中学物理中著名物理学家和重要物理学史

高中物理 COOCO.因你而专业 !
套卷教案课件下载new 试题搜索答案
你好!请登陆注册

中学物理中著名物理学家和重要物理学史

公主 冷月无声

发布日期:2011-07-01 19:17:08

中学物理中著名物理学家和重要物理学史






公主 冷月无声

发布日期:2011-06-21 17:21:57


1.亚里士多德:

马其顿国王私人医生的儿子,18岁进入柏拉图学院 ,约在公元前342 年,他成为亚力山大大帝的私人教师。一生著作颇丰,在科学领域里起着奠基性的作用。

主要观点:

a.提出物理学名称的第一人,强调科学分类

  b.若物体不受力,运动即停止(错误的)

  c.物体越重,下落速度应该越大(错误的)

d.地球是宇宙的中心,太阳、行星和月亮应该围绕它转(错误的)

2.哥白尼与天体运行论

a.地心说与日心说的主要观点

地心说:地球是绝对静止的,一切运动都是相对于地球而运 动的。地心说受到宗教的吹捧与肯定。

日心说:如果是地心说,这样的观点来描述行星的运动时,行星有无法解释的忽快、忽慢、逆行及留的现象。地动日心说可以对天体的运动给予完满的解释。 天穹的周转是一种视运动,实际是地球运动的反映。

b.“天体运行论1543年写成,它被誉为自然科学的独立宣言。

3.第谷与开普勒

a.丹麦人第谷(1546-1601),经过20年的反复的天文观测,积累了大量准确的星体运动观测资料,被人誉为星学之王

b.德国天文学家开普勒(1571-1630)是第谷的学生与助手,从第谷对火星的观测资料与他理论计算的8分之差入手,发表了开普勒三定律。写出宇宙和谐论,使我们对天穹星空的认识,由杂乱到有序。开普勒的一生,虽多病贫穷,但都未动摇他破解天体奥秘的决心,他把他的一生都贡献给了科学事业。

 
公主 冷月无声

发布日期:2011-06-21 17:27:10


4.阿基米德;

1)发现了浮力定律;

2)证明了杠杆定律;

3)提出了精确地确定物体重心的方法;

4)他还认为地球是圆球状的,并围绕着太阳旋转;

5)发明“阿基米德螺旋”的扬水机。

5伽利略(1564-1642)

出生于意大利比萨。奠定了经典力学中运动学的基础,改进了望远镜,使之能放大32倍。代表作《两大世界体系的对话》 1633年,69岁高龄时曾被罗马宗教裁判所判处终身监禁。仍致力于科研,于1638年又写出了《关于两门新科学对话》一书。

直到1979年,300多年后,教会才宣布为伽利略平反。

伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,标志着物理学的开端。——爱因斯坦

主要成就:

a.对亚里士多德的观点的怀疑:如果轻物体m下降的速度比重物M慢,那么用一根绳子把mM栓在一起又怎样?

  b.斜面实:

意义

  (1)实验方法与数学方法结合的成功

  不是单纯做实验,而是从明确的物理思想出发,进行数学推证,选典型实验,最后得出结论。

  (2)观察——假设——逻辑推理——实验检验的成功之路

  实验物理思维和数学演绎的巧妙结合。

  (3)落体运动也是一种匀加速运动

  1586年,斯蒂文和德哥罗在一所二层楼做实验,两个不同重量的铁球同时落地。

  (4)伽利略的预见

一门广博精深的科学已经启蒙,我在这方面的工作只是它的开始,那些比我更敏锐的人所用的方法和手段将会探索到各个遥远的角落。

 
公主 冷月无声

发布日期:2011-06-21 17:28:47


6惠更斯

惠更斯(Christiaan Huygens 16291695)荷兰物理学家、天文学家、数学家。1629414日出生于海牙。父亲是大臣和诗人,与R.笛卡儿等学界名流交往甚密。惠更斯自幼聪慧,13岁时曾自制一台车床,表现出很强的动手能力。164516岁时进入莱顿大学学习法律与数学,16471649年转入布雷达学院深造。在阿基米德等人著作及笛卡儿等人直接影响下,致力于力学、光学、天文学及数学的研究。他善于把科学和理论研究结合起来,透彻地解决问题,因此在摆钟的发明、天文仪器的设计、弹性体碰和光的波动理论等方面都有突出成就。1651年惠更斯发表了平生第一篇科学论文,论述各种曲线所围面积的求值。1663年当选为英国伦敦皇家学会的第一位外国会员。1666年当选为荷兰科学院院士。同年,应法国皇帝路易十四的邀请,到巴黎从事学术活动,被选为新成立不久的巴黎科学院院士。1672年他结识了正在巴黎访问的年轻学者莱布尼兹(1646—1716)。惠更斯很赏识莱布尼兹的才能,热忱指导他研究数学名著,并于1674年向荷兰科学院推荐了他的关于微积分的第一篇论文。1681年由于健康上的原因,惠更斯离开法国,返回荷兰。1687年惠更斯赴英访问,结识了大物理学家牛顿

