)得越快 伽利略想 如果斜面是垂直的 那么它的運(yùn)動(dòng)就是小球的下落運(yùn)動(dòng) 因此 小球下落運(yùn)動(dòng)可以看作是小球斜面運(yùn)動(dòng)的一種特殊情況 因此用斜 面做實(shí)驗(yàn)就可以研究物體下落的規(guī)律 做斜面實(shí)驗(yàn)時(shí) 斜面的傾斜度可以任意調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)到較小的傾斜度時(shí) 小球在斜面上運(yùn)動(dòng)就比較緩慢 此時(shí)用他的計(jì)時(shí)裝置就可以進(jìn)行較為精確的研究 伽利略反復(fù)進(jìn)行斜面實(shí)驗(yàn) 測(cè)量出小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的距離和所用時(shí)間 通過(guò)推導(dǎo)距離 時(shí)間 速率和加速度之間的關(guān)系 伽利略得到小 球沿斜面滾下或自由下落的運(yùn)動(dòng)都是勻加速運(yùn)動(dòng)的結(jié)論 又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了物體下落運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 自由落體定 律 即物體從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始下落運(yùn)動(dòng) 物體運(yùn)動(dòng)的距離同下落的時(shí)間的平方成正比 他還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了勻速運(yùn)動(dòng)定律和勻加速運(yùn)動(dòng)定律 伽利略的研究表明 外力并不是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 而只是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 這是對(duì)古希臘哲學(xué)家亞里士多德以來(lái)有關(guān)運(yùn)動(dòng)觀念的重大變革 為經(jīng)典力學(xué)的建 立奠定基礎(chǔ) 他的發(fā)現(xiàn)以及他開(kāi)始的科學(xué)研究方法 是人類(lèi)思想史上偉大的成就之一 標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi) 端 意義 開(kāi)創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué) 為后來(lái)經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 意義 開(kāi)創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué) 為后來(lái)經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 自由落體定律的發(fā)現(xiàn)是伽利略把科學(xué)實(shí)驗(yàn)和理性思維相結(jié)合解決物理學(xué)問(wèn)題的典范 它不僅發(fā)現(xiàn)了物體下落運(yùn) 動(dòng)的客觀規(guī)律 而且為人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然找到了一條正確的途徑和方法 因此 現(xiàn)在人們稱(chēng)伽利略為物理學(xué)之父 正是由于伽利略創(chuàng)立的科學(xué)方法 物理學(xué)研究才走上正確道路 成就 利用自制望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)許多星體 證明了哥白尼成就 利用自制望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)許多星體 證明了哥白尼 日心說(shuō)日心說(shuō) 的正確性 的正確性 公元前 4 世紀(jì) 亞里士多德創(chuàng)立了 地心說(shuō) 亞里士多德認(rèn)為 宇宙是一個(gè)有限的球體 分為天地兩層 地 球位于宇宙中心 所以日月圍繞地球運(yùn)行 物體總是落向地面 地球之外有 9 個(gè)等距離天層 各個(gè)天層自己都 不會(huì)運(yùn)動(dòng) 是上帝推動(dòng)了恒星天層 才帶動(dòng)了所有的天層 人類(lèi)居住的地球 巍然不動(dòng)地居于宇宙中心 作為古希臘的最后一位大天文學(xué)家 托勒密全面承襲了亞里士多德的 地心說(shuō) 把亞里士多德的 9 層天擴(kuò)大 為 11 層 托勒密設(shè)想 各行星都繞著一個(gè)較小的圓周運(yùn)動(dòng) 而每個(gè)圓的圓心則在以地球?yàn)橹行牡膱A周上運(yùn)動(dòng) 他把繞地球的那個(gè)圓叫 均輪 每個(gè)小圓叫 本輪 同時(shí)假設(shè)地球并不恰好在均輪的中心 而是偏開(kāi)一定 的距離 均輪都是一些偏心圓 日 月 行星除了作上述軌道運(yùn)行外 還與眾恒星一起 每天繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)一周 從而使計(jì)算結(jié)果達(dá)到了與實(shí)測(cè)的一致 取得了航海上的實(shí)用價(jià)值 托勒密的 地心說(shuō) 恰好迎合了基督教義 便被基督教用來(lái)維護(hù)圣經(jīng)學(xué)說(shuō) 圣經(jīng) 宣揚(yáng) 宇宙和地球都是上 帝耶和華創(chuàng)造的 地球不動(dòng)位居宇宙中心 圣地耶路撒冷位居大地中央 人類(lèi)是神的驕子 宇宙間的萬(wàn)物都是 神為了滿(mǎn)足人的需要?jiǎng)?chuàng)造出來(lái)的 