物理学与人类文明复习题.doc

一 填空选择复习题1、 1638年，意大利物理学家 伽利略在两种新科学的对话 中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快。并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的。推翻了古希腊学者 亚里士多德 的观点，即质量大的小球下落快是错误的。2、 1687年，英国科学家牛顿在 自然哲学的数学原理 著作中提出了三条运动定律，即牛顿三大运动定律。3、 英国物理学家胡克对物理学的贡献 胡克定律 4、1638年，伽利略在两种新科学的对话一书中，运用观察、假设、数学推理的方法，详细研究了抛体运动。 17世纪，伽利略通过理想实验法指出 在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去 同时代的法国物理学家 笛卡儿 进一步指出，如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 5、人们根据日常的观察和经验提出“地心说”古希腊科学家 托勒密 是代表而波兰天文学家 哥白尼 提出了“日心说”大胆反驳地心说。6、17世纪德国天文学家开普勒提出 开普勒三大定律 7、牛顿于1687年正式发表 万有引力定律 1798年英国物理学家 卡文迪许 利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量8、20世纪初建立的 量子力学 和爱因斯坦提出的狭义相对论 表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。9、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律库仑定律，并测出了静电力常量k的值。 10、1837年，英国物理学家 法拉第 最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。11、为纪念 爱因斯坦的相对论 创立100周年，2004年6月10日联合国大会第58次会议通过了2005年为“国际 物理年 年”的决议。这是人类历史上第一次以学科的名字命名的年份。12、宋末元初的 赵友钦 在革象新书的“小罅光景”中描写了一个大型光学实验，通过实验确认了光的直线行进的性质，定性地显示了像的明亮程度与光源强度之间的关系，并涉及光的照度和成像理论。他所采用的大型实验方法很有特色，是我国历史上记载的规模最大的科学实验。 13、牛顿在1687年出版的 自然哲学数学原理 这部经典著作中，从力学的基本概念和基本定律出发，利用他所发明的微积分这一数学工具，把天体力学和地面上的力学统一起来，创立了经典力学。 14、物理学家在十九世纪末建成了一座宏伟的科学大厦，但在物理学晴朗的天空里却出现了两朵令人不安的“乌云” (1900年4月英国凯尔文勋爵语)。其中一朵是指 迈克尔逊-莫雷实验 ，另一朵则与 黑体辐射 有关。正是这两朵乌云，不久便掀起了物理学上深刻的革命：一个导致相对论的建立，一个导致量子力学的诞生。15、居里夫人是第一位荣获诺贝尔奖的女科学家；第一位两度荣获诺贝尔奖的科学家。她提出了具有普遍意义的“放射性(Radioactivity)”这个崭新的概念和术语，发现钋 和镭 两种放射性元素。16、1928年狄拉克又把量子力学与狭义相对论结合起来，建立了狄拉克方程，创立了相对论性量子力学，并且预言了 反粒子 的存在。17、 1942年12月2日，在 费米 的指挥下核反应堆平稳地运行了28分钟，人类完成了第一个链式反应。18、 1946年底，中国物理学家 钱三强与何泽慧 在法国居里实验室发现了核裂变的三分裂现象，即裂变碎块有三块(其中之一往往是a粒子)。约里奥-居里认为这是第二次世界大战之后他的实验室里的一个重要成就。他们因此被誉为“中国的居里夫妇”。19 1961年夏，在王之江主持下，中国第一台激光器在 长春光学精密机械研究所 诞生。这台激光器的研制成功，使我国成为继美国之后第二个拥有激光器的国家，引起了国内外震惊。20、1913年，美国物理学家 密立根 通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔奖。 21、1826年 德国 物理学家欧姆，通过实验得出欧姆定律。 