  惠更斯衣冠楚楚,举止文雅,颇具学者风度。他喜欢音乐和诗歌,终身未娶。晚年长期患病,于169578日在海牙逝世,享年66岁。

科学成就

  (1)在物理学上最重要的贡献是关于光的波动学说。惠更斯在1679年向法国科学院的报告和1690年出版的《光论》中,提出了著名的惠更期原理

  (2)他全面细致地解决了完全弹性碰撞问题,证明了这种碰撞中同一方向上的动量保持不变,而且首次提出这种碰撞前后的∑mv2守恒。

  他还通过对比船岸与岸上两人手中小球的碰撞情况的生动例子,阐明相对性原理也适用于碰撞现象。这是从特殊情况的碰撞出发首次利用相对性原理得出了守恒定律的结论。

  (3发明了摆钟。惠更斯于1656年造出了人类历史上第一架摆钟。这台钟用一个下垂的重力作为动力,经多个齿轮传动向单摆施以周期性的、瞬时的冲力,使摆不致因空气阻力和摩擦而停止摆动,同时摆的等时运动又调节着重锤的下降和指针的运动。惠更斯将制成的第一台有摆落地座钟献给了荷兰政府。这台钟的问世标志着人类进入了一个新的计时时代。1657年,惠更斯取得了摆钟的专利,1658年,出版《钟表论》一书,对摆钟的结构作了说明。

  (4)在光学方面也有不少成就。

  1650年起与其弟用新法研磨球面透镜,作出的望远镜质量优良,用它发现了土星光环

和土卫六、猎户座星云等。他深入研究了几何光学理论和应用光学技术,例如折射定律及折射率、眼睛及眼镜片、透镜的放大率、焦深、球差与色差及其消除,以及改进望远镜与显微镜等等。他发明的目镜效果良好,被称为惠更斯目镜,至今通用。

  (5)惠更斯的其他科学成就还有;与R.胡克一起断定在常压下冰的熔点与水的沸点都是恒定的温度,并建议定为温标固定点(1665),但直到18世纪才被采用:研究了引力问题并推证地球为扁球形(1659);在天文望远镜上加装测微器,从而提高了观测精度(1659);改进气压计(1661);还第一个提出利用火药、蒸气、风力等动力的各种机器雏型(1673),可以说是研制内燃机等这类机械的开端,他的学生在他的影响下,后来制造出能实用的蒸汽机。

趣闻轶事

  (1)海浪的启示

  海牙是一座海岸城市,惠更斯经常到海边观看大海的景色,从远处滚滚而来的汹涌波涛,海浪拍打崖石,浪花四溅,涛声滚滚,月色以光粼粼,灯塔的亮光在水波中忽明忽暗……这些自然景观中奇妙的波给惠更期留下了深刻的印象。

  荷兰的玻璃制造业很发达,生产各种眼镜、望远镜、显微镜十分时髦,惠更斯特别喜欢研磨各种形状的透镜,用这些透镜做光学实验,而以凹透对光的发散现象,惠更斯陷入了沉思,光是什么?”“这些现象背后的原因是什么?有一天,笛卡儿对他讲道:光是由一种微粒组成的,并用微粒说解释光的反射和折射,对这位博学家的理论,惠更斯感到很疑惑,他想:如果光是一种微粒,那么两盏灯发出的光怎么会相互穿越而不改变方向呢?惠更斯的脑子里浮现海面上波浪的景色,噢,对了,投到水中的两块石子激起的两列波不就可以相互穿越而不改变各自的形状吗……”当惠更斯向笛卡儿谈到他的想法时,笛卡儿高兴的说:你的怀疑很好!没有什么东西不能怀疑的,唯一不能就是思维,你应该像伽利略那样不仅要做实验,还应该用数学推论来证明你的想法。

  (2)誉满欧洲

  惠更斯生前名满欧洲学界,牛顿称他是德高望重惠更斯,是当代最伟大的几何学家1663年,英国皇家学会选他为元老会员,法王路易十四重金聘请他到法国,但惠更斯是一个新教徒,在法国没呆多久就回到了故乡荷兰。 

  惠更斯原理:光波发射时,传播光的每一物质粒子不只把运动传给前面的邻近粒子(与原始粒子和光源位于同一直线上),而且还应传给周围所有其他和自己接触并阻碍自己运动的粒子。因此,在每一粒子周围就产生以此粒子为中心的波(《光论》)。这样,就引入了子波概念。利用包络面作图法,解释了光的反射、折射定律,特别是解释了冰洲石的双折射现象,区分了寻常光的球状波与非寻常光的随圆面波。

 
公主 冷月无声

发布日期:2011-06-21 17:31:57


7.牛顿的伟大综合和理论飞跃

一、牛顿简介

 (1 牛顿1642年生于英国。从小是一个苦命的孩子,还未出生,父亲逝世,两岁母亲改嫁,在舅舅和姥姥家长大。

 (21661年考入剑桥大学31 学院。由于学习勤奋,受到巴罗教授的赏识,1664年成为研究生。

 (3.1665年开始研究微分和积分及万有引力定律。1665年伦敦大瘟疫,一个夏天病逝3万人。牛顿回到家乡,留下了脍炙人口的苹果落地的故事。(据说是法国作家伏尔泰从牛顿侄女那儿听来的。)

