现代物理学丛书

现代物理学丛书
现代物理学丛书

现代物理学丛书

《统计物理学进展》郝柏林于禄等编著

《非晶态物理学》郭贻诚王震西主编

《量子力学》(卷Ⅰ,卷Ⅱ)第四版曾谨言著

《相互作用的规范理论》第二版戴元本著

《非平衡态统计理论》霍裕平郑久仁著

《数学物理中的同调论》王继春著

《水声学》汪德昭尚尔昌著

《量子场论导论》邹国兴编著

《输送理论》黄祖洽丁鄂江著

《量子统计的格林函数理论》蔡建华龚昌德姚希贤孙鑫李正中吴萱如著《物理学家用微分几何》侯伯元侯伯宇著

《量子频标原理》王义遒王庆吉傅济时董太乾著

《群论及其在物理学中的应用》谢希德蒋平陆奋编著

《非线性声学》钱祖文著

《分子结构与分子势能函数》牛正和俞华根著

《广义相对论和引力场理论》胡宁著

《杨--巴克斯特方程和量子包络代数》马中骐著

浅谈物理学与现代科学技术的关系

题目:浅谈物理学与科学技术的关系姓名:李焘 专业:物理学类 学号:20112200207

浅谈物理学与现代科学技术的关系 摘要:科学技术的发展对我们的生活水平、生活方式、文化教育等方面的影响是极为深刻的.从日常的衣食住行中,处处可以感受到科学技术给我们生活带来的变化。各种合成纤维大大丰富了人们的衣着面料;农业的增产提供了丰富的食品,改善了人民的食品结构;至于汽车、飞机的发明和普及带给人们交通的方便、快捷;医学的进步提高了人民的健康水平,延长了平均寿命;教育的普及提高了人民的文化水平;电灯、电话、家用电器的普及大大方便了我们的生活……这样的例子不胜枚举。而这些发展却离不开物理学…… 关键词:物理学科学技术关系 一、物理学在现代科学技术发展中的作用与地位 现代科学技术正以惊人的速度发展。而在物理学中每一项科学的发现都成为了新技术发明或生产 方法改进的基础。 在18世纪以蒸汽机为动力的生产时 代,蒸汽机的不断提高改进,物理 学中的热力学与机械力学是起着相 当重要的作用的。 19世纪中期开始,电力在生产技术 中日益发展起来了,这是与物理中 电磁学理论建立与应用分不开的。 20世纪初相对论和量子力学的建立,诞生了近代物理,开创

了微电子技术的时代。半导体芯片,电子计算机等随之应运而生。可以毫不夸张的说,没有量子力学也就没有现代科技。 20世纪80年代高温超导体的研究取得了重大突破,为超导体的实际应用开辟了道路。磁悬浮列车等。80年代,我国高温超导的研究走在世界的前列。 20世纪90年代发展起来的纳米技术,使人们可以按照自己的需要设计并重新排列原子或者原子团,使其具有人们希望的特性。纳米材料的应用现是一个新兴的又应用很广泛的前沿技术。秦始皇兵马俑的色彩防脱。 在牛顿力学和万有引力定律的基础上发展起来的空间物理,能把宇宙飞船送上太空,使人类实现了飞天的梦想。 激光物理的进展使激光在制造业、医疗技术和国防工业中的得到了广泛的应用。 生命科学的发展也离不开物理学。脱氧核糖核酸(DNA)是存在于细胞核中的一种重要物质,它是储存和传递生命信息的物质基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许(著名实验物理学家)的实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构。 …… 物理学本身就是以实验为基础的科学,物理学实验既为物理学发展创造了条件,同时也为了现代工农业生产技术的研究打下了物质基础。

大学物理近代物理学基础公式大全

一. 狭 义相对论 1. 爱因斯坦的两个基本原理 2. 时空坐标变换 3. 45(1(2)0 m m γ= v = (3)0 E E γ= v =(4) 2222 C C C C v Pv Pv Pv P E E E E ==== 二. 量子光学基础 1. 热辐射 ① 绝对黑体:在任何温度下对任何波长的辐射都能完全吸收的物体。 吸收比:(T)1B αλ、= 反射比:(T)0B γλ、= ② 基尔霍夫定律(记牢) ③ 斯特藩-玻尔兹曼定律 -vt x C v = β

B B e e :单色辐射出射度 B E :辐出度,单位时间单位面积辐射的能量 ④ 唯恩位移定律 m T b λ?= ⑤ 普朗克假设 h εν= 2. 光电效应 (1) 光电效应的实验定律: a 、n I ∝光 b 、 0 00a a a a e U ek eU e U ek eU e U ek eU e U ek eU νννν----==== (23、 4 三. 1 ② 三条基本假设 定态,,n m n m h E E h E E νν=-=- ③ 两条基本公式 2210.529o n r n r n A == 12213.6n E E eV n n -== 2. 德布罗意波 20,0.51E mc h E MeV ν=== 22 mc mc h h νν== 电子波波长:

h mv λ= 微观粒子的波长: h h mv mv λλ= === 3. 测不准关系 x x P ???≥h 为什么有?会应用解题。 4.波函数 ① 波函数的统计意义: 例1① ② 例2.① ② 例3.π 例4 例5,,设 S 系中粒子例6 例7. 例8. 例9. 例10. 从钠中移去一个电子所需的能量是2.3eV ,①用680nm λ=的橙光照射,能否产生光电效应?②用400nm λ=的紫光照射,情况如何?若能产生光电效应,光电子的动能为多大?③对于紫光遏止电压为多大?④Na 的截止波长为多大? 例11. 戴维森革末实验中,已知电子束的动能310k E MeV =,求①电子波的波长;②若电子束通过0.5a mm =的小孔,电子的束状特性是否会被衍射破坏?为什么? 例12. 试计算处于第三激发态的氢原子的电离能及运动电子的德布罗意波长。 例13. 处于基态的氢原子,吸收12.5eV 的能量后,①所能达到的最高能态;②在该能态上氢原子的电离能?电子的轨道半径?③与该能态对应的极限波长以及从该能态向低能态跃迁时,可能辐射的光波波长?

关于现代物理学在科技中的应用

现代物理学在航天技术中的应用 我国航天技术持续的不断发展,为我国空间科学的发展以及空间探测奠定坚实的基础。空间的物理学研究将不仅带动我国基础科学研究,而且将引领我国航天技术水平的进一步提高,有效促进空间科学与航天科技水平的协调发展。自上世纪90年代开始,我国利用“神舟”号飞船和返回式卫星,在空间材料和流体物理以及空间技术研究等领域开展了大量实验研究,取得一批重要成果。根据我国空间科学中长期发展规划,将利用返回式卫是进行微重力科学实验,同时探讨进行引力理论验证的专星方案。空间的物理学研究涉及空间基础物理、微重力流体物体、微重力燃烧、空间材料科学和空间生物技术等学科领域。空间基础物理涉及当今物理学的许多前沿的重大基础问题,在科学上极为重要,在我国还是薄弱领域。随着我国经济实力的增长,应该适时地安排引力理论家验证的专星研究。一、空间引力实验与引力波探测基础物理实验研究检验现有引力理论的假设和预言、寻找新的相互作用和引力波探测将为认识引力规律和四种相互作用的统一理论提供实验依据。加强空间引力实验和空间天文观测对于我国在空间基础科学领域参与国际竞争和发展高新空间技术具有重要牵引意义。与会专家认为应开展如下研究工作: 1、空间等效原理实验检验(TEPO); 2、空间微米作用程下非牛顿引力实验检验(TISS); 3、激光天文动力学空间计划(ASTROD); 4、空间引力波探测。 二、空间的冷原子物理和原子钟研究 冷原子和玻色爱因斯坦凝聚是当代物理学中最活跃的领域之一,它为探索宏观尺度上物质的量子性质提供了独一无二的介质。该领域的研究可以加深人们对基本物理规律的理解,同时具有重要的应用前景。此外,高准确度的时间频率标准是精密测量和探索研究基本物理问题的关键和基础,在应用技术上均占有是十分重要的地位。微波原子钟与光钟在空间物理有着广泛的应用前景,它不仅可以改进卫星定位导航系统,而且在深空跟踪和星座定位等深空科学上有着不可替代的作用。为了突破地面实验的温度极限和空间尺度,增加测量时间,以便进行更高精度的测量和探索新的物理现象,在微重力环境下进行冷原子物理实验是非常必要的。专家建议开展如下研究工作: 1、空间实验室中的物质波及其相干性研究; 2、微重力条件下用冷原子和玻色爱因斯坦凝聚探索物理极限; 3、空间超高精度微波原子钟; 4、空间高精度光钟。 三、微重力流体物理 微重力流体物理是微重力科学的重要领域,它是微重力应用和工程的基础,人类空间探索过程中的许多难题的解决需要借助于流体物理的研究。在基础研究方面,微重力环境为研究新力学体系内的运动规律提供了极好的条件,诸如非浮力的自然对流,多尺

现代物理基础丛书

现代物理基础丛书 1《现代声学理论基础》马大猷著 2《物理学家用微分几何》(第二版)侯伯元、侯伯宇著 3《数学物理方程及其近似方法》程建春编著 4《计算物理学》马文淦编著 5《相互作用的规范理论》(第二版)戴元本著 6《理论力学》张建树、孙秀泉、张正军编著 7《微分几何入门与广义相对论》(上册)(第二版)梁灿彬、周彬著8《物理学中的群论》(第二版)马中骐著 9《辐射和光场的量子统计理论》曹昌祺著 10《实验物理中的概率和统计》(第二版)朱永生著 11《声学理论与工程应用》何琳、朱海潮、邱小军、杜功焕编著12《高等原子分子物理学》(第二版)徐克尊著 13《大气声学》(第二版)杨训仁、陈宇著 14《输运理论》(第二版)黄祖洽、丁鄂江著 15《量子统计力学》(第二版)张先蔚编著 16《凝聚态物理的格林函数理论》王怀玉著 17《激光光散射谱学》张明生著 18《量子非阿贝尔规范场论》曹昌祺著 19《狭义相对论》(第二版)刘辽、费保俊、张允中编著 20《经典黑洞和量子黑洞》王永久著