于是 托勒密的 地心說(shuō) 成了圣經(jīng) 天文學(xué)成了宗教的奴婢 這種狀況 一直延續(xù)到哥白尼時(shí)代 哥白尼 1473 年出生在波蘭托倫小城的一個(gè)商人家庭里 他 10 歲那年 瘟疫奪去了他的父親 從那時(shí)起 哥白 尼開(kāi)始跟舅父務(wù)卡施生活在一起 18 歲的時(shí)候 舅父把他送進(jìn)了克拉科夫大學(xué) 在那里 思想敏銳的哥白尼對(duì) 天文學(xué)和數(shù)學(xué)發(fā)生了極大的興趣 他鉆研了數(shù)學(xué) 廣泛涉獵古代天文學(xué)書(shū)籍 潛心研究過(guò) 地心說(shuō) 做了許 多筆記和計(jì)算 并開(kāi)始用儀器觀測(cè)天象 頭腦里開(kāi)始孕育新的天文體系 在 1543 年出版的 天體運(yùn)動(dòng)論 中 哥白尼向人們描述了他的宇宙圖景 太陽(yáng)位于宇宙的中心 有五顆當(dāng)時(shí)已 知的行星和地球圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn) 天體運(yùn)行論 發(fā)表后 遭到了馬丁 路德的反對(duì)和責(zé)難 他把哥白尼叫做 想要把天文學(xué)這門(mén)學(xué)科弄顛倒 的蠢人 但并未引起羅馬教廷的注意 70 年后的 1616 年被羅馬教廷列為禁書(shū) 300 年后才解除禁令 天體運(yùn)行論 雖然也存在缺點(diǎn) 但它在人類(lèi)歷史上第一次描繪出了太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)的真實(shí)圖景 揭示了地球圍繞 太陽(yáng)轉(zhuǎn)的本質(zhì) 把顛倒了 1000 多年的日地關(guān)系重新顛倒過(guò)來(lái) 引起了中世紀(jì)宇宙觀的徹底革命 沉重打擊了封 建教會(huì)的神權(quán)統(tǒng)治 意大利科學(xué)家伽利略對(duì)哥白尼學(xué)說(shuō)的傳播和天文學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn) 1569 年他自創(chuàng)了用以觀察天體的第 一架望遠(yuǎn)鏡 從望遠(yuǎn)鏡里他發(fā)現(xiàn)月球表面有高山深谷 并不是以前人們所說(shuō)的月球表面是光滑的 木星有四顆 衛(wèi)星 很相似于行星繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn) 他看到銀河是由無(wú)數(shù)恒星組成的 還觀察到哥白尼曾推論的金星有盈虧現(xiàn)象 1632 年伽利略出版了 關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話(huà) 意義 伽利略的這些發(fā)現(xiàn)和觀點(diǎn) 摧毀了教會(huì)的信條而證明了哥白尼學(xué)說(shuō)的正確 意義 伽利略的這些發(fā)現(xiàn)和觀點(diǎn) 摧毀了教會(huì)的信條而證明了哥白尼學(xué)說(shuō)的正確 2 2 牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué) 牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué) 標(biāo)志 標(biāo)志 16871687 年牛頓發(fā)表年牛頓發(fā)表 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 提出物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律 提出物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律 牛頓牛頓 1642 1727 是著名的英國(guó)科學(xué)家 在物理學(xué) 數(shù)學(xué) 天文學(xué)等許多方面作出了卓越的貢獻(xiàn) 牛頓出生 于英國(guó)的林肯郡 牛頓是一個(gè)早產(chǎn)兒 出生時(shí)只有三磅重 接生婆和他的親人都擔(dān)心他能否活下來(lái) 誰(shuí)也沒(méi)有 料到這個(gè)看起來(lái)微不足道的小東西會(huì)成為了一位震古爍今的科學(xué)巨人 并且竟活到了 85 歲的高齡 1665 年畢業(yè) 于著名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院 獲得學(xué)士學(xué)位 1687 年 他出版了 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 在該書(shū)中他首先給力學(xué)的基本要領(lǐng)如質(zhì)量 動(dòng)量 慣性 力及向 心力下了定義 對(duì)大至宇宙天體 小至光的微粒的一切物體在真空中或在有阻力的介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng) 全部應(yīng)用運(yùn) 動(dòng)三定律和萬(wàn)有引力定律給予了說(shuō)明 把自然界中的一切力學(xué)現(xiàn)象都囊括在他的力學(xué)體系之中 自然哲學(xué)的 數(shù)學(xué)原理 一書(shū)的出版標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)的成熟 牛頓力學(xué)在科學(xué)史上的意義表現(xiàn)在它把天上和地上的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一 起來(lái) 把萬(wàn)有引力定律和運(yùn)動(dòng)三定律視為宇宙間一切力學(xué)運(yùn)動(dòng)有普遍規(guī)律 從力學(xué)的角度證明了自然界的統(tǒng)一 性 