22、1820年，丹麦物理学家 奥斯特 发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流磁效应。 23、法国物理学家安培发现两根通有同向电流的平行导线相吸，反向电流的平行导线则相斥，同时提出了 安培分子电流假说 ，并总结出安培定则（右手螺旋定则）判断电流与磁场的相互关系和左手定则判断通电导线在磁场中受到磁场力的方向。 24、荷兰物理学家洛仑兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力 （洛仑兹力）的观点。 25、英国物理学家 汤姆生 发现电子并指出阴极射线是 高速运动的电子流 26、1831年英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律电磁感应定律 。 27、1834年、 俄国 物理学家楞次发表确定 感应电流方向 的定律，楞次定律。 28、1827年，英国植物学家布朗发现悬浮在水中的花粉微粒不停地做无规则运动的现象 布朗运动 。 29、19世纪中叶，由德国医生 迈尔 英国物理学家 焦尔 、德国学者 亥姆霍兹 最后确定能量守恒定律。 30、1850年，克劳修斯提出热力学第二定律的定性表述： 不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响 称为克劳修斯表述。次年开尔文提出另一种表述 不可能从单一热源取热，使之完全变为有用的功而不产生其他影响 称为开尔文表述。 31、1848年，开尔文提出热力学温标，指出绝对零度是温度的下限。指出绝对零度 -273.15 是温度的下限。 32、1900年，德国物理学家普朗克为解释物体热辐射规律提出 电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的，把物理学带进了量子世界 把物理学带进了量子世界，受其启发1905年爱因斯坦提出光子说成功地解释了 光电效应规律 ，因此获得诺贝尔物理奖。 33、1913年，丹麦物理学家玻尔提出了自己的 原子结构假说 ，成功地解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱，为量子力学的发展奠定了基础。 34、1906年英国物理学家 汤姆生 发现电子，获得诺贝尔物理学奖。 35、1897年，汤姆生利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构，并提出 原子的枣糕模型 模型。 36、1909、1911年，英国物理学家 卢瑟福 和助手们进行了粒子散射实验并提出了原子的核式结构模型。由实验结果估计原子核直径数量级为10 -15m。 1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，第一次实现了 原子核的人工转变 ，并发现了质子。预言原子核内还有另一种粒子被其学生 查德威克 于1932年在粒子轰击铍核时发现，由此人们认识到原子核由质子和中子组成。 37、1885年，瑞士的中学教师巴耳末总结了氢原子光谱的波长规律 巴耳末系 。 38、1913年，丹麦物理学家 波尔 最先得出氢原子能级表达式。 39、1896年，法国物理学家 贝克勒尔 发现天然放射现象说明原子核有复杂的内部结构。 天然放射现象有两种衰变 、 ；三种射线 、 ，其中射线是衰变后新核处于激发态，向低能级跃迁时辐射出的。衰变快慢与原子所处的物理和化学状态 无关 。 40、1896年在贝克勒尔的建议下玛丽-居里夫妇发现了两种放射性更强的新元素 钋、镭 。 41、 1842年，一位德国医生发表了一篇论文，提出能量守恒的学说，他认为 热是一种能量，能够跟机械能互相转化 他还从空气的定压与定容比热之差，算出了热和机械功的比值。他是历史上第一个提出能量守恒定律并计算出热功当量的人，但这篇科学杰作当时并未受到重视。他一生坎坷、屡遭不幸。从行医开始转而研究物理学，通过无数的艰辛取得的杰出成果，却长期被埋没，得不到应有的承认，甚至受到粗暴的、侮辱性的攻击。一些英国学者否定他的工作，一部分德国物理学家又讥笑他不懂物理。他的名字是： 迈尔 。42、 现代物理学的两大基石是指： 相对论和量子力学 43、 爱因斯坦广义相对论的两个基本假设是： 等效原理；广义相对性原理 44哥本哈根学派的创始人是： 玻尔 二 简述题1、 简述中国古代物理学的特点及其不足之处。