21《路径积分与量子物理导引—现代高等量子力学初步》侯伯元、云国宏、杨战营编著22《量子光学导论》(第二版)谭维翰著 23《全息干涉计量——原理和方法》熊秉衡、李俊昌编著 24《实验数据多元统计分析》朱永生编著 25《微分几何入门与广义相对论》(中册)(第二版)梁灿彬、周彬著 26《中子引发轻核反应的统计理论》张竞上著 27《工程电磁理论》张善杰著 28《微分几何入门与广义相对论》(下册)(第二版)梁灿彬、周彬著 29《经典电动力学》曹昌祺著 30《经典宇宙和量子宇宙》王永久著 31《高等结构动力学》(第二版)李东旭编著 32《粉末衍射法测定晶体结构(上册)X射线衍射结构晶体学基础》(第二版)梁敬魁编著32《粉末衍射法测定晶体结构(下册)X射线衍射在材料科学中的应用》(第二版)梁敬魁编著 33《量子计算与量子信息原理》[意] Giuliano Benenti、Giulio Casati、Giuliano Strini 著王文阁李保文译 34《近代晶体学》(第二版)张克从著 35《引力理论》王永久著 36《低温等离子体——等离子体的产生、工艺、问题及前景》[俄]В. М. 弗尔曼、[俄]И. М. 扎什京编著邱励俭译 37《量子物理新进展》(第二版)梁九卿、韦联福著 38《电磁波理论》葛德彪、魏兵著

走向未来丛书书目

《走向未来》丛书书目 《走向未来丛书》,四川人民出版社出版,从1983年开始,到1989年因众所周知或不知的原因结束,共出版约74种。因介绍西方现代思潮特别是“三论”(控制论、信息论、系统伦)、融会文理、倡导科学理性而著称,被誉为中国新思想启蒙运动的先锋和主将。 1984年出版: 《人的发现》李平晔著 《增长的极限》(罗马俱乐部关于人类困境的研究报告)李宝恒译 《激动人心的年代》李醒民著 《GEB--一条永恒的金带》道.霍夫斯塔特著乐秀成译 《现代物理学和东方神秘主义》根据F.卡普拉的《物理学之道》编译灌耕编译 《现实与选择》朱家明吕政著 《经济控制论》何维凌邓英淘编著 《探险与世界》于有彬编著 《看不见的手》杨君昌编著 《语言学与现代科学》陈明远编著 《在历史的表象背后》金观涛著 《让科学的光芒照亮自己》刘青峰著 1985年出版: 《人的现代化》[美]阿历克斯.英格尔斯等著殷陆君编译 《大变化时代的建设者》汪家溶编著 《没有极限的增长》朱利安.林肯.西蒙原著黄江南朱嘉明编译 《西方社会结构的演变》金观涛唐若昕著 《在国际舞台上》陈汉文编著 《昨天今天明天》邓正来编著 《摇篮与墓地》陈越光陈小雅著 《择优分配原理》茅于轼著 《第三次数学危机》胡作立著 《凯恩斯革命》杨君昌编著 《艺术魅力的探寻》林兴宅编著 《西方文官系统》杨百揆陈子明陈兆刚李盛平缪晓非著 《动态经济系统的调节与变化》邓英淘何维凌编著 《新的综合》[美]爱德华.奥尔本.威尔逊著李昆峰编译

1986年出版: 《富饶的贫困》王小强白南风著 《定量社会学》郭治安姜璐沈小峰编著 《儒家文化的困境》萧功秦著 《系统思想》[美] 小拉尔夫.弗.迈尔斯主编杨志信葛明浩译 《日本为什么成功》[日]森岛通夫著胡国成译 《悲壮的衰落》金观涛王军衔著 《弗洛伊德著作选》约翰.克里曼编贺明明译 《西方的丑学》刘东著 《十七世纪英国的科学、技术与社会》[美]R.K.默顿著范岱年吴忠蒋效东译《画布上的创造》戴士和著 《梁启超与中国近代思想》[美]约瑟夫.阿.勒文森著刘伟刘丽姜铁军译《新教伦理与资本主义精神》[德]马克斯.韦伯著黄晓京彭强译 《信息革命的技术源流》宋德生著 《增长、短缺与效率》[匈]亚诺什.科内尔著崔之元钱铭今译 1987年出版: 《走向现代国家之路》钱乘旦陈意新著 《竞争中的合作》陈汉文编著 《计量历史学》[苏]科瓦尔琴科主编闻一肖吟译 《哲学的还原》麦克斯韦.约翰.查尔斯沃斯著田晓春译 《凯恩斯理论与中国经济》林一知著 《人的创世纪》张猛顾昕张继宗编著 《社会研究方法》[美]艾尔.巴比著李银河译 《发展社会学》胡格韦尔特著白桦丁一凡编译 《上帝怎样掷骰子》陈克艰著 《空寂的神殿》谢选骏著 《震撼心灵的古旋律》郑凡著 《以权力制约权力:西方分权论和分权制评述》朱光磊著 《整体的哲学》金观涛著 《人体文化》谢长葛岩著 《人心中的历史》刘昶著 《探寻新的模式》罗首初万解秋著 《发展的主题》周其仁杜鹰邱继成著 《社会选择与个人价值》[美]K.J.阿罗著陈志武崔之元译 《对科学的傲慢与偏见》[英] 查.帕.斯诺著陈恒六刘岳译 《马克斯.韦伯》[英]弗兰克.帕金著刘东谢维和译 1988年出版: 《波兰危机》王逸舟著