實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)自然界認(rèn)識(shí)的第一次綜合 牛頓力學(xué)方面的貢獻(xiàn)之一是確立了萬(wàn)有引力定律 這個(gè)定律說(shuō)明 任何兩個(gè)物體之間都有引力存在 這個(gè)引力 與彼此吸引的物體的質(zhì)量體積成正比 而與兩物體間距離的平方成反比 萬(wàn)有引力定律總結(jié)了此前一個(gè)半世紀(jì) 的科學(xué)發(fā)明并用精確的數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)把它們聯(lián)結(jié)起來(lái)了 此外 牛頓還確立了著名的運(yùn)動(dòng)三定律 即慣性定律 比 例定律 即加速度與力成正比 作用和反作用相等定律 運(yùn)動(dòng)三定律是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ) 牛頓確立的萬(wàn)有 引力定律和運(yùn)動(dòng)三大定律成為經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志 經(jīng)典力學(xué)最顯著的特征之一就是注重實(shí)驗(yàn) 經(jīng)典力學(xué)最顯著的特征之一就是注重實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)一步揭示客觀現(xiàn)象和過(guò)程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系 并由此 得出重要的結(jié)論 另一個(gè)顯著特征是它的數(shù)學(xué)化另一個(gè)顯著特征是它的數(shù)學(xué)化 這種數(shù)學(xué)化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系 自然的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu) 是近代科學(xué)的先驅(qū)們深信不疑的真理 意義 意義 經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成 經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成 促進(jìn)了天文學(xué)發(fā)展 根據(jù)牛頓力學(xué)體系 人們發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星 促進(jìn)了天文學(xué)發(fā)展 根據(jù)牛頓力學(xué)體系 人們發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星 備課資料備課資料 天王星和海王星的發(fā)現(xiàn)天王星和海王星的發(fā)現(xiàn) 18 世紀(jì)以前 人們都以為土星就是太陽(yáng)系的邊界 隨著觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步 人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)系的認(rèn)識(shí)有了突破 1781 年 英國(guó)天文學(xué)家赫舍爾在用望遠(yuǎn)鏡觀察天空時(shí) 發(fā)現(xiàn)在土星之外的金牛座群星中有一顆既不像恒星又不是彗 星的星星 后來(lái)英國(guó)天文學(xué)家麥斯克雷弄清楚了它是一顆前所未知的行星 新行星以希臘神話(huà)中的薩都恩神 土星以此命名 的父親 天神烏蘭納斯來(lái)命名新行星 中文譯為天王星 其后人們按照當(dāng)時(shí)的觀測(cè)編制了天 王星的運(yùn)行表 但到了 1830 年 人們發(fā)現(xiàn)它的實(shí)際運(yùn)行情況與運(yùn)行表所推算的數(shù)值存在著明顯的差別 根據(jù)萬(wàn) 有引力理論 這種 越軌 現(xiàn)象使天文學(xué)家們考慮到在它的附近可能有一顆未知的行星干擾著它的運(yùn)動(dòng) 根據(jù) 萬(wàn)有引力定律 人們可以從天王星的行為中推算出這顆未知行星的位置 1845 年 10 月 英國(guó)劍橋大學(xué)學(xué)生亞當(dāng) 斯首先得出了計(jì)算結(jié)果 但未被引起重視 1846 年 8 月 法國(guó)天文學(xué)家勒維烈經(jīng)過(guò)自己的計(jì)算 公布了這顆未 知行星的軌道參數(shù) 三個(gè)多星期后 德國(guó)天文學(xué)家加勒根據(jù)勒維烈計(jì)算的數(shù)據(jù)果真找到了這顆行星 這就是海 王星 海王星的發(fā)現(xiàn)是牛頓力學(xué)在天文學(xué)運(yùn)用上的偉大勝利 它標(biāo)志著天體力學(xué)已趨于成熟 促進(jìn)了光學(xué) 電磁學(xué)等與力學(xué)的統(tǒng)一 推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展 促進(jìn)了光學(xué) 電磁學(xué)等與力學(xué)的統(tǒng)一 推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展 促進(jìn)了資本主義的兩次科技革命的出現(xiàn)和發(fā)展 促進(jìn)了資本主義的兩次科技革命的出現(xiàn)和發(fā)展 二 愛(ài)恩斯坦創(chuàng)立相對(duì)論 二 愛(ài)恩斯坦創(chuàng)立相對(duì)論 1 1 歷史背景 歷史背景 1 1 1919 世紀(jì)科學(xué)得到了飛速發(fā)展 世紀(jì)科學(xué)得到了飛速發(fā)展 19 世紀(jì)末 物理學(xué)界連續(xù)發(fā)生了三個(gè)重大事件 這就是 X 射線(xiàn) 