不足之处：1、对力的本质的认识、对运动的认识、对共鸣现象的认识、对热的本质的认识等等，很难看到秦汉以后的持续的明显的深化，更不要说产生科学进步所必需的革命性的科学概念。2、在古代中国，被社会认同的知识阶层的第一选择从来不曾是从事科学活动。从这个角度看，所谓中国古代物理学的持续发展只是一个假象，实际上是后劲不足，后继者的出现具有极大的随机性、不确定性。3、传统的中国教育并不重视真正的格物致知。这可能是因为传统教育的目的并不是寻求新知识，而是适应一个固定的社会制度。2、 简述热力学三大定律（第一、第二、第三定律）的建立过程。简述热力学三大定律（第一、第二、第三定律）的建立过程。答：热力学第一定律，也就是能量守恒定律，是一切自然科学最重要的守恒定律之一，我们从准静态过程，到功，到Joule的实验，到绝热过程，到内能，到热量，最后得出热力学第一定律。热力学第二定律是在热力学第一定律（能量守恒定律）建立后不久建立起来的，它的建立与19世纪20年代卡诺对于热机的研究有着密切的关系。1906年，德国物理学家能斯特在研究低温条件下的物质的变化时，把热力学的原理应用到低温现象和化学反应过程中，发现了一个新的规律，这个规律被表述为：“当绝对温度趋于零时，凝聚系（固体和液体）的熵（即热量除以温度的商）在等温过程中的改变趋于零，。”德国著名物理学家普朗克把这一定律改述为：“当绝对温度趋于零时，固体和液体的熵也趋于零。”这就消除了熵常数取值的任意性。1912年，能斯特又将这一规律表述为绝对零度不可能达到原理：“不可能使一个物体冷却到绝对温度的零度.”这就是热力学第三定律。3、 哥白尼提出日心说的科学根源、哲学根源和历史根源是什么？科学根源：随着天文学观察数据越来越多，为了给予解释，托勒密的地心说不断修补，越来越复杂，难以使人信服。哲学根源：他接受毕达哥拉斯学派提出的“宇宙是和谐的，可用简单的数学关系来表达宇宙规律”的基本思想。他也赞同柏拉图哲学，同柏拉图一样，高度赞美太阳，给予太阳“宇宙正中”的位置。历史根源：在意大利留学10年，受到文艺复兴运动影响，思想解放，投身科学革命。4、 伽利略的科学研究方法有什么特点？有哪些重要的贡献？答：伽利略把实验和数学结合在一起，既注重逻辑推理，又依靠实验检验，他的研究方法大致如下：对现象的一般观察提出假设运用数学和逻辑进行推理实验检验形成理论相对性原理，对运动的定量描述，自由落体定律，惯性定律，运动迭加原理，机械能守恒思想。5. 牛顿的科学研究方法有什么特点？他的机械论观点表现在那些方面？牛顿在原理中写出4条“哲学的推理法则”，高度概括了他的研究方法法则一：寻求自然事物的原因时，除了真实的及解释不可少的以外，不必寻求其它原因；法则二：对于相同的自然现象，必须尽可能地寻求相同的原因；法则三：物体的属性，若不能增加也不能减少，且在实验所能达到的范围内为所有物体的属性，则应视为一切物体的普遍属性；法则四：在实验哲学中，我们必须将由现象所归纳出的命题看作是完全正确的或基本正确的，虽然可以想象出任何相反的假设，但是直到出现其他现象足以使其正确或出现例外之前，仍应如此看待。（1）物质的粒子性。物质是由不变的、不可入的、不可分割和具有惯性的原子组成的，物体的质量是不变的。（2）时间的绝对性。绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着，而且由于其本性而均匀地与任何外界事物无关地流逝着。（3）空间的绝对性。绝对的空间，就其本性而言，是与任何外界事物无关而永远相同和不动的。（4）运动的绝对性。绝对运动是一个物体从某一绝对的处所向另一绝对处所的移动6、 试简述分析力学的创立过程。试简述能量守恒原理建立的科学渊源。(1)分析力学是经典力学理论的发展和完善，其形成过程经历了三次大的飞跃第一次飞跃是牛顿力学从质点过渡到刚体和流体的发展，取得突破性进展的是欧勒动力学方程的建立。 第二次飞跃是拉格朗日理论的建立，拉格朗日把伯努利提出的虚功原理与达朗贝尔提出的达朗贝尔原理结合在一起，建立了动力学方程拉格朗日方程。拉格朗日引进了一套新的参数：广义坐标、广义速度、广义力等，得出完整体系的拉格朗日方程。使拉格朗日方程成为建立在能量守恒原理上的普遍化原理，从而奠定了分析力学的基础。第三次飞跃是哈密顿理论的建立。1834年哈密顿（英国）作为公设提出的哈密顿原理，成为分析力学达到顶峰的标志。(2) 答：一、定律诞生的前提条件：1、认识热的本质，伦福德和戴维的实验为热的运动说提供了有力的支持，成了建立能量转化与守恒定律的前奏。