近代物理课后答案

近代物理课后答案 光电11根据能量和动量守恒定律,证明:光子和自由电子相碰撞不可能产生光电效应。证:假定自由电子可以吸收一个光子,不失一般性设电子初始静止,光子未被吸 收前,能量和动量守恒 2 / h m c E h c P ν ν ?+= ? = ? ,吸收后的能量和动量守 恒/ E h c P ν ?= ? ? == ? ? =,该式成立要求2 m c=,但这是不可能的。故题设正确 波长为 nm的X射线光子的动量和能量各为多少 解:动量34924 / 6.6310/0.110 6.6310/ p h kg m s λ--- ==??=?? 能量/1240/0.112.4 E hc keV λ === 由50 KeV电压加速的电子,在轫致辐射中产生最短X射线波长是多少 解:3 /1240/50100.0248 hc E nm λ==?= 已知电子的动能分别为1 MeV和1 GeV,求它们的德布罗意波长是多少 解:电子能量太大,需考虑相对论效应,波长 h hc p pc λ=== 1MeV 的电子波长872fm λ== 1GeV 的电子波长 1.24fm λ== 微观粒子的波动性可以用波长和频率表征,试问用实验方法能够直接确定其中的哪一个对另一个的确定能说些什么 答:戴维斯-革末实验测量了物质波的波长,不能直接测量物质波的能量

根据电子的德布罗意波长说明: 在原子中电子的轨道概念已失去意义,在电视机显像管中运动的电子为什么仍旧可以用电子轨道概念(设显像管加速电压为10 KeV ,管长为 m ) 答:以氢原子基态为例,电子的动能为,对应德布罗意波长约,氢原子半径才,轨道概念在原子中失去意义;而电视显像管中10keV 电子的德布罗意波长,远小于显像管的长度,显像管中的电子仍旧可以使用轨道概念 动能为 MeV 的α粒子垂直入射到厚度为μm ,质量密度为41.7510?3Kg/m 的金箔,试求散射角大于090的粒子数是全部入射粒子的百分之几 解:2 22221231cos /2[()()]4sin /24 dn a a Nt d Nt b b Nt n θθπθθπθθπθ==-=??,12/2,θπθπ== 其中436 232121.7510100.110 6.0210 5.3410197A t Nt N m A ρ--????==??=? 而2102 1.4427945.545 Z e a fm E πε==??=,所以散射角大于900的概率为 α粒子质量比电子质量大7300多倍,若速度为v 的非相对论α粒子与一静止的自由电子相碰撞,试证明α粒子的最大散射角约为410-rad 。 证:正碰时α粒子动量改变最大,α粒子与电子碰撞前后能量、动量守恒得 2221212 /2/2/2Mv Mv mv Mv Mv mv ?=+?=+?, 由此得到12Mv Mv mv -=和2222 1111/()()2()mv M v v v v v v v v v =-=+--,于是有 12()2M v v mv P m tg P Mv Mv M θ-?==,即422~107400 m rad M θ- 对一次电离的氦粒子+He 和两次电离的锂离子++Li ,分别计算: (1)电子的第一玻尔轨道半径; (2)电子处在基态时的能量;

现代物理学七大经典问题薛定谔的猫

现代物理学七大经典问题:薛定谔的猫 相对论 相对论是物理学中两大著名理论之一,两者都是阿尔伯特·爱因斯坦提出的。1905年爱因斯坦出版了狭义相对论,后者确定最终宇宙速度极限:光速。并称时间因某物体移动的速度而实现加速或者减慢。 1916年爱因斯坦提出了更广阔的广义相对论。这个理论建立在狭义相对论之上,主要解决重力的问题,重新定义我们对重力的理解——通过大质量天体而造成的时空扭曲。 广义相对论最准确的描述了整个宇宙中的星系和星系集群的运动。它还预测了奇怪物体的存在,比如黑洞以及引力透镜效应的现象,后者是指光在经过弯曲的时空中会发生弯曲。比如图中显示的星系群阿贝尔1689,因我们所观测到的引力透镜效应而闻名。 什么是量子力学? 量子力学是非常小的领域——亚原子粒子中的主要物理学理论。该理论形成于20世纪早期,彻底改变了科学家对物质组成成分的观点。在量子世界,粒子并非是台球,而是嗡嗡跳跃的概率云,它们并不只存在一个位置,也不会从点A通过一条单一路径到达点B。根据量子理论,粒子的行为常常像波,用于描述粒子行为的“波函数”预测一个粒子可能的特性,诸如它的位置和速度,而非实际的特性。物理学中有些怪异的想法,诸如纠缠和不确定性原理,就源于量子力学。 什么是弦理论? 弦理论(以及它的升级版超弦理论)认为所有的亚原子粒子都并非是小点,而是类似于橡皮筋的弦。粒子类型的唯一区别在于弦振动的频率差异。弦理论主要试图解决表面上的不兼容的两个主要物理学理论——量子力学和广义相对论——并欲创造的描述整个宇宙的“万物理论”。然而这项理论非常难测试,并需要对我们目前描绘的宇宙进行一些调整,也即宇宙一定存在比我们所知的四维空间更多的时空维度。科学家认为这些隐藏的维度可能卷起到非常小以至于我们没有发现它们。 什么是奇点? 奇点是指时空开始无限弯曲的那一个点。科学家认为奇点存在于黑洞中央,一个奇点可能自宇宙大爆炸起宇宙如何开始的起点。比如,在黑洞内部,所有恒星的质量都在狭小的空

