大学物理学基础.ppt

（物理专题） 2005——世界物理年 爱因斯坦奇迹年 主题：物理学与社会 (4) 质能关系 让物理走进大众 让世界拥抱物理 在三个领域作出了四个有划时代意义的贡献： (1) 光量子论 (2) 分子动理论 (3) 创立狭义相对论 * * 2000年美国工程院选择了二十项二十世纪最伟大的工程 首先是电气化**、汽车*、飞机*、自来水系统、 微电子***、无线电广播和电视 ** 其次是农业机械化*、计算机**、电话**、 空调和冰箱*、高速公路、卫星*、 因特网**、摄影**。 最后是家用电器**，医疗技术**，石油和石油化工， 激光和光纤***，核技术***，高性能材料***， 主要原因：物理学研究对象十分广泛且发展迅速. 第一章 人类社会为什么变化这么快？ —— 物理学改变世界 * * 粒子物理 天体物理 物理学最前沿 研究最小的对象 研究最大的对象 物质结构层次 宇宙演化和起源 粒子标准模型 宇宙标准模型 纳米技术 宏观 介观 微观 宇观 物理学研究对象十分广泛： 1、从虚无到无所不有 2、从简单到复杂 §1.1 物理学在改变着世界 三次工业（技术）革命的物理学基础： 第一次工业革命（17-18世纪） 建立在牛顿力学和热力学发展的基础上 第二次工业革命（19世纪） 建立在电磁理论发展和热力学发展的基础上 第三次工业革命（20世纪） 建立在相对论和量子力学发展的基础上 第一次工业革命使英国成为世界近代文明的中心 到1860年，当时仅占世界人口2%的英国，工业品已占世界总量的45%，还拥有世界出口总额的1/4和进口总额的1/3。 第二次工业革命使美国成为世界经济的霸主 到1890年，美国工业产值跃居世界第一位。1900年，人均收入超过欧洲。1913年，成为世界经济的霸主。 第三次技术革命使全球经济得以迅速发展 到20世纪末，世界GDP达30万亿美元，其中美国占26.6%，人均3万美元。世界财富约达50万亿美元。 每一次科学技术革命不仅提高了劳动生产率，促进了全球化进程。而每一次技术革命都源于物理学的创新成果。 一、物理学加速社会经济的发展 * * 19世纪的物理学把20世纪的人类社会带进了电气化时代 19世纪物理学的主要成就： 1820年，奥斯特 电流的磁效应； 安培定律 1831年，法拉第 电磁感应定律 1888年，赫兹用振荡偶 极子产生电磁波 1862年，麦克斯韦 电磁理论 二、物理学改善人们的生活方式 1926年开始了第一次电视图像的传输； 1928年第一次完成了跨大西洋的图像 无线的传输； 1938年发现硒在光照底下变成良导体， 第一台复印机问世； 1936年又发明了磁带录音； 1937年发明了雷达； 1939年开始调频广播； 1949年用X光分析了盘尼西林的晶体结构； 1958年超声技术开始在医疗中间应用； 1967年家用微波炉上市。 1895年，马可尼、波波夫 发明无线电 * * 相 对 论 狭义相对论 广义相对论 量子力学 （包括量子论） 核能、 核技术 航空、航天 宇宙学 爱因斯坦受激辐射理论（1917） 现代光学 激光技术 信息技术 生物技术 纳米技术 新材料科学 20世纪的高新技术与物理学 物理学 与计算机 物理学 与经济学 所谓物理：观物明理，悟物穷理 §1.2 什么是物理学？ 即：悟理 物理学是研究物质的结构、相互作用和物质基本的、普遍的运动形式及其相互转化规律的科学。 Physics is what physicists do ! 狭义定义： 广义定义： 一、物理学研究的对象和范围 2、空间尺度 （相差 1046） 1026 m（约150亿光年）（宇宙）——10-20 m（夸克） 1、时间尺度 （相差1045 ） 1018 s（150亿年）（宇宙年龄）——10-27 s（硬? 射线周期） 3、速率范围 0（静止）——3?108 m/s（光速） 10-38kg（中微子）—— 2?1030kg（太阳） 4、质量范围 空间标准： 1983年第十七届国际计量大会决定1米=光在真空中1/299792458秒内运行路程的长度。规定c=299 792 458米/秒 时间：表征物质运动的持续性，运动变化的阶段性和顺序性。 空间：物质相邻关系的科学抽象，广延性和彼此间排列顺序。 时间标准：1967年第十三届国际计量大会决定铯（133）原子基态两超精细能基之间的辐射周期的 9 192 631