 (4 1687年出版旷世之作自然哲学的数学原理。由好朋友哈雷资助出版。人们争相购阅。

 (51703 任英国皇家学会终身会长。

 (61705 被英国女王授予爵士称号。

 (71727年逝世,葬于威斯敏斯特教堂。

  伊萨克·牛顿爵士安葬在这里,让我们欢呼曾经存在过这样一位伟大的人类之光。 ——碑文

二、牛顿取得成功的历史条件

 (1)生产力发展的需要

  航海的发展,需要对天体的运行规律进行研究,对机械加工作物理原理的解释。

 (2)物理方面的进展

  哥白尼的日心说,摧毁了附着在神学上的宇宙观,得到了几乎所有科学家的认同,教会的迫害反而使真理的声音广为传播。

  伽利略奠定了在运动观上的正确理论,各种力正在被发现。

 (3)在英国,政局比较稳定,商业发展使新兴资产阶级从自身的角度,开始注重科学研究。

 (4)科学的国际研究联系加强。英法成立了皇家学会皇家科学院

三、牛顿的《自然哲学数学原理》的意义(1687年发表)

  序言:“我把这部著作叫做自然哲学的数学原理,因为哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力,而后用这些力去论证其他现象……,我希望能用同样的推理方法,从力学中推导出自然界的其他现象。

 (1)它将个别特殊的情况抽象概括为普遍理论,是当时力学规律的伟大综合。

2)它成为当时科学上判断正误的准绳。

 (3)它向后来者提供了一种科学研究的方法。

 (4)它发挥了科学理论的预言作用,引导人们从已知的现象去预测未来。

  1)哈雷彗星

  1682年彗星出现时,有人说,它是人类的罪恶造成的,因此人们纷纷跪地祈祷,惊恐万分。

  牛顿根据天文资料,应用万有引力定律,说明和计算了彗星的运动轨道。

  牛顿的好朋友,英国天文学家哈雷(1656-1742),根据牛顿理论进一步计算了大量彗星的运动轨道,得出1531年、1607年、1682年出现的彗星轨道相同,因此应是同一彗星。由此预言,1758年还将出现这一彗星。

  1758年,这成了当时一件众人十分瞩目的大事。彗星到期未出现,科学家着急得很。1759312,这颗星出现了,迟到的原因,是因为它受木星和土星的吸引而姗姗来迟了,这正说明了万有引力定律的成功。

  2)“笔尖下的行星的发现

  1781年,赫舍尔(1738-1822)发现天王星,踞太阳约28亿公里,绕一周要84年。但根据牛顿理论,其运动有偏差,于是预言,还应该存在另一颗星。

  列威尔()、亚当斯(英)根据牛顿的理论计算出了该星的轨道。

  柏林天文家伽列于1846923,在列威尔推算处相距不到的地方发现了这颗星——海王星,大大拓宽了天文科学家的视野。

总之《自然哲学数学原理》第一次显示了科学理论所具有的知识飞跃和能动作用,它为后来的物理研究开拓了一条传统思路,奠定了经典力学的基础,促进了物理学向前发展。

四、牛顿的成功之路

  (1)站在巨人的肩上,勤奋学习,积累知识

     数 学---〉 欧几里德——笛卡尔——莱布尼兹

     力 学---〉 达.芬奇——伽里略——惠更斯

     天文学---〉 哥白尼——第谷——开普勒

     引力思想---〉吉尔伯特——布里阿德——玻列利

  (2)讲求科学研究方法

  1)分析综合法

  牛顿在光学一书中曾说:从结果到原因,从特殊原因到普遍原因,一直论证到最普遍的原因为止,这就是分析的方法;而综合的方法则假定原因已经找到,并已把他们立为原理,再用这些原理去解释由他们发生的现象。

  2)归纳与演绎相结合

 

 3)追求简单、明白的公理体系

  牛顿根据月球受地球吸引的现象,归纳出一切天体相互吸引的关系,进而得出了引力定律,再演绎出宇宙万物间相互吸引的因果关系。

  牛顿在原理中写道:自然界喜欢简单化,而不爱用什么多余的原因以夸耀自己。所以他努力寻找支配自然界的尽可能简单的原理,总结其规律。

  4)数学物理方法:原理是数学与物理的完美结晶

  大自然追求的是一本用数学语言所写的巨著,他追求的是一个精确的,完完本本用数学表示的定律。            ——牛顿

  5)实验----抽象方法

  万有引力定律既有观测实验的基础,同时也是科学抽象的产物。

  (3)热爱科学,追求真理

人们问:“你是怎么发现万有引力的?”

牛顿说:“By thinking on it continually.”