1.物理学与现代科技

1.物理学与现代科技 物理学(physics)一词起源于古希腊,拉丁文原意是“自然”。自公元前七世纪,物理 学就以自然哲学的形式从人类的生产劳动中萌芽出来,先后经历了古代物理学、经典物理学、近代物理学和现代物理学四个阶段。物理学是研究物质的最基本、最普遍的运动形式以及物 质的基本结构的科学。 20世纪50年代以来的当代物理学已经发展成为一个相当庞大的学 科群,包括了高能物理(粒子物理)、原子核物理、等离子体物理、凝聚态物理、原子分子 物理、光物理、声学、计算物理和理论物理等主体学科以及难以数计的分支学科。物理学内 部各个分支学科的渗透和交叉,物理学和化学、生物学、材料科学、天文学等其他学科的渗 透和交叉,又产生了许多新的、富有生命力的边缘学科,形成了众多极有发展前途的科学前沿。当代物理学还呈现出高速发展的趋势,现代物理学中90%的知识是1950年以后取得的。其发展之快,分支之多,变化之大,已使人们很难及时作出全面的概括。近、现代物理学革 命带来了科学图景的巨大变革:相对论打破了经典力学的绝对时空观,量子力学打破了可控 测量过程的梦想,混沌粉碎了拉普拉斯的机械决定论……。无论从外延还是从内涵上看,当 今物理均处于较高地位,从经典物理不能线性导出当今物理。这其间的范式转换,不仅涉及 具体科学知识的变化,更主要的体现在基本思想、基本观念的变革。 当代物理学研究的综合性、深入性、复杂性、创新性和可应用性,都呈现出鲜明的时代特点。物理学在21世纪发展的全景,人们无法作出全面的预测。只能根据我们目前的认识水平,根据当代物理学发展的状况和特点,对21世纪最初几十年的发展趋势作“豹斑之窥”。大体说来,在科学技术整体发展的推动下,物理学仍将加速地发展和分化,同时又会出现更多的渠道,增强各个分支之间的交叉和非线性作用,导致更为广泛和深刻的综合,朝着各个分支学科不断深入而整体领域综合交叉的整体化方向进展。p.c.w戴维斯指出:“物理学是最自负的一门科学,物理学家把理解宇宙的奥秘视为自己的职责。而其他科学家只局限于研究一些具体的东西……像神学家一样,物理学家不承认任何系统在原则上处于他们的研究范围之外。” 物理学作为精密科学的典范,并以其探索视野的广阔性、研究层次的广谱性、理论适用的广泛性,在今后很长时期内仍将发挥其中心科学和基础科学的作用。它也仍将不断地推出新思想、新原理和新方法,孕育出功能奇特、威力巨大的新技术,成为新技术和新兴产业部门的源泉和生长点。物理学与未来高新技术将更加紧密地发生融合,互相促进,协同发展,成为科学技术革命深入发展的主旋律;物理科学技术领域愈来愈频繁出现的突破性进展,将会更加吸引社会公众对物理学事业发展的热切关注。 近10多年来,关于非平衡统计物理学的研究前景也十分诱人,非平衡相变、耗散结构、协

2.现代物理学的辉煌成就汇总

2、现代物理学的辉煌成就 二十世纪物理学对人类的思维方式和社会发展做出了三方面的重要贡献:第一,相对论、量子力学和它们相结合产生的量子场论从根本上改变了人类对时空和宇宙万物的看法,使人们从绝对的决定论的宇宙观变为辩证的唯实的宇宙观。第二,二十世纪物理学是带头的学科,它带动了化学、天文、材料、能源、信息等学科的发展,它为生物、医疗、地学、农业提供了强大的探测手段和研究方法。物理学在半导体、集成电路、激光、磁性、超导等方面的发现奠定了信息革命的科学基础。它推动了高技术产业的发展,引发了以微电子、光电子和微光机电技术为核心的工业革命,由物理学研究衍生的新技术和新产品层出不穷,从根本上改变了人们的生产方式和生活方式。第三,通过计算机的帮助,应用古典物理理论讨论流体运动和气象预报时,发现了自组织、混沌和分形等现象。随后发现,这是普遍存在于非线性相互作用的开放系统中的现象,生命系统和社会系统也不例外。物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。这种运动和转变应有两种。一是早期人们通过感官视觉的延伸,二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果。物理学从研究角度及观点不同,可分为微观与宏观两部分,宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的,微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。现今物理学(狭义与广义相对论、量子力学和量子场论及其发展如标准模型(包含弱电统一理论和量子色动力学))已经把目前实验能触及到的领域都涵盖进去了。从尺度讲,包含从10-17米的极微观到1026米的宇观范围;从能量角度讲,已经到达现在LHC的TeV能标。所以现在的新物理,都只能出现在:(1)10-17米以下尺度(检验超对称、超弦是否存在,检验超引力及量子引力);(2)从星系尺度到1026米的宇观尺度(检验所谓的暗物质、暗能量是否存在及其本质);(3)在LHC的TeV 能标之上,解决标准模型(弱电统一理论和量子色动力学)中出现的一些疑难。虽然标准模型整个框架已经确定,应该也不存在什么问题,但模型本身提出了不少更为本质的疑问,暗示着新的发展路线。标准模型现在的情况就好比1900-1926年的旧量子论,未来还将存在TeV能标以上的新物理,包括弱、电、强力三者的统一(大统一理论)。(4)超低能低温下的丰富的对称破缺。这是凝聚态物理的事情。能量标度上升,对称性增高及得以恢复,各种力都走向同一,物理学趋向统一,所以大统一理论(弱、电、强力三者的统一)以及四种力(弱、电、强、引力)的统一,都必然是在极高能标下完成的;能量标度下降,对称破缺产生,四种力(弱、电、强、引力)都逐渐分离,表现不同行为。总之,高能量标度使得对称性恢复,物理世界变得简单及统一;能量标度下降,世界变得复杂,丰富多彩。超低能低