放射性和電子的發(fā)現(xiàn) 這三大發(fā)現(xiàn)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)使得原子不可分 不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動(dòng)搖 物理學(xué)家們?cè)J(rèn)為的似乎已經(jīng)基本上 完成了的經(jīng)典物理學(xué)體系 從根本上出現(xiàn)了動(dòng)搖 這就是所謂的 物理學(xué)危機(jī) 經(jīng)典物理學(xué)所研究的是人們 日常生活中易于理解的宏觀世界 三大發(fā)現(xiàn)所揭示的卻是人們沒(méi)有直接經(jīng)驗(yàn)的微觀現(xiàn)象 這表明人們對(duì)物質(zhì)世 界的認(rèn)識(shí)已經(jīng)深入了一個(gè)層次 物理學(xué)的 危機(jī) 沒(méi)有嚇倒大多數(shù)物理學(xué)家 他們繼續(xù)向前探索 于是產(chǎn)生了 以量子論和相對(duì)論的建立為標(biāo)志的物理學(xué)革命 物理學(xué)從此開(kāi)辟了新的天地 2 2 經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象 經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象 經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為 時(shí)間和空間與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān) 存在著絕對(duì)的靜止和絕對(duì)的時(shí)間 這與人們的一般看法一致 但 到了 19 世紀(jì) 經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋研究中遇到的一些新問(wèn)題 面臨著挑戰(zhàn) 英國(guó)著名物理學(xué)家開(kāi)爾文在一篇瞻望 20 世紀(jì)物理學(xué)的文章中 就曾談到 在已經(jīng)基本建成的科學(xué)大廈中 后 輩物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了 然而 正當(dāng)物理學(xué)界沉浸在滿(mǎn)足的歡樂(lè)之中的時(shí)候 從實(shí)驗(yàn) 上陸續(xù)出現(xiàn)了一系列重大發(fā)現(xiàn) 如固體比熱 黑體輻射 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu) cdots cdots 這些新現(xiàn)象都涉及 物質(zhì)內(nèi)部的微觀過(guò)程 用已經(jīng)建立起來(lái)的經(jīng)典理論進(jìn)行解釋顯得無(wú)能為力 特別是關(guān)于黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 運(yùn)用經(jīng)典理論得出的瑞利 金斯公式 雖然在低頻部分與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得比較好 但是 隨著頻率的增加 輻射能量單調(diào)地增加 在高頻部分趨于無(wú)限大 即在紫色一端發(fā)散 這一情況被埃倫菲斯特稱(chēng)為 紫外災(zāi)難 對(duì)邁克爾遜 莫雷實(shí)驗(yàn)所得出的 零結(jié)果 更是令人費(fèi)解 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 根本不存在 以太漂移 這引 起了物理學(xué)家的震驚 反映出經(jīng)典物理學(xué)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn) 這兩件事被當(dāng)時(shí)物理學(xué)界的權(quán)威稱(chēng)為 在物理學(xué) 晴朗的天空的遠(yuǎn)處還有兩朵小小的 令人不安的烏云 然而就是這兩朵小小的烏云 給物理學(xué)帶來(lái)了一場(chǎng)深 刻的革命 2 2 相對(duì)論的提出及主要內(nèi)容 相對(duì)論的提出及主要內(nèi)容 1 1 提出 提出 1905 年剛剛得到博士學(xué)位的愛(ài)因斯坦發(fā)表的一篇題為 論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué) 的文章 提出了著名的 相對(duì)論 引發(fā)了二十世紀(jì)物理學(xué)的另一場(chǎng)革命 愛(ài)恩斯坦愛(ài)恩斯坦 1879 1955 生于德國(guó)烏爾姆鎮(zhèn) 1900 年畢業(yè)于蘇黎世理工學(xué)院 畢業(yè)后靠臨時(shí)教書(shū)維持生活 1902 年 6 月開(kāi)始任職于伯爾尼瑞士專(zhuān)利局 1905 年在蘇黎世大學(xué)完成學(xué)位論文 分子大小的新測(cè)定方法 獲 博士學(xué)位 在隨后的幾個(gè)月中又相繼在德國(guó) 物理學(xué)雜志 上發(fā)表了四篇重要論文 1909 年任蘇黎世大學(xué)理論 物理學(xué)副教授 1911 年任布拉格德國(guó)大學(xué)理論物理教授 1912 年回母校蘇黎世理工學(xué)院執(zhí)教 1914 年任德國(guó)威 廉皇家物理研究所所長(zhǎng)兼柏林大學(xué)教授 1933 年因遭德國(guó)法西斯迫害前往美國(guó) 應(yīng)聘為普林斯頓高級(jí)研究院教 授 后入美國(guó)籍 1955 年 4 月 18 日在普林斯頓逝世 1905 1907 年 愛(ài)因斯坦在物理學(xué)的三個(gè)不同領(lǐng)域取得了開(kāi)創(chuàng)性的成果 第一項(xiàng)工作是在分子運(yùn)動(dòng)理論方面 1905 