《南京理工大學(xué)物理學(xué)》課件

《南京理工大學(xué)物理學(xué)》PPT課件本課件旨在為南京理工大學(xué)物理學(xué)專業(yè)學(xué)生提供一個(gè)系統(tǒng)、完整的物理學(xué)知識(shí)框架，涵蓋從物質(zhì)的基本組成到量子力學(xué)等重要物理概念和理論。第1章物質(zhì)的基本組成物質(zhì)的組成物質(zhì)是由原子組成的，原子是物質(zhì)的最小單元，是化學(xué)反應(yīng)的基本單元。原子結(jié)構(gòu)原子由原子核和核外電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成。原子結(jié)構(gòu)質(zhì)子帶正電荷，決定元素種類。中子不帶電荷，決定元素的同位素。電子帶負(fù)電荷，決定元素的化學(xué)性質(zhì)。原子模型的發(fā)展1道爾頓原子模型1803年，道爾頓提出原子模型，認(rèn)為原子是不可分割的實(shí)心球體。2湯姆遜原子模型1904年，湯姆遜提出原子模型，認(rèn)為原子是一個(gè)帶正電荷的球體，電子均勻分布在球體內(nèi)。3盧瑟福原子模型1911年，盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出原子模型，認(rèn)為原子中心有一個(gè)帶正電荷的原子核，電子繞原子核運(yùn)動(dòng)。4玻爾原子模型1913年，玻爾提出原子模型，認(rèn)為電子只能在特定的軌道上運(yùn)動(dòng)，并提出了電子躍遷的概念。5現(xiàn)代量子力學(xué)模型20世紀(jì)20年代，量子力學(xué)模型問世，它用概率描述電子在原子中的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。量子論的誕生1黑體輻射普朗克提出能量量子化的概念，為量子力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。2光電效應(yīng)愛因斯坦解釋了光電效應(yīng)，證實(shí)了光的波粒二象性。3原子光譜玻爾解釋了氫原子光譜，提出了電子躍遷的概念。4量子力學(xué)量子力學(xué)模型問世，它用概率描述電子在原子中的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。第2章力學(xué)基礎(chǔ)經(jīng)典力學(xué)研究宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括牛頓力學(xué)、拉格朗日力學(xué)、哈密頓力學(xué)等。量子力學(xué)研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括量子力學(xué)、量子場論等。牛頓力學(xué)牛頓第一定律慣性定律：物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，除非受到外力作用。牛頓第二定律運(yùn)動(dòng)定律：物體的加速度與其所受的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比。牛頓第三定律作用與反作用定律：兩個(gè)物體之間的相互作用力大小相等，方向相反。萬有引力定律任何兩個(gè)物體之間都存在著相互吸引的萬有引力，其大小與兩物體質(zhì)量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。相對論力學(xué)狹義相對論研究物體在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，提出時(shí)間和空間是相對的，光速不變。廣義相對論研究引力本質(zhì)，提出引力是時(shí)空彎曲造成的，是對牛頓萬有引力定律的推廣。第3章熱學(xué)基礎(chǔ)熱量和溫度熱量是能量傳遞的一種方式，溫度是物質(zhì)冷熱程度的標(biāo)志。熱力學(xué)第一定律能量守恒定律，熱量可以轉(zhuǎn)化為功，功也可以轉(zhuǎn)化為熱量。熱力學(xué)第二定律熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，熱力學(xué)過程的方向性。熱力學(xué)第三定律絕對零度不可達(dá)到，熱力學(xué)系統(tǒng)的熵在絕對零度時(shí)為零。熱量和溫度100攝氏度水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸騰時(shí)的溫度為100攝氏度。0攝氏度水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下結(jié)冰時(shí)的溫度為0攝氏度。273.15開爾文熱力學(xué)溫度的單位，絕對零度為零開爾文。熱力學(xué)第一定律1能量守恒能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。2熱量轉(zhuǎn)化為功例如，熱機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。3功轉(zhuǎn)化為熱量例如，摩擦生熱。熱力學(xué)第二定律熱量傳遞方向熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。熵增原理一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵總是隨著時(shí)間的推移而增加，直到達(dá)到平衡狀態(tài)。第4章電磁學(xué)基礎(chǔ)靜電場庫侖定律兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用力大小與它們電荷量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度是描述電場強(qiáng)弱的物理量，定義為單位正電荷在電場中受到的力。電勢電勢是描述電場中某一點(diǎn)的電勢能大小，單位為伏特。電流與電路電流電流是指電荷在導(dǎo)體中定向移動(dòng)的現(xiàn)象，其大小用電流強(qiáng)度表示。電壓電壓是指電路中兩點(diǎn)之間電勢差，是驅(qū)動(dòng)電流運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。電阻電阻是指導(dǎo)體對電流的阻礙作用，其大小由導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積等因素決定。歐姆定律在一定的溫度下，導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度與其兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比。電磁感應(yīng)1法拉第電磁感應(yīng)定律變化的磁場會(huì)產(chǎn)生電場，這個(gè)電場會(huì)使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流。2楞次定律感應(yīng)電流的方向總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化。3應(yīng)用發(fā)電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備。第5章光學(xué)基礎(chǔ)光的本質(zhì)光既有波動(dòng)性又有粒子性，具有波粒二象性。光的干涉與衍射光的波動(dòng)性可以解釋光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象。光的色散與吸收光的波動(dòng)性可以解釋光的色散現(xiàn)象和吸收現(xiàn)象。光波的性質(zhì)3*10^8光速光在真空中傳播速度為3×10^8米/秒。400-700可見光范圍人類肉眼可見的光波波長范圍約為400-700納米。光的干涉與衍射1干涉當(dāng)兩束相干光波相遇時(shí)，會(huì)在疊加區(qū)域產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。2衍射當(dāng)光波遇到障礙物或孔徑時(shí)，會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象。光的色散與吸收色散白光通過棱鏡后，會(huì)被分解成不同顏色的光。吸收不同物質(zhì)對不同波長的光有不同的吸收特性。第6章量子力學(xué)基礎(chǔ)波粒二象性波動(dòng)性光具有波動(dòng)性，可以發(fā)生干涉、衍射等現(xiàn)象。粒子性光具有粒子性，可以表現(xiàn)出能量量子化的現(xiàn)象。薛定諤方程時(shí)間無關(guān)薛定諤方程描述粒子在靜電場中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。時(shí)間相關(guān)薛定諤方程描述粒子在時(shí)變電磁場中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。波函數(shù)與概率1波函數(shù)描述粒子的狀態(tài)，是描述粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)。2概率密度波函數(shù)的平方表示粒子在某一點(diǎn)出現(xiàn)的概率密度。3不確定性原理粒子的位置和動(dòng)量不可能同時(shí)被精確測量。第7章原子結(jié)構(gòu)氫原子能級結(jié)構(gòu)氫原子能級是分立的，電子只能處于特定的能級上。多電子原子多電子原子中，電子的能級受到其他電子的影響，導(dǎo)致能級發(fā)生分裂。氫原子能級結(jié)構(gòu)1基態(tài)電子處于最低能級，稱為基態(tài)。2,3,4激發(fā)態(tài)電子吸收能量后，躍遷到更高能級，稱為激發(fā)態(tài)。多電子原子1電子排布多電子原子中，電子按照泡利不相容原理和洪特規(guī)則進(jìn)行排布。2能級分裂由于電子間的相互