近代物理基础练习题

信息商务学院《近代物理基础》 期末练习题 计算用物理常数: 1eV=1.6×10-19J 1uc2=931.5Mev 电子静止质量:m0=9.11×10-31kg 普朗克常数:h=6.63×10-34J·s 一、填空题(共30分,每题3分) 1.狭义相对论的两条基本原理是; 和。 2.电介质的极化有两种,一是; 二是。 3.在硅基体中掺进了3价元素锑,则形成了型半导体,其杂质能级叫 4.频率为ν 的光子的能量ε = ,动量p = ,静质量m0= 。5.在下列给出的条件中那些是产生激光的条件,将其标号列出。 (1)自发辐射(2)受激辐射(3)粒子数反转(4)两能级系统(5)谐振腔 6.在太阳能电池中,本征半导体锗的禁带宽度是0.67eV,它能吸收的辐射的最大波长是m。 7.放射性衰变的三种形式是衰变、衰变、衰变。8.光电效应中从铝中逸出一个电子最少需要4.2eV的能量,铝的红限波长为nm。9.在布喇菲晶体点阵分类中,三维晶格的布喇菲胞共有种。 10.氢原子中的电子处于量子数为n=4,l=3的量子态,则该电子角动量L的值为 二、分析与计算题(共50分,每题10分) 1.一静止长度为l0的火箭(可看作S’系)以恒定速度u相对参考系S运动,某时刻从火箭头部A发出一光信号。 (1)对火箭上的观察者,求光信号从火箭头部A到达火箭尾部B所需的时间? (2)对S系中的观察者,求光信号从火箭头部A到达火箭尾部B所需的时间?

2、一电子与光子的波长都为0.2nm ,不考虑相对论效应,他们的动量和能量各为多少? 3、设粒子在一维无限深势阱中运动,波函数为; 求粒子在第一激发态(n=2)中,几率最大的位置。 (1)写出密度函数; (2)求几率最大的位置。 4、在氦氖激光器中,从氖的5s 到3p 能级跃迁时辐射632.8nm 的激光,已知将氖原子从基态激发到3p 能级需吸收18.8eV 的能量,求将氖原子从基态激发到5s 能级需要多大的抽运能量? 5、一维原子链,链上原子等间距分布,最近邻原子间的力常数相间地为β和10β,各原子质量相等为m 。 (1)画出一维单原子链模型图(要求表示出原子位移及力常数); (2)写出第2n 个原子的振动方程 二、应用题(10分) 1.1932年,科可洛夫赫瓦尔顿用加速后的质子轰击锂(Li 73)原子发生裂变反应,产 生了两个完全相同的粒子,并放出大量能量。 (1)写出此裂变反应式 (2)求反应放出的能量(单位取Mev )。(锂核(Li 73)质量7.016005u ,氦核(He 4 2)质量 4.002603u ,质子(H 11)质量1.007825u ) 四、综述题(10分) 按要求写出本学期学过的量子力学部分所满足的下列物理规律。

