厦门大学大学物理绪论

绪论欢迎大家进入物理世界物理学的研究对象物理学的研究方法教学的基本要求大家的建议物理学的研究对象—宇宙(一)勇气号于2003年六月升空“勇气”号和“机遇”号分别于2004年1月3日和1月24日在火星不同区域着陆机遇号传回照片火星－－人类的第二家园？勇气号找到水存在的证据机遇号证实远古海洋“卡西尼”号土星探测器进入土星轨道效果图(NASA图片)美航空航天局(NASA)和欧空局(ESA)合作研究的“卡西尼—惠更斯”土星探测器经过6年半35.2亿公里的飞行，2004年7月1日成功进入了土星轨道。并且向地球传回了几组照片。美丽的土星及土星环X光照片距土星150多万公里以外使用滤镜拍摄Titan－－土星的月亮(卫6）理想与现实让科学家兴奋的土星环照片真实的Titan中国人的光荣与梦想神舟系列飞船探索宇宙的代价2003年2月1号，哥伦比亚号返航时坠毁ABWhichisapictureoftheMilkyWay?AiswhatweseefromEarthinsidetheMilkyWaywhileBiswhattheMilkyWay“might”looklikeifwewerefarawaylookingbackatourowngalaxyfromsomeothergalaxy.WhatisaGalaxy?200,000light-yearsGalaxy：amassivecollectionofstars,gas,anddustkepttogetherbygravitySun’sStellarRegion太阳系在银河系中不过是沧海一栗，银河系在宇宙中仅为天地之一落叶WhatisaGalaxy?Ifoursolarsystemwasonlythesizeofacellinthehumanbody,ourgalaxywouldstillmeasureoveronemileacross.宇宙从哪里来?又向何处去?上帝创世说与盘古开天地老子:天下万物生于有,有生于无道生一,一生二,二生三,三生万物霍金:宇宙存在起始点,而且有生于无EdwinHubbleatMt.WilsonHubbleguidingtheHooker100inchtelescopein1923.TheHooker100inchtelescopeatopMt.WilsonnearPasadena,CA.Itwasthelargesttelescopeintheworldfrom1917-1947.Hubble’sobservationsatthe100inchduringthe1920’sledhimtotheconclusionthattheuniverseisexpanding,andthatanobject’srecessionvelocityisproportionaltoitsdistancefromtheobserver.UsingtheDopplerEffecttoMeasureVelocityBlueshiftRedshiftCalciumMagnesiumSodiumGalaxySpectrumStellarSpectrumSpectraofanearbystarandadistantgalaxyStarisnearby,approximatelyatrestGalaxyisdistant,travelingawayfromusat12,000km/sGalaxySpectroscopy大爆炸宇宙学1940sGamov和Alpher首先提出宇宙起源于约150亿年前一次猛烈的巨大爆炸。宇宙的爆炸是空间的膨胀，物质则随着空间膨胀（宇宙是无中心的）。随着宇宙膨胀和温度降低，构成物质的原初元素相继形成。GeorgeGamovPossibleFatesoftheUniverse物理学的研究对象—物质(二)物质是无限可分的吗?什么是场物质?微电子学\光电子学介观物理与纳电子学J.J.Thomson’sPlumPuddingModeloftheAtom(1897)Heproposedthattheelectronsareembeddedinapositivelycharged‘pudding’TheNobelPrizeinPhysics1906JosephJohnThomsonUnitedKingdomUniversityofCambridgeCambridge,UnitedKingdomb.1856d.1940inrecognitionofthegreatmeritsofhistheoreticalandexperimentalinvestigationsontheconductionofelectricitybygasesAlphaScatteringRutherford’sDiscoveryoftheAtomicNucleus(1911)Hefoundthat,onceinawhile,thea-particleswerescatteredbackwardsbythetargetSolarSystemModeloftheAtomTheatomconsistsofelectronsorbitingaroundsmallbutdensecentralnucleusLordErnestRutherford1908诺贝尔化学奖Bohr’sModeloftheHydrogenAtom(1913)HeproposedthatonlycertainorbitsfortheelectronareallowedBohr’sEmpiricalExplanationElectronscanonlytakediscreteenergies(energyisrelatedtoradiusoftheorbit)ElectronscanjumpbetweendifferentorbitsduetotheabsorptionoremissionofphotonsDarklinesintheabsorptionspectraareduetophotonsbeingabsorbedBrightlinesintheemissionspectraareduetophotonsbeingemittedTheNobelPrizeinPhysics1922CopenhagenUniversityCopenhagen,DenmarkNielsHenrikDavidBohrb.1885d.1962forhisservicesintheinvestigationofthestructureofatomsandoftheradiationemanatingfromthemTheNobelPrizeinPhysics1935forthediscoveryoftheneutronJamesChadwickUnitedKingdomLiverpoolUniversityLiverpool,UnitedKingdomb.1891d.1974TheNobelPrizeinPhysics1990fortheirpioneeringinvestigationsconcerningdeepinelasticscatteringofelectronsonprotonsandboundneutrons,whichhavebeenofessentialimportanceforthedevelopmentofthequarkmodelinparticlephysicsJeromeI.FriedmanHenryW.KendallRichardE.Taylor物质是无限可分的吗---“毛子”我们为什么要研究基本粒子?介观物理学与单原子操做ironatomsonacoppersurfaceTheScanningTunnelingMicroscopeTheNobelPrizeinPhysics1986fortheirdesignofthescanningtunnelingmicroscope什么是场物质ThemostfamousphotographThisisoneofthemostfamousimagesinphotographichistoryandpropelledhimwithintwomoreweeksintoaninternationalcelebrity.ThemedicalimplicationswereimmediatelyrealisedandthefirstimagesoffracturedboneswerebeingmadebyJanuary1896eventhoughnoneyetknewwhatthemysteryrayswere.TheNobelPrizeinPhysics1901磁场的应用（MRI）TheNobelPrizeinPhysics2003物理学的研究对象—运动(三)运动的四种形式:物理(化学)运动生物运动思维运动社会运动物理运动的分类:(低高速)机械运动;分子热运动;电磁运动;原子及原子核内部运动机械运动分子热运动Bose-Einsteincondensate(BEC)NobelPrizeinPhysicsin2001电磁运动（Maxwell方程组）原子及原子核内部运动FusionPowerstheSunandOtherStars伦琴与X射线谁真的理解运动??？教学的基本要求建立正确的物理概念时间?空间?质量?……掌握基本的物理理论力学\热学\电磁学\光学体会物理学的学习方法理论与实验\继承与创新\相对与绝对适当了解物理学前沿纳米科学\半导体技术\激光技术\超导技术\……绝对时空观与相对时空观时间是绝对的均匀的吗?空间是弯曲的吗?质量与运动无关吗?HowdidEinsteinarriveatthespecialtheoryofrelativity?过去与未来弯曲时空与黑洞Lecture8:WarpedSpacebackClassicalPhysicsTimelineModernPhysicsTimelineModernPhysicsOutlineSpecialandGeneralRelativitySpaceandtime,thenatureoflight,E=mc2,matterandanti-matter,curvedspace-time,thebigbang,blackholesandwormholes,usesofrelativityinthemodernworldQuantumPhysicsWave-particleduality,theuncertaintyprinciple,probabilitywaves,atomsandnuclei,technologicalapplications,unificationofforcesBACK物理学本质上是实验科学永远没有实验支持的物理理论是无意义的理论的指导作用对物理学发展的影响理论家与实验家物理规律的相对性与绝对性相对性的存在---例一未来的证明---例二继承与创新TychoBrahe,1546-1601SirIsaacNewton,1643-1727NicolausCopernicus,1473-1543ClaudiusPtolemy,85-165JohannesKepler,1571-1630GalileoGalilei,1564-1642Newtonsaidhestoodontheshouldersofthesegiants;thelastoneisGalileo.EgyptMaxwell的继承创新是科学研究的灵魂想象力比知识更重要“IwassittinginachairinthepatentofficeatBernwhenallofasuddenathoughtoccurredtome:Ifapersonfallsfreelyhewillnotfeelhiso