19世纪40年代以前，自然科学的发展为能量转化与守恒定律的建立奠定了基础：2、力学方面，早已发现了机械运动在一定条件下的不灭性（动量守恒、“活力”守恒）3、发现了各种“自然力”相互转化的现象4、永动机不可能实现的历史教训，从反面提供了能量守恒的例证；5、建立了能量的初步概念；6、在一些特殊情况下接触到能量守恒与转化定律，如楞次定律、赫斯定律7、蒸汽机的发明与不断改进。二、迈尔的贡献1842年发表了题为热的力学的几点说明的论文，叙述了普遍的“力”（即能）的转化与守恒的概念，所以一般都承认迈尔是建立热力学第一定律（即能量守恒定律）的第一人。三、焦耳对热功当量的测定焦耳对电和磁的研究很感兴趣。他通过测定热功当量为建立能量守恒定律提供了实验依据。 焦耳通过实验得出结论：热功当量是一个普适常量，与作功的方式无关。他证实了自然界的能量是等量转换的，是不会被消灭的，哪里消耗了机械能或电磁能，总可以在某些地方得到相当的能量。焦耳的实验工作为热力学第一定律的建立奠定了实验基础，由此能量守恒定律牢固地确立起来。四、亥姆霍兹的工作从多方面论证能量守恒和转化定律的人是德国的海曼.亥姆霍兹。1847年，26岁的亥姆霍兹写了一篇重要的论文力的守恒这篇论文在热力学的发展中占有重要的地位。7、 为什么说牛顿自然哲学的数学原理一书是人类自然科学的奠基性著作，是自然科学史上最重要的著作之一？答：它把地面物体的运动和太阳系内行星的运动统一在相同的物理定律之中，从而完成了人类文明史上第一次自然科学的大综合。它不仅标志着1617世纪科学革命的顶点，也是人类文明进步划时代的象征。它不仅总结了前人物理学的主要成果，而且也是后来所有科学著作和科学方法的楷模。原理一书对后来300年自然科学和自然哲学的发展产生了极其深远的影响。8、 迈尔、亥姆霍兹和焦耳各自是通过什么途径证明能量守恒原理的？1.1840年迈尔在一艘从荷兰开往爪哇的海轮上为海员治病（放血）时，得到重要启示，发现静脉血不象生活在温带国家中的人那样颜色暗淡，而是象动脉血那样鲜红，这说明血液中氧气消耗较少，他认为这是由于人体在热带所需的维持体温的新陈代谢减缓的结果。他已认识到生物体内能量的输入和输出是平衡的。2. 他通过测定热功当量为建立能量守恒定律提供了实验依据。 3.从多方面论证能量守恒和转化定律的人是德国的海曼.亥姆霍兹。9、 卡诺是如何得出他的热机理论的？1821 年起，卡诺致力于提高热机效率的研究工作，他排除一切非本质的因素，设计出一个理想热机循环（卡诺循环），该循环由两个绝热过程和两个等温过程组成，以一般的理论形式得出结论，1824年发表了关于火的动力以及产生这种动力的机器的研究的论文10、 热力学第一定律建立的重大意义是什么？热力学第一定律是自然界的基本规律之一，它的发现作为了当时的三大自然发现（能量转化与守恒、达尔文进化论及细胞说）之一；它的建立充分说明了永动机的不可能实现性。证明了自然界中能量的守恒性，全面阐述了热、功和内能之间的联系。11、 吉尔伯特对磁学作出什么贡献？ 吉尔伯特总结了前人积累的有关磁的知识，亲自采集磁石、制作磁针、进行磁性实验。他把地球看成是一大磁体，研究了地磁的性质。他论断说，如果沿南北方向加热和锻打铁块，就会使铁块具有磁性。12、 静电力作用的平方反比定律是如何建立的？法国人库仑（17361860）早年从事摩擦和扭转的研究。1785年他用自己制作的电扭秤测定了电荷之间的斥力。结论为：两个带同种类型电荷间的排斥力与两球中心的距离的平方成反比。力学中的单摆实验给了他启发，他采取测定振动周期来确定力与距离的关系（P97页），克服了困难，并得到同样的结论。1785年库仑在法国科学院发表了他的研究论文，指出了电荷之间的作用力与其距离平方成反比，而与它们所带电荷量的乘积成正比的关系（库仑定律）。可见库仑得出电力随距离变化的平方成反比定律的关键实验不是电扭秤实验，而是电摆实验。因为同号电荷的斥力早有普利斯特利的论断。13、电流磁效应是哪一位科学家，在哪一年发现的？磁效应的发现有什么重要意义？答：奥斯特1820年4月很长一段时期，人们认为电和磁是两种彼此无关的现象，电流磁效应的发现揭开了新的一页。法拉第曾形容这个伟大的发现：“猛然打开了一个科学领域的大门，那里过去是一片黑暗，如今充满了光明。13、 安培是如何得到安培定律的？他设计了四个极其精巧的零值实验（两个电流同时作用于第三个电流而彼此平衡，从而判断电流相互作用的特性），定量研究电流之间的相互作用，他在这些实验的基础上进行数学推导，得出普遍的电动力公式，为电动力学奠定了基础。