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近代物理基础考试知识点

“近代物理基础”课程考试知识点 第五部分相对论基础(总分数分布11.1%) 第十八章狭义相对论 1爱因斯坦狭义相对论的基本原理;1-1-1 (1)光速不变原理内容;8-1-1 (2)相对性原理内容;3-1-3 2洛伦兹变换 (1)时空坐标公式;7-2-2 (2)速度变换公式与应用;1-2-3; 3时间延缓效应2-2-2;5-2-5 4长度的相对性3-1-8;8-1-5 5相对论质速公式与应用;6-2-4;9-2-3 6相对论动能3-1-5;6-2-4;10-2-4 7相对论质-能关系6-2-1;6-2-4;10-2-4 8光子的质量、能量与动量2-2-3;8-1-9 第六部分量子物理(总分数分布33.3%) 第十八章光的波粒二象性(第六部分分数分布33.2%)1热辐射 (1)物理本质;9-1-1;平衡辐射的物理意义;6-1-2 (2)斯特藩-玻尔兹曼定律内容与应用;1-2-2;10-2-2 (3)维恩位移定律内容与应用;3-2-4 2普朗克假设内容及物理意义;5-1-9;7-1-9;10-4 3光电效应 (1)4条实验规律;3-4;4-1-2 (2)光电子最大初动能-遏止电压关系;6-2-2,8-2-5 (3)红限的物理意义;1-1-3 (4)逸出功的意义;5-2-2 (5)爱因斯坦光量子假设内容;3-4;6-2-2 (6)爱因斯坦光电效应方程及对光电效应的解释;3-4;5-2-2;8-2-5 4康普顿散射光波的计算;4-2-2;5-2-4;9-2-1 第二十一章电子的波粒二象性(第六部分分数分布22.2%)1德布罗意假设 (1)内容及物理意义;9-1-3 (2)非相对论性德布罗意波波长的计算;6-2-5;9-2-5 2不确定性关系的数学表示式;3-1-7;7-2-1;10-2-5 3德布罗意波波函数 (1)数学表达式;4-1-4 (2)归一化条件的数学表达式;6-1-4;10-1-1 (3)归一化条件的物理意义;8-1-8 (4)波函数满足的标准条件;1-1-5 4概率密度的计算;1-2-5;2-2-1;4-2-4; 第二十二章薛定谔方程(第六部分分数分布分数分布22.2%)1定态的物理意义;4-1-9 2自由粒子一维含时薛定谔方程形式;1-1-7 3一维无限深势阱2-3;5-3;6-1-8;8-3;9-1-5

物理学的经典与现代

物理学的经典与现代 本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意! 物理学的经典与现代 经典物理的产生一般认为从文艺复兴时期开始,前期经过许多科学家,特别是伽利略、笛卡尔、惠更斯等先贤的努力,建立起力学的实验基础。牛顿总结前人的成果,确立了经典力学的基本理论体系,麦克斯韦、玻尔兹曼等确立了经典统计力学和电磁场理论。经典物理经过几百年的不断发展和完善,形成了自然科学中唯一有完整的理论、思想、数学推理和研究方法体系的学科。牛顿力学和麦克斯韦电动力学号称经典物理的两大支柱,牛顿和麦克斯韦在物理学界的位置,可以相比于中医学的先圣张仲景。 现代物理从20世纪初始兴起,由爱因斯坦、玻尔为代表的众多科学家的杰出工作,创立了相对论和量子力学,开创了物理学的新局面。以相对论和量子力学标志的、研究微观、高速物理现象的新的理论和方法体系,统称现代物理学。现代物理学在原子、分子、固体、原子核、天体力学和宇宙学、等离子体、激光技术、基本粒子、半导体、超导的研究中得到了

广泛的应用。 有人称相对论和量子力学的创立是物理学上的一次革命。更多的局外人则认为现代物理是一种全新的理论,完全推翻和取代了经典物理学,经典物理已经完成了自己的历史使命,现代社会已经不再需要她。这其实是一种误解。如果我们从历史和现实的的角度重新审视事实,就会发现,经典物理没有被抛弃,她不仅是现代物理产生的温床、理论与方法的启示、研究的工具,更是现代社会的顶梁柱,仍在现今众多高科技领域中发挥着不可替代的作用。下面,我从以下三个方面讨论现代物理与经典物理的关系,从而说明重视经典是物理发展的需要,是现代科学、社会发展的需要。 1 现代是经典恰当的扩展 爱因斯坦在创立狭义相对论时,提出了两个基本假定:相对性原理和光速不变原理[1]。首先我们注意到,爱因斯坦的相对性原理与伽利略相对性原理惊人地相似,比较一下就可以看到: 伽利略相对本文由论文联盟http://收集整理性原理(由伽利略等人经过反复多次的实验检验而提出):一个相对于惯性参照系做匀速直线运动的系统,其内部所发生的一切力学过程,都不受系统运动的影响,

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现代物理基础丛书

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现代物理基础丛书 1《现代声学理论基础》马大猷著 2《物理学家用微分几何》(第二版)侯伯元、侯伯宇著 3《数学物理方程及其近似方法》程建春编著 4《计算物理学》马文淦编著 5《相互作用的规范理论》(第二版)戴元本著 6《理论力学》张建树、孙秀泉、张正军编著 7《微分几何入门与广义相对论》(上册)(第二版)梁灿彬、周彬著 8《物理学中的群论》(第二版)马中骐著 9《辐射和光场的量子统计理论》曹昌祺著 10《实验物理中的概率和统计》(第二版)朱永生著 11《声学理论与工程应用》何琳、朱海潮、邱小军、杜功焕编著 12《高等原子分子物理学》(第二版)徐克尊著 13《大气声学》(第二版)杨训仁、陈宇著 14《输运理论》(第二版)黄祖洽、丁鄂江著 15《量子统计力学》(第二版)张先蔚编著 16《凝聚态物理的格林函数理论》王怀玉著 17《激光光散射谱学》张明生著 18《量子非阿贝尔规范场论》曹昌祺著 19《狭义相对论》(第二版)刘辽、费保俊、张允中编著 20《经典黑洞和量子黑洞》王永久著 21《路径积分与量子物理导引—现代高等量子力学初步》侯伯元、云国宏、杨战营编著 22《量子光学导论》(第二版)谭维翰著 23《全息干涉计量——原理和方法》熊秉衡、李俊昌编著 24《实验数据多元统计分析》朱永生编著 25《微分几何入门与广义相对论》(中册)(第二版)梁灿彬、周彬著 26《中子引发轻核反应的统计理论》张竞上著 27《工程电磁理论》张善杰著 28《微分几何入门与广义相对论》(下册)(第二版)梁灿彬、周彬著 29《经典电动力学》曹昌祺著 30《经典宇宙和量子宇宙》王永久著 31《高等结构动力学》(第二版)李东旭编著 32《粉末衍射法测定晶体结构(上册)X射线衍射结构晶体学基础》(第二版)梁敬魁编著 32《粉末衍射法测定晶体结构(下册)X射线衍射在材料科学中的应用》(第二版)梁敬魁编著 33《量子计算与量子信息原理》 [意] Giuliano Benenti、Giulio Casati、Giuliano Strini 著王文阁李保文译 34《近代晶体学》(第二版)张克从著 35《引力理论》王永久著

1现代物理学中的三类波

1、现代物理学中的三类波 机械波是周期性的振动在媒质内的传播,电磁波是周期变化的电磁场的传播。物质波既不是机械波,也不是电磁波,即因为电磁波有周期性,在空间的分布能测定其位置与时间的关系,所以电磁波不是物质波(几率波)。 在当前物理学观念中,波一般划分为三类:第一类是经典介质波,在日常生活中极为多见,譬如水波、声波等等。这类波的产生有两个必要条件:介质和振源。波动方程的经典形式为(1.1),其中代表波速,是一个常数,不能分解和迭加。它由介质的性质决定,与振源无关。当空气温度为摄氏零度时,空气中声波的速率为331m/s,而空气分子的最可几速率是395m/s,平均速率为445m/s,方均根速率为485m/s,空气分子是超声速分子。物理学上波动概念一直沿用弹性介质中机械振动的传播过程所产生的现象,并以惠更斯1690年所建立的原理解释之。惠更斯原理:介质中波动传到的各点,不论在同一波阵面或不同波阵面上,都可以看作是发射子波的波源;在任一时刻,这些子波的包迹就是新的波阵面。解释了波动的折射、反射、干涉、衍射等一系列机械波动与声学的现象,并建立波动方程与能流密度方程w=ρΑ 2ω2Sin2ω(t-ι/υ),其中ρ为质量密度,Α为振动幅度,ω周期变换角速度。在宏观世界,粒子主要表现为引力质量,一个粒子在某地,它就不能同时在另一地,一地被一粒子所占据,另外的粒子就不能占据。机械波是引力场的表现形式,一列波通过某地,另一列波同样也能通过某地,两列波在同一地点是可以叠加的。 第二类波是电磁波,方程(1.2)中,为定值,不存在速度迭加。1905年爱因斯坦提出的“光量子”理论,通过赋予电磁场粒子性的方案;“使得光的瞬时效果表现粒子性,而时间平均效果表现波动性”;“电磁场以独立物理实体的地位,能够从源发射出来并且在空间不耗散地传播”。【1】洛伦次变换站在纯粹数学的观点来看,其实是场变换,把相对论称为场论没有错。场和波是天生的一对,场是波的运动空间,二者都是四维。当然,常见的定态场都是三维的。连续介质力学、柔性力学、结构力学、流体力学、电动力学、旧量子力学、其中的很多定态场都是三维的。自然其中的方程也就都不遵守洛伦次变换了。其中涉及到的定态波也是三维的。当然,场也可以是二维、一维的,甚至是0维的。场根据数学可以分成矢量场和标量场两大类。以经典力学的观点看,场和波是天生一对;粒子和波则是天生的对头。宏观粒子的维数最多是3;宏观波的维数最多是4。有波的存在则一定有场的存在。反之,则不一定。有粒子的存在则一定有场的存在。反之,则不一定。波和场的空间属性和时间属性都是全域性的;而粒子的空间属性和时间属性则是局域性的。以量子力学的观点看,波-粒-场三者是天生的三胞胎。空间维数都是四。有波的存在则一定有场的存在。反之,则亦然。有粒子的存在则一定有场的存在。反之,则亦然。波和场的空间属性和时间属性是全域性的也可以是局域性的;而粒子的空间属性和时间属性既可以是局域性的也可以是全域性的。不论是以经典力学的观点看,还是以量子力学的观点看,波-粒-场三者的关系是现有全部物理学所有分支的基本家当。对于电磁波、物质波,在实验上,微观与宏观没有截然的界限,也没有任何区别。对于粒子,在实验上,微观与宏观有截然的界限,区别明显。宏观粒子都是三维的性质的,没有波动性,尽管流行的做法是根据海森堡的测不准关系,说宏观粒子的波动性很小,比如,地球、太阳等等。 第三类波是量子力学物质波,以德布罗意物质波方程为代表:(1.3)经典电动力学在微观领域受到局限的主要原因在于,它对带电物质的描述只反映其粒子性的一面,而对electric field的描述则只反映其波动性的一面。在量子理论中,把electric field的Maxwell,s equation量子化后,发展为量子电动力学。目前量子电动力学对各种物理过程的理论计算和实验结果在很高精确度下相符,表明它有反映客观规律的正确性的一面。德布罗意天才预测

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