他用力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的方法研究懸浮粒子在流體中的運(yùn)動(dòng) 在理論上說(shuō)明了布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原 因 并從懸浮粒子位移的平均值推算出單位體積中流體的分子數(shù)目 這一理論上的預(yù)見(jiàn)于 1908 年被法國(guó)物理學(xué) 家 J B 佩蘭的實(shí)驗(yàn)所證實(shí) 愛(ài)因斯坦的第二項(xiàng)工作對(duì)發(fā)展量子論起了推動(dòng)作用 他認(rèn)為光束的能量在輻射 傳播和吸收過(guò)程中都具有量子 性 從而完滿(mǎn)地解釋了光電效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律 同時(shí) 他還把量子說(shuō)同波動(dòng)說(shuō)并列起來(lái) 第一次揭示了光具有 波 粒二象性 為后來(lái) L V 德布羅意提出物質(zhì)波理論和 E 薛定諤發(fā)現(xiàn)波動(dòng)方程以及隨后的量子力學(xué)的建立開(kāi)辟了 道路 為此 愛(ài)因斯坦獲得 1921 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 1906 年 他用量子論假設(shè)說(shuō)明了固體比熱對(duì)溫度的依賴(lài)關(guān) 系 1916 年 他從 N 玻爾的量子躍遷概念導(dǎo)出黑體輻射譜 提出了受激輻射概念 作為他終生事業(yè)標(biāo)志的相對(duì)論 1905 年 他發(fā)表了題為 論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué) 的論文 建立了狹義相對(duì)論 這 一理論把經(jīng)典力學(xué)作為低速時(shí)的特殊情況包括在內(nèi) 揭示了作為物質(zhì)存在形式的空間和時(shí)間在本質(zhì)上的統(tǒng)一性 力學(xué)運(yùn)動(dòng)和電磁運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的統(tǒng)一性 他還導(dǎo)出相對(duì)論最重要的結(jié)果之一 質(zhì)能的相當(dāng)性 1915 年 愛(ài) 因斯坦從引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量的等效性出發(fā) 建立了廣義相對(duì)論 1917 年 他發(fā)表宇宙學(xué)的開(kāi)創(chuàng)性文獻(xiàn) 根據(jù) 廣義相對(duì)論對(duì)宇宙學(xué)所作的考察 提出了宇宙有限無(wú)邊的假說(shuō) 愛(ài)因斯坦晚年致力于統(tǒng)一場(chǎng)論的研究 2 2 內(nèi)容 相對(duì)論包含狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論 內(nèi)容 相對(duì)論包含狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論 狹義相對(duì)論認(rèn)為 物體運(yùn)動(dòng)時(shí) 質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大而增加 同時(shí) 空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)的狹義相對(duì)論認(rèn)為 物體運(yùn)動(dòng)時(shí) 質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大而增加 同時(shí) 空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)的 變化而變化 即會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng) 變化而變化 即會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng) 廣義相對(duì)論認(rèn)為 空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況 也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài) 廣義相對(duì)論認(rèn)為 空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況 也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài) 狹義相對(duì)論 狹義相對(duì)論 1905 年 6 月 愛(ài)因斯坦完成題為 論運(yùn)動(dòng)媒質(zhì)的電動(dòng)力學(xué) 的論文 提出了狹義相對(duì)論 此后 愛(ài)因斯坦又連續(xù)發(fā)表幾篇論文 建立起狹義相對(duì)論的全部框架 愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論是建立在兩個(gè)基本假設(shè)基礎(chǔ)之上的 第一個(gè)假設(shè)是相對(duì)性原理 即物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變 與選擇任何一個(gè)參照系無(wú)關(guān) 第二個(gè)假設(shè)是光速不變?cè)?