  牛顿终身没娶。1727年,牛顿遗言:“我不知道世人对我是怎样的看法,但是在我看来,我不过象一个在海边玩耍的孩子,为时而发现一块美丽的石子而高兴,但那浩瀚的真理的海洋,却还在我的面前未曾发现呢。

五、牛顿的局限

 1)绝对时空观

  牛顿说:绝对的数学的时间与外界无关地流逝着……认为时间与空间无关,时空与运动无关,是绝对的物理量。

2)当一些问题牛顿解释不了时,它就只好用上帝的万能来解释,为此牛顿花费了后半生的心血,这正是牛顿的悲剧。

 
公主 冷月无声

发布日期:2011-06-21 17:32:45


8.瓦特

瓦特(JamesWatt,17361819)英国发明家、工程师。1736119日生于苏格兰的一个小镇格里诺克。他从小体弱多病,由父母进行了启蒙教育。父亲是个具有多种手艺的工匠,受其影响瓦特特从小就有实验的兴趣和才能。传说他小的时候,曾用布把壶嘴堵死,看到蒸汽的力量把壶盖冲开。这一现象激发了他的探索精神。后来进了格里诺克文法学校学习,因身体不好,退学在家自学,并经常随父亲到工厂学习制作机械模型、仪器的技术,进行化学和电学实验。靠着虚心求学、刻苦钻研的精神,15岁学完了《物理学原理》并获得了丰富的木工、金属冶炼和加工等工艺技术。1753年他在家钟表店学手艺。1753年又跟有名的机械师摩尔根当学徒。经过刻苦学习,努力实践,他已能制造难度较高的象限仪、罗盘、经纬仪等。1756年在格拉斯哥大学当了仪器修理员,这是他一生的转折点。一方面该校具有较完善的仪器设备和先进技术,为他的工作创造了良好的技术条件。更重要的是他在这里结识了英国化学家、物理学家J.布莱克等著名学者,他可以经常跟他们讨论改进蒸汽机的理论和技术问题,从他们那里学到许多科学理论知识。这对他后来的发明工作影响很大。   1764年瓦特在修理纽科门蒸汽机时,精心研究了这种热机的工作原理和耗煤量大、效率低的症结。他受J.布莱克的潜热学说启示,找到了纽科门蒸汽机耗煤量大、效率低的原因,即汽缸在使气体膨胀和用水冷凝时一热一冷,损耗大量热量。瓦特于1765年发明了把冷凝过程从汽缸中分离出来的分离式冷凝器。冷凝器的发明在蒸汽机的发展中起了关键性的作用。1768年他制成了一台单动作蒸汽机(活塞单方向推动做功),这台蒸汽机还采用了汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞等各种新措施,大大降低了蒸汽消耗量,耗煤量只有纽科门机的14,动作也更迅速。1776年这种机器开始在厂矿使用。1781年,他发明了行星式齿轮,将蒸汽机活塞的往运动变为旋转运动。1782年他发明了大动力的双动作蒸汽机并获得专利,并利用飞轮解决了蒸汽机运转的稳定性问题。1784年他发明了平行运动连杆机构,解决了双动作蒸汽机的结构问题。1788年他发明了离心式调速器和节气阀,用来自动控制蒸汽机的运转速度。1790年发明了蒸汽机配套用压力计。

到此为止,瓦特完成了对蒸汽机的整套发明过程。经过他的一系列重大的发明和改进,使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多,而且配套齐全、性能优良、切合实用。瓦特由此博得了第一部现代蒸汽机──高效率瓦特蒸汽机的发明者称号。很快,瓦特蒸汽机在纺织、采矿、冶炼和交通运输等方面得到了广泛应用,极大地推动了英国和欧洲的第一次工业革命,使世界进入了所谓的蒸汽机时代。瓦特对蒸汽机的发明、改进及蒸汽机的广泛应用,直接推动了热力学理论的研究和发展。

瓦特还取得了其他一些成就。例如他引人了第一个功率单位:马力;他发明了压容图,用图示的形式表明蒸汽压力如何随汽缸的有效容积而变动,后由于克拉珀龙的工作得以在热力学、热机效率研究中广泛应用;他还发明了复写墨水及其他一些仪器。由于他在科学技术上的贡献,1785年被选为伦敦皇家学会会员;1806年被授予格拉斯哥大学法学博土头衔;1814年被选为法国科学院外籍院土。

