科学技术发展史课件第十六章、经典物理学大厦的完成

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1、第十六章经典物理学大厦的完成主讲：XXX课前导入知道高中物理课本双缝干涉实验的鼻祖是谁吗？托马斯·杨知道是谁最早试图测量光速的吗？伽利略热力学经典两大定律又是怎么来的呢？静电到动电究竟经过了怎样的推进？生活中每天打交道的力、热、电、磁、光这些物理现象早在19世纪就得出了相应的规律和理论阐释，现在我们一起来学习本章经典物理学大厦的完成。波动说的复兴第一节经典光学的建立光速测定光谱研究能量转化与守恒定律的确立第二节热力学的建立热力学第二定律的建立电磁联系的发现和研究第三节经典电磁理论的建立法拉第的电磁学研究电磁场理论的建立第一节、经典光学的建立17世纪：几何光学确立，牛顿的色

2、散实验以及牛顿环的发现是波动光学的开始。18世纪：细微流质观点的模型直观形象，但光的波动理论此时并不完善。19世纪下半叶：随着麦克斯韦电磁场理论的建立，最终实现了电、磁和光的统一，使人们对光的认识达到了一个新的水平。一、波动说的复兴十九世纪最初几年，托马斯·杨在光的波动说方面做出了一系列实验和理论研究。提出光与声都是波，研究声波叠加现象明确光波的频率和波长，在《自然哲学和机械工艺讲义》中描述多种光的干涉提出“干涉”概念，双缝干涉实验，明确揭示了光的波动性质首次实现了可见光波长的测量托马斯·杨英国医生、物理学家。他博学多才，著述涉及医学、物理学、天体力学和机械学等广泛领域。

3、他具有杰出的语言才能，通晓多种外语，是埃及象形文字最早的翻译者之一。他会演奏多种乐器。杨的研究从生理光学现象开始，杨研究过眼睛的构造及其光学性质，他第一个发现眼球在注视距离不同的物体时改变形状，他最早研究了人眼色觉问题。☻马吕思（工程师、物理学家），发现反射光的偏振现象和平面偏振光通过晶体后的光强变化。☺阿拉果（物理学家），发现色偏振现象。☻菲涅耳（物理学家），完善惠更斯子波概念，提出惠更斯—菲涅尔原理。设计了双光干涉实验，使用半波带法计算计算出圆孔、直边等形状的衍射。成功证明光是沿直线传播。解释了双折射现象。☺菲涅耳与阿拉果合作进行了验证光是横波观点的实验。二、光速测定

4、♥伽利略最早试图测量光速，但没解决这个问题。♥法国物理学家菲索首先在地面测得光速值，315300Km/s♥迈克尔逊测得光速300140Km/s，非常精确，作为国际标准沿用40年之久。“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”——爱因斯坦对伽利略的评价伽利略名言“追求科学，需要有特殊的勇气，思考是人类最大的快乐。”“生命犹如铁砧，愈被敲打，愈能发出火花。”“你无法教别人任何东西，你只能帮助别人发现一些东西。”“科学不是一个人的事业”“真理不在蒙满灰尘的权威著作中，而是在宇宙、自然界这部伟大的无字书中。”“世界是一本以数学语言写成的书。”“一切推理都必须从观察与实验中得来。”“

5、与其夸大胡说，不如宣布那个聪明的、智巧的、谦逊的警句。”返回三、光谱研究光谱学的历史：牛顿色散实验→梅耳维尔发现了纳谱线在内的一些谱线→赫歇尔用谱线检验金属的存在→赫歇尔和李特发现红外线和紫外线→沃拉斯顿观察到太阳光谱的不连续性→夫琅和费发明了衍射光栅→基尔霍夫和本生发明了棱镜光谱仪，建立了光谱分析方法→埃格斯特朗发表了《标准太阳光谱图表》→巴耳末找到了一个简单的氢光谱经验公式→里德堡用波数表示巴耳末公式→里兹提出组合原理，把每条谱线表示成两个谱线的波数差。第二节、热力学的建立18世纪初：开始建立了系统的计温学和量热学，人们对热现象的研究进一步从经验向科学转化。18世纪和

6、19世纪中期：由于蒸汽机的发明、改进及其在工业上的广泛使用，热学显示出非常重要的实际意义。19世纪：发现热力学第一定律和热力学第二定律，能量转化与守恒定律揭示了物质世界的普遍联系，热力学第二定律进一步显示了自然界过程的方向性。一、能量转化与守恒定律的确立自然科学上的重大发现广泛揭示出自然现象间普遍联系和转化。例如，伏打制成的“伏打电堆”：化学运动向电的转化；伏打电流的电解：电运动向化学运动的转化；塞贝克：实现了热和电的转化；焦耳和楞次：发现了电流转化为热的著名定律；奥斯特：电流磁效应；法拉第：电磁感应现象；…………三位声誉卓著的佼佼者：迈尔、焦耳、亥姆霍兹他们分别从哲学性

7、的理性思维、与机械效率的探讨相联系的物理实验以及在力学基础上进行的理论论证的途径开始思考，为能量守恒定律的建立作出了奠基性的贡献迈尔（首先公开表述了能量转化和守恒的普遍原理）发现问题并思考：患病船员的静脉血比在欧洲时红一些，这是怎么回事？迈尔（他对万事总要问个为什么，而且必亲自观察，研究，实验。）在拉瓦锡的燃烧理论启示下，迈尔发表论文“论无机界的力”，他得出“力就是不灭的、能转化的、无重量的客体”的结论。迈尔以“下落力”（重力势能）、“运动力”（动能）和热的转化具体论证了力的转化和守恒。焦耳（关于热功当量的测量，为能量守恒原理