即對(duì)任何一個(gè)參照系而言 光速都是相同的 從兩 個(gè)基本假設(shè)出發(fā) 愛(ài)因斯坦得出如下新的結(jié)論 1 運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度縮短 2 運(yùn)動(dòng)著的時(shí)鐘要 變慢 3 任何物體的運(yùn)動(dòng)速度都不可能超過(guò)光速 4 同時(shí)性是相對(duì)的 在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的事情 在另一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的慣性系中測(cè)量便不是同時(shí)發(fā)生的 5 如果物質(zhì)速度比光速小得多 相對(duì)論力學(xué)就變?yōu)榕ｎD 力學(xué) 比起牛頓力學(xué)來(lái) 相對(duì)論力學(xué)具有更普遍的意義 6 物體的能量等于物體的慣性質(zhì)量乘以光速的平方 愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論 在我們的日常生活中是很難理解的 因?yàn)槲覀內(nèi)粘＝佑|的都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速的運(yùn)動(dòng) 根本無(wú)法察覺(jué)到愛(ài)因斯坦相對(duì)論所描述的相對(duì)論效應(yīng) 長(zhǎng)度變短 時(shí)鐘變慢 但如果接近光速的運(yùn)動(dòng)能變成現(xiàn) 實(shí)的話(huà) 一個(gè)以這樣速度運(yùn)動(dòng)的人 在另一個(gè)靜止的觀察者看來(lái)就可能只是一條線(xiàn) 另外還會(huì)出現(xiàn)這樣的景象 一個(gè)人坐上光子火箭 以接近光速的高速度去作星際航行 一年后他回來(lái)了 發(fā)現(xiàn)兒子已經(jīng)是白發(fā)蒼蒼的老人 而自己還是那樣年輕 中國(guó)古代傳說(shuō)中的 天上方一日 人間已一年 就可用相對(duì)論得到解釋 廣義相對(duì)論 廣義相對(duì)論 1915 年 愛(ài)因斯坦完成了創(chuàng)立廣義相對(duì)論的工作 并于 1916 年寫(xiě)成總結(jié)性論文 廣義相對(duì)論的基 礎(chǔ) 這篇論文的發(fā)表宣告了廣義相對(duì)論的誕生 廣義相對(duì)論實(shí)際上是關(guān)于空間 時(shí)間與萬(wàn)有引力關(guān)系的理論 它指出空間 時(shí)間不可能離開(kāi)物質(zhì)而獨(dú)立存在 空間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布 狹義相對(duì)論已指出時(shí)間 空間是一個(gè)整體 即四維時(shí)空 廣義相對(duì)論進(jìn) 一步指出 物質(zhì)的存在會(huì)使四維時(shí)空發(fā)生彎曲 萬(wàn)有引力并不是真正的力 而是時(shí)空彎曲的表現(xiàn) 如果物質(zhì)消 失 時(shí)空就回到平直狀態(tài) 廣義相對(duì)論認(rèn)為 質(zhì)點(diǎn)在萬(wàn)有引力作用下的運(yùn)動(dòng) 如地球上的自由落體 行星圍繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)等 是彎曲時(shí)空 中的自由運(yùn)動(dòng) 慣性運(yùn)動(dòng) 它們?cè)跁r(shí)空中描出的曲線(xiàn) 雖然不是直線(xiàn) 卻是直線(xiàn)在彎曲時(shí)空中的推廣 短 程線(xiàn) 即兩點(diǎn)之間的最短線(xiàn) 當(dāng)時(shí)空恢復(fù)平直時(shí) 短程線(xiàn)就成為通常的直線(xiàn) 可以打這樣一個(gè)比方來(lái)說(shuō)明時(shí)空彎曲 假如四個(gè)人各拉緊床單的一個(gè)角 床單這個(gè)二維空間就是平的 放一個(gè) 小玻璃球在上面 如果不去推它 它就會(huì)保持靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變 假設(shè)床單是足夠光滑的 微小的 摩擦力忽略不計(jì) 如果在床單中央放一個(gè)鉛球 床單就會(huì)凹下去 這個(gè)二維空間就彎曲了 這時(shí) 如果再放 置一個(gè)小玻璃球 它就會(huì)滾向中央的大球 按照牛頓的觀點(diǎn) 這是由于大球用 萬(wàn)有引力 吸引小球 按照愛(ài) 因斯坦的觀點(diǎn) 則是由于大球的存在使空間彎曲了 并不存在什么 引力 小球落向大球乃是彎曲空間中的 自由 慣性 運(yùn)動(dòng) 當(dāng)然 上面這個(gè)比喻 說(shuō)的只是 空間 彎曲 而廣義相對(duì)論說(shuō)的則是四維 時(shí)空 的彎曲 太陽(yáng)的存在使四 維時(shí)空彎曲了 行星繞日運(yùn)動(dòng) 就是在彎曲時(shí)空中的慣性運(yùn)動(dòng) 行星軌道是四維時(shí)空中的短程線(xiàn) 根本就不存 在什么萬(wàn)有引力 廣義相對(duì)論指出 在引力場(chǎng)的區(qū)域 空間的性質(zhì)不再服從歐幾里德幾何 而是遵循非歐幾何 并得出結(jié)論 現(xiàn) 實(shí)的物質(zhì)空間不是平直的歐幾里德空間 而是彎曲的黎曼空間 即三角形三個(gè)內(nèi)角之和大于 180 度 曲率為正 的空間 它的彎曲度取決于物質(zhì)在空間的分布情況 物質(zhì)密度大的地方 引力場(chǎng)的強(qiáng)度也大 空間彎得也厲 害 時(shí)間也要相應(yīng)地變慢 愛(ài)因斯坦為了證明廣義相對(duì)論思想的正確性 他作出了三個(gè)預(yù)言 第一 水星近日點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) 自 1859 年發(fā)現(xiàn)水星近日點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)以來(lái) 