1819819日瓦特在伯明翰附近的希斯菲德逝世。为了纪念这位伟大的发明家,国际单位制中功率以瓦特为单位,1832年在格拉斯哥市乔治广场还塑造了一座瓦特铜像。

9.布朗

布朗(Robert Brown17731858)英国著名植物学家。17731221日生于苏格兰的蒙特罗斯。他从小就对植物有浓厚的兴趣。先入阿伯丁大学马里夏尔学院,后进爱丁堡大学学医。21岁时在英军中任助理外科医生,他一半时间为军队工作,一半时间进行自修,并收集各种植物制作标本。18011805年他作为专家在澳大利亚远洋勘察船调查者号上收集了大量的大洋洲植物标本。1805年返回伦敦,将他收集的近3900种标本进行分类,整理后写入《澳洲植物志》一书中,对植物分类学作出了贡献。   布朗对物理学的贡献是发现了著名的布朗运动。1827年布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉颗粒时,发现花粉颗粒在水中不停地作无规则运动,颗粒越小越活跃。开始他怀疑是否是由于花粉有生命才出现这种运动的,于是他把花粉浸在酒精里将其杀死、晒干,再放人水中观察,他还用无机物玻璃碎片、小石块碾成的细粉末代替花粉放人水中作试验,同样观察到了这种现象,从而否定了这种运动是由于植物花粉有生命造成的想法。布朗把实验的详细经过、结果记录下来,写成《植物花粉的显微观察》一书,于1828年出版。书中写道:在经过多次重复的观察以后,我确信这些运动既不是由于液体的流动也不是由于液体的逐渐蒸发所引起的,而是属于粒子本身的运动。虽然布朗当时并不能解释这种运动的原因,但他精于观察和实验,肯定了这种运动的客观存在,发现了问题,并把问题详尽地记载下来,为后人的进一步研究做出了开拓性的贡献。这种运动后来被称为布朗运动。

  布朗逝世后,随着分子动理论的发展,人们才清楚地知道,这种微小颗粒的奇妙运动是由于微粒受到作热运动的水分子从四面八方不均衡的碰撞所造成的。在布朗工作的基础上,1905年德国物理学家爱因斯坦和波兰物理学家斯莫卢霍夫斯基发表了他们对布朗运动的理论研究成果,得出了关于布朗运动的完整的统计理论,成功地用原子和分子的热运动解释了布朗运动。1908年法国物理学家佩兰用实验方法验证了爱因斯坦和斯莫卢霍夫斯基的理论。他们和布朗一起,间接地证实了分子的存在及其永不停息的无规则运动,这无疑是对原子-分子理论和分子动理论的正确性的有力支持,对分子物理学的发展作出了决定性的贡献。布朗运动还清楚地表明了统计力学中预言的涨落现象确实存在,使人们认识到热力学第二定律的统计规律性。布朗运动的发现的重要意义还在于,能把原来看不见的分子的微观运动和可以观察到的微粒的宏观运动联系了起来,为物理学的研究提供了一个重要的、科学的研究方法。

1858610日布朗在伦敦逝世。

 
公主 冷月无声

发布日期:2011-06-21 17:33:23


10.开尔文

英国物理学家 。原名W.汤姆孙, 1824626日生于爱尔兰贝尔法斯特,19071217日卒于苏格兰内瑟霍尔。由于装设大西洋海底电缆有功 ,英国政府 1866 封他为爵士 1892年又封他为开尔文男爵,以后他改名为开尔文。1846年任格拉斯哥大学自然哲学(即物理学)教授,直至1899年退休。1904年任格拉斯哥大学校长。
开尔文的科学活动是多方面的,其主要贡献包括:电磁学。开尔文在静电和静磁学理论、交流电特别是莱顿瓶的放电振荡性、静电绝对测量和电磁测量,大气电学等方面 ,都作出了重要贡献。电像法是开尔文发明的解决静电学问题的有效方法 热力学 。开尔文在1848年提出 1854年修改的绝对热力学温标,是现代科学上的标准温标。开尔文是热力学第二定律的两个重要奠基人之一。他提出的第二定律说法称为热力学第二定律的开尔文表述。开尔文还从理论上预言一种新的温差电效应,后称汤姆孙效应;和J.P.焦耳合作的多孔塞实验,从理论上揭示了实际气体与理想气体的差别 ,实用上为制造液态空气的重要方法 见焦耳- 汤姆孙效应)。海底电缆。1855年他研究得出信号传递速度减慢与电缆长度平方成正比的规律 1851 年他装设了英国与法国相隔海峡中的第一条海底电缆 18561858 年他又负责装设了横过大西洋的海底电缆,这是他最主要的工作。电工仪器。开尔文为了装设海底电缆,用很大力量研制电工仪器,例如他发明了镜式电流计,虹吸记录器。建立电磁量的精确单位标准和设计各种精密测量仪器,如绝对静电计、开尔文电桥、圈转电流计等。1861年根据他的建议英国设立了电学标准委员会,为电学单位标准奠定了基础。波动和涡流、以太学说。开尔文在波动和涡流理论方面多有贡献。他热心于以太理论的研究,以失败告终,后来他意识到以太不过是人的主观想象。另外他对地球年龄也研究过并从地面散热的快慢估算出地球年龄不超过1亿年 1896年发现了放射性物质 ,出现了新热源,才修正了他的估计。开尔文在物理学的各个方面都有建树,而且多被应用于实际。

