物理学在高新技术材料中的应用

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1、物理学在高新技术材料中的应用物理系沙健教授绪论，纳米科技绪论沙健纳米材料沙健高温超导体及应用方明虎材料的物理性质鲍世宁磁性材料李海洋1、物理学的范畴，作用与意义,何谓“高新技术材料”?2、物理学与高新技术材料的关系．3、物理学在未来高新技术材料发展中的地位和作用．绪论一、物理学的范畴,作用与意义,何谓“高新技术材料”?*物理学的范畴:物理学是研究物质结构和运动规律的科学。物理学研究的是自然界中最基本最普遍的规律。精确性(定量科学)普遍性(基础科学)绪论当今物理学研究的两个前沿领域：（1）高能物理——最小的空间尺度探索基本粒子和物质结构。（2）天体物理——最大的空间尺度研究宇宙演化和起源。两者

2、之间表面上看天差地别，实际上互相关联——21世纪物理的突破点宇宙起源:大爆炸理论(TheBigBang)绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论物理学的发展规律：寻求最简单的基本原理，解释最普遍的客观事实。随着研究的深入而不断综合,建立大统一理论，寻找总开关奥克姆准则：越接近真理，基本定律就越简单！物理学的研究范围与分类：（1）经典物理学----力、热、光和电磁学研究对象：宏观物体（大小>>原子尺度）低速运动物体（速度<<光速）（2）近代物理学----相对论和量子力学研究对象：原子及小于原子尺度的粒子高速运动的物体（速度接近光速）绪论*物理学的作用与意义:物理学既是自然科学的基础学科、又是带头学科（

3、1）物理学与化学息息相关量子理论从本质上说明了元素性质周期性变化的规律。量子化学使人们认识了化学现象的微观本质。（2）物理学与生物学相互渗透物理学为生物学提供了理论概念和方法，如DNA双螺旋结构，基因，耗散结构理论。物理学为生物学提供了现代化实验手段，如电子显微镜、核磁共振仪、原子力显微镜等。绪论(3)物理学是现代技术革命的先导热力学的建立推动了蒸汽机实用技术的发展；电磁学的建立使电气时代到来．量子力学和相对论的建立，催生了核能技术、超导技术、激光技术、信息技术、纳米技术等高新技术（４）物理与数学的关系：互相促进、共同发展微积分、微分方程—力学、电磁学非欧几何(明可夫斯基空间、黎曼空间)—相

4、对论群论——对称性研究现代微分几何—规范场(5)物理学是哲学和方法论的基础物理学每个新的概念和规律的确立，都是人类认识史上的一个飞跃.牛顿划时代的名著叫《自然哲学的数学原理》、牛顿颗粒学说和惠更斯波动学说发展为德布罗意关于物质的波粒二象性学说、爱因斯坦的相对论时空观、普朗克的量子概念等,都成为当代哲学的认识论基础.绪论*何谓“高新技术材料”?高深和远离日常生活经验时代性，社会性核技术(曼哈吨计划)航天技术　半导体微电子技术纳米科技　能源技术生物技术等绪论库仑定律:(法国1785年)吉尔伯特(英国,1544年),发现琥珀等物体经摩擦,会吸引纸片等细小物体,创造了名词:电electricity迪

5、费（法国,1734年）,发现两类性质相反的“电”一类出现在玻璃、岩晶、宝石、兽毛、绒毛等物体上,另一类出现在琥珀、树脂、丝、线、纸等物体上绪论二、物理学与”高新技术材料”的关系．以电磁现象的探索为例:法拉第(英国,1831年),发现电磁感应现象法拉第定律：麦克斯韦(英国,1864年),集电磁现象研究之大成---电磁场理论赫兹(德国,1887年),用实验证实了电磁波绪论1832年,皮西克(法国),第一台手摇直流发电机1834年,雅可比(德国物理学家),第一台船用直流电动机1943-1910年,德波里(德国物理学家),第一条57公里远距输电线1878年后,爱迪生(美国)发明了电灯,电影,电子管等

6、几百项电子产品1844年,亨利、莫尔斯(美国)发明了电报;1922年,贝尔(美国)发明了电话1894年,马可尼(意大利)、波波夫(俄国)几乎同时发明了无线电发射机和接收机1925年,贝尔德(英国),发明了第一台电视机1945年,莫克来(美国),制成了第一台电子计算机在物理学诸多成就问世之后,电气化时代到来催生了那个时代的高新技术高新技术推动社会生产力极大发展,又为物理学的深入研究奠定了坚实的物质基础绪论伦福德（1798年），从摩擦生热发现热质说的谬误巴本（法国1679年,蒸煮器）纽可门（英国1705年）,瓦特（英国1765年）发明带冷凝器的蒸汽机．卡若（法国1824年）理想热机，卡若定理推动

7、蒸汽机向高效和实用化方向发展对热现象的研究始于温度的测量伽利略第一支温度计（空气热胀冷缩，且无刻度），华伦海（1714年，德国）水银温度计，盐水冰点～人体温摄尔修斯（1742年，瑞典物理学家），冰点～沸点布克莱（1760年，苏格兰化学家），发现潜热随后，热质说兴起以热现象的探索为例:绪论迈尔（德国１８４２年），焦耳（英国１８４０年）热力学第一定律电源R第一定律包含:（１）内能定义（２）热量定义（３）能量守恒第