有每百年 43 秒的變動(dòng)是用牛頓力學(xué)無(wú)法解 釋的 曾有人懷疑這是由一顆未發(fā)現(xiàn)的星引起的 但天文觀測(cè)一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這顆星 愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論 通 過(guò)理論計(jì)算說(shuō)明 太陽(yáng)引力使空間彎曲 水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)每百年就應(yīng)有 43 秒的剩余值 第二 光譜線(xiàn)的引力紅移 即在強(qiáng)引力場(chǎng)中 光譜應(yīng)向紅端移動(dòng) 這一結(jié)論后來(lái)被天文觀測(cè)所證實(shí) 第三 引力場(chǎng)使光線(xiàn)偏轉(zhuǎn) 愛(ài)因斯坦預(yù)言 光線(xiàn)經(jīng)過(guò)太陽(yáng)表面 將會(huì)發(fā)生 1 75 秒的偏轉(zhuǎn) 1919 年 5 月 29 日發(fā) 生日全食 在英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓的建議下 英國(guó)皇家學(xué)會(huì)組織了兩路觀測(cè)人馬 分赴巴西北部的索布拉爾和 西非的普林西比島 拍攝了日全食時(shí)在太陽(yáng)周?chē)吹降暮阈钦掌?愛(ài)丁頓把這些照片和半年后的夜晚拍攝的天 空同一位置的照片進(jìn)行細(xì)致的對(duì)照 最終結(jié)論是 星光在太陽(yáng)附近的確發(fā)生了偏轉(zhuǎn) 并且數(shù)值與愛(ài)因斯坦的預(yù) 言極為接近 這結(jié)果一公布 立即轟動(dòng)了世界 人們開(kāi)始把愛(ài)因斯坦與牛頓相提并論 合作探究合作探究 狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的區(qū)別狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的區(qū)別 提示 提示 狹義相對(duì)論討論的是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的參照系 慣系參照系 之間的物理定律 廣義相對(duì)論則推廣到具有 加速度的參照系中 非慣性系 并在等效原理的假設(shè)下 廣泛應(yīng)用于引力場(chǎng)中 相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱 奠定了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué) 不適用于高速運(yùn)動(dòng)的物 體和微觀領(lǐng)域 相對(duì)論解決了高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 量子力學(xué)解決了微觀亞原子條件下的問(wèn)題 相對(duì)論顛覆了人類(lèi)對(duì) 宇宙和自然的 常識(shí)性 觀念 提出了 時(shí)間和空間的相對(duì)性 四維時(shí)空 彎曲空間 等全新的概念 狹義相對(duì)論最著名的推論是質(zhì)能公式 它可以用來(lái)計(jì)算核反應(yīng)過(guò)程中所釋放的能量 并導(dǎo)致了原子彈的誕生 而廣義相對(duì)論所預(yù)言的引力透鏡和黑洞 也相繼被天文觀測(cè)所證實(shí) 3 3 意義 意義 1 相對(duì)論的提出是物理學(xué)思想的一次重大革命 它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空論 從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)相對(duì)論的提出是物理學(xué)思想的一次重大革命 它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空論 從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng) 驗(yàn)建立起來(lái)的時(shí)空觀 深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性 驗(yàn)建立起來(lái)的時(shí)空觀 深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性 即 揭示了時(shí)空的可變性 時(shí)空變化的聯(lián)系性 樹(shù)立了新的時(shí)空觀 運(yùn)動(dòng)觀 物質(zhì)觀 這一理論被后人譽(yù)為 20 世紀(jì)人類(lèi)思想史上最偉大的成就之一 2 愛(ài)因斯坦的相對(duì)論也發(fā)展了牛頓力學(xué) 將牛頓力學(xué)概括在相對(duì)論力學(xué)之中 推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高發(fā)展了牛頓力學(xué) 將牛頓力學(xué)概括在相對(duì)論力學(xué)之中 推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高 度 度 三 量子論的誕生與發(fā)展 三 量子論的誕生與發(fā)展 1 1 誕生的背景 誕生的背景 1 1 1919 世紀(jì)末世紀(jì)末 2020 世紀(jì)初 電子和放射性的發(fā)現(xiàn) 打開(kāi)了原子的大門(mén) 使人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部 世紀(jì)初 電子和放射性的發(fā)現(xiàn) 打開(kāi)了原子的大門(mén) 