11.阿伏加德罗

阿伏加德罗(Ameldeo Avogardo,17761856)意大利物理学家、化学家。1776

89日生于都灵的一个贵族家庭。179289日入都灵大学学习法学,1796年获法学博士,以后从事律师工作。18001805年又专门攻读数学和物理学,尔后主要从事物理学、化学研究。1803年他发表了第一篇科学论文。1809年任韦尔切利学院自然哲学教授。1811年被选为都灵科学院院士。
  阿伏加德罗还根据他的这条定律详细研究了测定分子量和原子量的方法,但他的方法长期不为人们所接受,这是由于当时科学界还不能区分分子和原子,分子假说很难被人理解,再加上当时的化学权威们拒绝接受分子假说的观点,致使他的假说默默无闻地被搁置了半个世纪之久,这无疑是科学史上的一大遗憾。直到1860年,意大利化学家坎尼扎罗在一次国际化学会议上慷慨陈词,声言他的本国人阿伏加德罗在半个世纪以前已经解决了确定原子量的问题。坎尼扎罗以充分的论据、清晰的条理、易懂的方法,很快使大多数化学家相信阿化加德罗的学说是普遍正确的。但这时阿伏加德罗已经在几年前默默地死去了,没能亲眼看到自己学说的胜利。

阿伏加德罗是第一个认识到物质由分子组成、分子由原子组成的人。他的分子假说奠定了原子一分子论的基础,推动了物理学、化学的发展,对近代科学产生了深远的影响。他的四卷作《有重量的物体的物理学》(18371841年)是第一部关于分子物理学的教程。

185679日阿伏加德罗在都灵逝世。

 
公主 冷月无声

发布日期:2011-06-22 15:31:38


12富兰克林对雷电现象的研究

1富兰克林(1706-1790):

美国人在全家17个孩子中排行15,其父是小手工业者,家境贫困。他在10岁时缀学,12岁当印刷所学徒,阅读了许多书籍,后来成为科学家和政治家。自己写的墓志铭:“印刷工富兰克林

从苍天那里取得了雷电,从暴君那里取得了民权。——杜尔格(法)

2)费城实验

富兰克林40岁时,观看了电学实验,从而对电有了兴趣。其中有一个想法,天上的电和地电是统一的吗?

17527月,一个电闪雷鸣的上午,他将一个风筝放到空中,风筝下有一根铁丝,铁丝下栓一根麻绳,麻绳的下一端拴丝线,绳线接触处栓了一把钥匙。

铜钥匙可以给莱顿瓶充电,与摩擦电性质完全相同。

现象:麻绳上的纤维向四周自立,犹如怒发冲冠

富兰克林的工作,揭开了雷电的奥秘,统一了天电地电,震惊了科学界。

小插曲:为了验证地电天电的相同处,富兰克林想到雷可以击死动物,于是他就实验用地电去击杀火鸡,结果被电打昏了。苏醒后,却不介意地说:我本想用电杀死一只火鸡,结果差点电死了一个傻瓜。

然而,风险是的确存在的。1753年,俄国的里赫曼在做大气电实验时不幸中电身亡,为科学献身。

3)发明避雷针:富兰克林并不满足,将他的发现转化为了新的发明。避雷针诞生了。

4)科学兴趣广泛:命名了正电,负电,发现了电荷守恒定律,研究了火炉的改良,植物的移植,传染病的防治。写出了《电学的实验和研究》的著作。

5) 富兰克林是独立宣言和美国宪法的起草人之一,为祖国的独立和解放作出了贡献的政治活动家。

13库仑定律的发现

1)库仑(1736-1806): 法国人,当过法国部队的技术军官,后被选为法国科学院院士。

2)库仑的扭秤实验

  金属丝的扭力正比于扭转角,将扭丝悬挂起来,可以测万分之一格令的小力,1785年库仑据此制成电秤,以测定电力。

3)库仑定律

万有引力定律

4)库仑定律的建立使电磁学进入了定量的研究,使电磁学真正成为一门科学,数学的引入,使这门科学更锦上添花。

※类比方法的成功

如果不是与万有引力进行类比,单靠实验具体数据的积累,严格的库仑定律的形式将很难得到。由此我们可以看到类比在科学研究中的作用。

14.伏特:

1)制造起电盘。

2)设计了一种静电计。

3)发现了沼气。并制成了一种称为气体燃化的仪器,可以用电火花点燃一个封闭容器内的气体。

4)发明了伏打电堆,这是历史上的神奇发明之一。

 
公主 冷月无声

发布日期:2011-06-22 15:52:54


15.欧姆及欧姆定律

欧姆(1787-1854):德国人,家境贫困,中断大学学业后当了中学老师。后被慕尼黑大学任命为教授。

将付里叶在热学中提出的热流、热阻,类比电学中的电流、电阻,温度差类比电势差,通过实验验证,在1826年发现了欧姆定律,由此与电流相关的物理量可以测定和推出。人们为纪念他,将电阻的单位定为欧姆

     

 

16.奥斯特与电流磁效应

 1)奥斯特 (1777-1851)丹麦人: 发现电流磁效应的第一人。

奥斯特寻找电与磁的关系的想法酝酿已久:

    1803:“我们将把整个宇宙容纳在一个体系中。他认为自然力之统一

    1812:“我们应该检验的是,究竟电是否以其最隐蔽的方式对磁体有类似的作用。

    1818-1819年,与奥共事的人说:“奥斯特经常在寻找这两种大自然力之间的关系。

  机会来了,18204月,奥斯特在一次讲课中,发现磁针在通电导线的作用下动了一下!这才恍然大悟,原来以前总把电流的磁力想象为纵向,实际应为横向。奥斯特紧抓不放,经过反复实验,查明了电流具有磁效应。1820721,发表了《电流对磁针的作用的实验》,引起了学术界的轰动。

2)意义

   第一个解释出了电与磁之间的内在联系。

   为电报和电机的发明开辟了道路。

 为电磁场理论的发展奠定了基础。
 
公主 冷月无声

发布日期:2011-06-22 15:55:15


16.安培和安培定律

1)安培 (1775-1836) :法国科学家。

 安培在法国长大时,正是法国社会变革时期,他几乎没受过正规教育,只好以他父亲和百科全书做老师。个人遭遇不好,家庭几经磨难。即使这样,也没有动摇安培对科学的追求。1827年发表了名著《从实验导出的关于电动力学现象的数学理论》。人们为纪念他,将电流强度的单位定义为安培

    

2.经验

安培在总结他的经验时,这样写到:从对实施的观察开始,尽可能地改变伴随事件,并佐以精确的测量,以便导出完全基于试验的一般规律,再从这些规律导出这些力的数学表达式……这就是牛顿所遵循的路线。

 安培的电流元之间作用力的又一个平方反比规律的发现,是人们对大自然力之间的内在联系又有了一个新的认识。安培的工作,为以后电动力学的研究和发展,开拓了一个新的基础。

17.变磁生电的发现者——法拉第

一、法拉第(1791-1867): 英国物理学家。

  法拉第是一个穷铁匠的儿子,兄妹10人。小学没毕业就失学,当了装订工。但失学不失志,经常阅读书报。当了戴维助手。1821年受任为皇家研究所试验室主任。

  1821年,开始电磁学的研究,总共工作四十年。

  写出了《电学的实验研究》。

  一生谢绝了许多奖赏。

  在物理学的全部历史中——最全能的实验物理学家却是一个仅受过初等教育的人。……他,就是法拉第。    ——萨莫斯(美)

二、法拉第的主要贡献

1)电磁感应的发现:

  一贯追求科学真理,相信自然力的统一。

  1831829,法拉第终于取得了突破性进展。变磁激发了电。

  一个月后,法拉第向英国皇家学会报告,产生感应电流的情况可以分为5类。

  1833年,楞茨发现楞茨定律,判断感应电流的方向。

(1867年,西门子创制了发电机)

2)场线的提出者

  为了解释电磁现象,必须找到一种直观表示的方法。

  法拉第从大量的实验中想象出描写电磁作用的电场线和磁感线,经数学家证明了其概念的正确,他为场的理论建立作出贡献。

  汤姆逊说:“我想电场和磁场的许多性质,借助力线就可以最简单而富有暗示地表示出来。

(3)其他

  法拉第对光的磁化、电流的化学现象和反磁性的发现等都有自己独到的见解。

三、法拉第的研究思路

  (1)对自然力的统一性可转化性坚信不移。

  我早已持有一种见解,它几乎达到深信不移的程度,而且我想这也是其他许多自然科学爱好者的见解,即物质之力所表现出来的各种形式具有普遍的起源。

  (2)对电磁波的朦胧预见:“磁场从磁极出发的传播类似于起波纹的水面的振动。

  3)研究特色

  法拉第通过场线和场,将电场和磁场的重要性质表现出来了。

  麦克斯韦:“在数学家看到相互超具吸引力的中心的时候,法拉第则用他特有的思维的眼睛看到穿过全空间的场线。……”

  4.法拉第思想方法的一些局限性:将一切归结于等。

四、对法拉第的高度评价

  一生最大的发现,是发现了法拉第。    ——戴维

我们把法拉第首先看作是科学家中最有成效最高尚的典型。

                     ——麦克斯韦

铁匠的儿子法拉第,在青年时代的早期,作过装订工人的学徒,临死时是所有科学学会的会员,是那时物理学家公认的领袖。——斯托列托夫

  当法拉第在演示他的电磁感应现象时,一位贵妇曾问道:您的电流计指针动一下有什么意义呢?法拉第回答道:夫人,当一个婴孩诞生的时候,您会想到他将会完成何等事业吗?

  法拉第如此至爱的这个婴儿,的确有着惊人之举。1867年西门子根据这一原理创造了发电机,从此人类有了,它至今仍为我们带来光明和幸福。当我们在尽情享受电灯、电视、电影……这一切现代文明的时候,我们怎能不感谢这位铁匠的儿子呢?

 
公主 冷月无声

发布日期:2011-06-22 15:56:04


18.楞次

楞次(Lenz,Heinrich Friedrich Emil1804224日诞生于爱沙尼亚.16岁以优异成绩考入家乡的道帕特大学.1828年被挑选为俄国圣彼得堡科学院的初级科学助理,1830年被选为圣彼得堡科学院通讯院士,1834年选为院士.曾长期担任圣彼得堡大学物理数学系主任,后来由教授会选为第一任校长.

