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时间:2019-05-10
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1、第三章现代物理学2021/10/5第一节19世纪末物理学的三大发现一、X射线的发现1895年11月8日,德国物理学家伦琴在进行阴极射线研究时偶然发现了一些奇异的现象:伦琴在暗室中做阴极射线管气体放电实验时,为避免紫外线与可见光的影响,特用黑纸将射线管包住,但位于高真空阴极射线管附近的用黑纸严密包好的照相底片会被感光;用黑纸包裹的阴极射线管也能使荧光物质发出荧光,而阴极射线是透不出玻璃管的。2021/10/5伦琴认为,还存在着发自阴极射线管,但又非阴极射线的另一种看不见的射线。因对其本质的不确定性,他把这种射线称为X射线,但
2、是人们为了尊重他的功绩,又称之为伦琴射线。经过6个多星期的深入研究,伦琴于12月28日向德国维尔茨堡物理医学会递交了《一种新的射线——初步报告》的论文。1912年,德国物理家劳厄从晶体衍射的新发现中判断X射线是一种频率极高的电磁波,从而揭示了X射线的本质。不久后,莫斯莱证实它是由原子中内层电子跃迁所发出的射线。伦琴,德(1845-1923)和他的第一张X照片第一节19世纪末物理学的三大发现一、X射线的发现二、放射性的发现1896年2月,法国物理学家贝克勒尔选择了一种荧光物质——铀盐做实验,结果发现,不仅受阳光照射发出荧光的
3、铀盐能使照片底片感光,而且包于黑纸中未受阳光照射的铀盐也能使底片感光。经过反复实验,贝克勒尔证实铀盐无需任何外界作用就能自发地放出一种穿透力很强的射线,这种射线显然只与铀盐有关而与荧光无关,是有别于X射线的新射线。人们就把物质能自发地放出射线的性质叫放射性,把有放射性的物质称为放射性物质。第一节19世纪末物理学的三大发现贝克勒尔,法(1852-1908)得到的第一张铀辐射照片贝克勒尔的新发现引起了世界各国科学家的关注和兴趣,著名的法国女科学家居里夫人和她的丈夫居里投入了寻找像铀那样的其他放射性元素的工作。第一节19世纪末物
4、理学的三大发现二、放射性的发现1902年,居里夫妇宣布,他们测得镭的原子量为225,找到了两根明亮的特征谱线,至此,镭的存在才得到公认。皮埃尔.居里,法(1859-1906)玛丽.居里,法籍波兰(1867-1934)第一节19世纪末物理学的三大发现二、放射性的发现三、电子的发现1876年,德国物理学家戈德斯坦在对气体放电进行了细致的研究后,将电流通过低压气体放电管时,对着阴极的那一端管壁出现荧光现象的原因归结为是某种射线从阴极发出,打在了对面的管子上,并给这种射线取名为阴极射线。2021/10/51897年,英国理学家汤姆
5、孙对阴极射线的本质作出了正确的回答。首先,他测出了阴极射线的传播速度远远小于光速,因而证明它不是电磁波。接着汤姆孙又用电磁场把阴极射线引到了一种用于测电荷的接收器中,证明它是一种带负电荷的粒子流。还测出了这种粒子流的质量与电荷的比(名为荷质比e/m)。汤姆孙起初称该粒子为“微粒”,后来又采用了爱尔兰物理学家斯托尼于1891年提出用来表示电荷最小单位的“电子”一词称之。第一节19世纪末物理学的三大发现J.J汤姆孙,英(1856-1940)在做实验电子的发现不仅揭示出电的物质本质,而且向世人宣告,原子已不再是组成物质的最小粒子
6、。这是一个非常重要的结论,原子不可分的传统观念彻底破灭了。汤姆逊被誉为:一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人。电子的发现导致了原子物理学这门学科的诞生。第一节19世纪末物理学的三大发现三、电子的发现四、经典物理学的危机X射线、放射性和电子的发现,使传统的物理学观念受到了挑战,不仅原来的原子不可分学说由于电子的发现而必须摒弃,而且过去认为一种元素不可能转变为另一种元素的观点,也因为现在看到放射性元素在放出某种射线后就逐渐转变成另一种元素的事实而应该予以推翻。2021/10/5它标志着人们对物质结构的认识进入了一个新的层次
7、,经典物理学理论正遭受着巨大的冲击。面对这样一些事实,有些科学家显现出认识上的混乱,他们说:“原子非物质化了,物质消失了”,否认物质存在的客观性,导出了唯心主义的结论。他们还把物理学的这些新发现看成是“原理的普遍毁灭”,这就是所谓的“物理学危机”。X射线、放射性和电子的发现,拉开了物理学革命的序幕,是科学史上的决定性事件,因此被人们誉为“19世纪物理学的三大发现”。第一节19世纪末物理学的三大发现第二节相对论物理学一、绝对时空观和以太之谜1、牛顿的绝对时空观2021/10/5“绝对的空间,就其本性而言,是与外界无关而永远是
8、相同的和不动的。”“绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着,而且由于其本性而在均匀地、与任何其他外界事物无关地流逝着,它又可以名之为‘延续性’。”牛顿的绝对时空观夸大了时空的绝对性,割裂了时空与物质及其运动的关系。2、以太之迷2021/10/5“以太之谜”是人们在研究光传播媒介时所发现的问题。按照经典物
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