使人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部 2 2 大量的實(shí)驗(yàn)表明 微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述 量子論在這種背景下誕生 大量的實(shí)驗(yàn)表明 微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述 量子論在這種背景下誕生 2 2 量子論的誕生 發(fā)展和量子力學(xué) 量子論的誕生 發(fā)展和量子力學(xué) 1 1 誕生 誕生 19001900 年 德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出量子假說(shuō) 宣告了量子論的誕生 年 德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出量子假說(shuō) 宣告了量子論的誕生 普朗克 1858 4 23 1947 10 3 德國(guó)物理學(xué)家 量子物理學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者和奠基人 1918 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲 得者 普朗克在慕尼黑度過(guò)了少年時(shí)期 1874 年入慕尼黑大學(xué) 1879 年普朗克在慕尼黑大學(xué)得博士學(xué)位后 先 后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教 1888 年基爾霍夫逝世后 柏林大學(xué)任命他為基爾霍夫的繼任人 先任副教授 1892 年后任教授 和理論物理學(xué)研究所主任 他一生發(fā)表了 215 篇研究論文和 7 部著作 其中包括 1959 年所著 的 物理學(xué)中的哲學(xué) 一書(shū) 在普朗克誕辰 80 周年的慶祝會(huì)上 人們 贈(zèng)給 他一個(gè)小行星 并命名為 普朗 克行星 普朗克的偉大成就 就是創(chuàng)立了量子理論 這是物理學(xué)史上的一次巨大變革 從此結(jié)束了經(jīng)典物理學(xué)一統(tǒng)天下 的局面 1900 年 普朗克拋棄了能量是連續(xù)的傳統(tǒng)經(jīng)典物理觀念 導(dǎo)出了與實(shí)驗(yàn)完全符合的黑體輻射經(jīng)驗(yàn)公式 在理論上導(dǎo)出這個(gè)公式 必須假設(shè)物質(zhì)輻射的能量是不連續(xù)的 只能是某一個(gè)最小能量的整數(shù)倍 普朗克把這 一最小能量單位稱(chēng)為 能量子 普朗克的假設(shè)解決了黑體輻射的理論困難 普朗克還進(jìn)一步提出了能量子與 頻率成正比的觀點(diǎn) 并引入了普朗克常數(shù) h 量子理論現(xiàn)已成為現(xiàn)代里論和實(shí)驗(yàn)的不可缺少的基本理論 普朗克 由于創(chuàng)立了量子理論而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 2 發(fā)展 愛(ài)因斯坦利用量子論成功地解釋了光電效應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象及光的本質(zhì) 進(jìn)一步推動(dòng)了量子論的發(fā)展 愛(ài)因斯坦利用量子論成功地解釋了光電效應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象及光的本質(zhì) 進(jìn)一步推動(dòng)了量子論的發(fā)展 丹麥物理學(xué)家玻爾把量子論用于原子結(jié)構(gòu)的研究 創(chuàng)立了原子結(jié)構(gòu)的理論 丹麥物理學(xué)家玻爾把量子論用于原子結(jié)構(gòu)的研究 創(chuàng)立了原子結(jié)構(gòu)的理論 經(jīng)過(guò)這些科學(xué)家的共同努力 到經(jīng)過(guò)這些科學(xué)家的共同努力 到 19251925 年左右量子力學(xué)最終建立 量子力學(xué)是研究微觀世界粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科年左右量子力學(xué)最終建立 量子力學(xué)是研究微觀世界粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科 學(xué) 學(xué) 量子力學(xué) Quantum Mechanics 是研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理學(xué)分支學(xué)科 它主要研究原子 分子 凝聚態(tài) 物質(zhì) 以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu) 性質(zhì)的基礎(chǔ)理論 它與相對(duì)論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ) 量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的差別首先表現(xiàn)在對(duì)粒子的狀態(tài)和力學(xué)量的描述及其變化規(guī)律上 在量子力學(xué)中 粒子的 狀態(tài)用波函數(shù)描述 它是坐標(biāo)和時(shí)間的復(fù)函數(shù) 為了描寫(xiě)微觀粒子狀態(tài)隨時(shí)間變化的規(guī)律 就需要找出波函數(shù) 所滿(mǎn)足的運(yùn)動(dòng)方程 這個(gè)方程是薛定諤在 1926 年首先找到的 被稱(chēng)為薛定諤方程 量子力學(xué)和狹義相對(duì)論的結(jié)合產(chǎn)生了相對(duì)論量子力學(xué) 經(jīng)狄拉克 海森伯 又稱(chēng)海森堡 下同 和