楞次在物理学上的主要成就是发现了电磁感应的楞次定律和电热效应的焦耳-楞次定律.

1833年,楞次在圣彼得堡科学院宣读了他的题为关于用电动力学方法决定感生电流方向的论文,提出了楞次定律.亥姆霍兹证明楞次定律是电磁现象的能量守恒定律.

在电热方面,1843年楞次在不知道焦耳发现电流热作用定律(1841)的情况下,独立地发现了这一定律.他用改善实验方法和改用酒精作传热介质,提高了实验的精度.

1831年,楞次基于感应电流的瞬时和类冲击效应,利用冲击法对电磁现象进行了定量研究,确定了线圈中的感应电动势等于每匝线圈中电动势之和,而与所用导线的粗细和种类无关.1838年,楞次还研究了电动机与发电机的转换性,用楞次定律解释了其转换原理.1844年,楞次在研究任意个电动势和电阻的并联时,得出了分路电流的定律,比基尔霍夫发表更普遍的电路定律早了4年.

1865年寒假,楞次在意大利罗马中风去世.

19.洛伦兹

洛伦兹(Hendrik Antoon Lorentz1853—1928)是荷兰物理学家、数学家。1853718日生于阿纳姆。1870年入莱顿大学学习数学、物理学,1875年获博士学位。25岁起任莱顿大学理论物理学教授,达35年。   洛伦兹是经典电子论的创立者。他认为电具有原子性,电的本身是由微小的实体组成的。后来这些微小实体被称为电子。洛伦兹以电子概念为基础来解释物质的电性质。从电子论推导出运动电荷在磁场中要受到力的作用,即洛伦兹力。他把物体的发光解释为原子内部电子的振动产生的。这样当光源放在磁场中时,光源的原子内电子的振动将发生改变,使电子的振动频率增大或减小,导致光谱线的增宽或分裂。189610月,洛伦兹的学生塞曼发现,在强磁场中钠光谱的D线有明显的增宽,即产生塞曼效应,证实了洛伦兹的预言。塞曼和洛伦兹共同获得1902年诺贝尔物理学奖。

1904年,洛伦兹证明,当把麦克斯韦的电磁场方程组用伽利略变换从一个参考系变换到另一个参考系时,真空中的光速将不是一个不变的量,从而导致对不同惯性系的观察者来说,麦克斯韦方程及各种电磁效应可能是不同的。为了解决这个问题,洛伦兹提出了另一种变换公式,即洛伦兹变换。用洛伦兹变换,将使麦克斯韦方程从一个惯性系变换到另一个惯性系时保持不变。后来,爱因斯坦把洛伦兹变换用于力学关系式,创立了狭义相对论。

1880年他以很高的精确度测定热功当量,得出其值为426.2千克米每千卡(合4.179Jcal)。1881年他根据霍耳(E.H.Hall18551938)效应解释磁致旋光现象,推导出罗兰磁致旋光方程与麦克斯韦旋光方程等价。

1882年研制衍射光栅,他研制的光栅刻线机,可在25平方英寸的金属片上刻出每英寸43000条线的光栅,摄得的太阳光谱极为精细,光谱底片展开可达50英尺,波长范围2152.91埃~7714.68埃,精确度小于0.01埃。他还发明凹球面衍射光栅,编制出太阳光谱照相图册,在1890年巴黎博览会获金质奖章。

1876年他自欧洲访问回国时,购回大批仪器设备,在约翰·霍普金斯大学装备起当时美国最好的实验室,他十分重视基础研究工作,为美国物理学发展作出重大贡献。

如何解释1887年完成的迈克耳孙-莫雷实验,是当时摆在物理学家面前的一大难题。为了解释事实,洛伦兹大胆提出高速运动物体沿运动方向会发生收缩的假设,即洛伦兹-斐兹杰惹收缩。3年后,作为辅助的数学手段又引人地方时间的假设,实质上洛伦兹已经建立了相对运动的两坐标系间的时空变化关系。1904年他发表了著名的变换公式(洛伦兹变换)和质量与速度的关系式,并指出光速是物体相对于以太运动的极限速度。可以说,洛伦兹已经接近相对论的边缘,遗憾的是未能迈出最后的一步。然而,这对于后来的爱因斯坦创立狭义相对论提供了一定的启示。

此外,洛伦兹在当时物理学各个领域里都有很深的造诣,他在热力学、分子动理论和引力理论等方面都有贡献。洛伦兹还是一位优秀的教育家。在任教期间,他工作认真,治学严谨,讲授深刻,深受学生们的爱戴,培养了包括塞曼在内的一大批优秀人才。

洛伦兹于192824日在哈勒姆逝世。在举行葬礼那天,荷兰全国的电讯、电话中止3分钟,以示哀悼。当时,爱因斯坦作为新一代理论物理学家的领袖和普鲁士科学院的代表在悼词中称他是我们时代最伟大、最高尚的人。