14、 试简述法拉第电磁学研究的主要成就。（1）电磁感应的发现。围绕着这一发现还有很多苦心之作，例如，关于磁感应线分布的研究（2）电流的化学现象的研究。其中包括电解定律的确立。（3）对光的磁化的研究。发现了磁光效应，即光的偏振面的磁旋转。（4）抗磁性的发现。16、麦克斯韦建立电磁场理论的基本过程是什么答：第一次飞跃（第一阶段）：18551856年，他发表了第一篇关于电磁理论的论文：论法拉第的力线。在这篇论文中，采用数学推理和类比方法，用数学语言表述法拉第的力线概念。他用不可压缩的流体的流线类比电场线，从而得到一个物理现象的几何图象。并对电磁感应作出理论解释，他的目标是统一已知的电学和磁学定律。第二次飞跃（第二阶段）：18611863年，他发表了论物理的力线的论文。这时他已突破了仅靠几何上类比的方法，转用模型来建立假说。他创造性地提出了两个重要的假设：位移电流和涡旋电场。利用他构造的电磁以太模型，不仅说明法拉第磁感应的应力性质，还建立了主要电磁想象之间的联系，预言了电磁波的存在。第三次飞跃第三阶段）：1865年，他发表了电磁场的动力学理论的论文：全面论述了电磁场理论，提出了电磁场的普遍方程组，共20个方程，包含20个变量，后经赫兹和亥维赛的整理和约简，就成了经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。在这部著作中，他明确论述了光与电磁现象的同一性，奠定了光的电磁理论基础。17、试述电磁场理论建立的重要意义。麦克斯韦电磁场理论从超距作用过渡到以场作为基本变量，引起了物理学理论基础的根本性变革，同时把原来互相独立的电学、磁学和光学结合起来，成为19世纪物理学上的一个重大综合。18、1920世纪之交的三大发现指哪三大发现，什么年代由谁作出,三大发现有什么重要意义？答：19与20世纪之交的三大发现年份人物贡献1895年伦琴发现X射线1896年贝克勒尔发现反射性1897年汤姆孙发现电子射线的发现具有十分重大的意义，它是世纪末世纪初发生的物理学革命的开端。它的发现对于化学的发展也有重要意义：年，根据对各种元素的特征射线光谱的研究发现的莫斯莱定律，确定了元素的原子序数等于核电荷数，这对元素周期律的发展和原子结构理论的建立起了重要作用。以射线晶体衍射现象为基础建立起来的射线晶体学，是现代结构化学的基石之一。伦琴射线的发现对物理学进一步的发展产生深远的影响，它展示了物理学尚有亟待探索的未知领域，并为认识物质的微观结构提供了重要的途径。天然放射性的发现，标志着原子核物理学的开端。电子的发现证实了电子是物质更基本的组成部分。它的发现打破了原子不可再分的传统观念。而且电子是人类发现的第一个基本粒子，在物理学上具有非常重要的意义。19、爱因斯坦在哪年提出狭义相对论的？狭义相对论的基本原理是什么？试简述相对创立的重要意义？ 答：1905年，爱因斯坦发表了一篇划时代的论文论动体的电动力学狭义相对论问世。1.光速不变原理。说的是人在真空中测量到的光速（这个光速是指光的最前端相对于“测量者以及测量设备这个参考系”的速度）与光源运动速度无关、与人的运动速度无关。2.相对性原理。它是说在不同的惯性系中观察同一件事，所得出的发展过程和变化规律在描述上是一样的。重要意义：相对论的建立从根本上改变了物理学的面貌。它否定了经典力学的绝对时空观，建立起相对论的时空理论；它推倒了牛顿力学中质量不变、质量与能量互不相关等基本命题。从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间与空间的本质属性，即揭示了时空的可变性、时空变化的连续性，树立了新的时空观、运动观、物质观。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一，这是一场真正的科学革命。20、广义相对论的基本原理是什么？（1）等效原理：即一个存在着引力场的惯性系与一个不存在引力场但作加速运动的非惯性系是等价的，是无法加以区别的（2）广义相对性原理：即自然规律同参考系的状态无关，相对性运动原理对于相互作加速运动的参考系仍然成立。21普朗克是怎样提出量子论的？量子论的内容是什么？有何重大意义？为了得出全面符合绝对黑体能谱曲线的公式，普朗克做了大量工作。他在维恩公式和瑞利-金斯公式之间寻求协调统一，试图找到一个与实验结果完全相符的经验公式。为此，他将经典电动力学和熵增加原理应用于黑体辐射上，并利用当时一些实验物理学家的数据，在维恩和瑞利-金斯公式之间凑成一个内插公式（普朗克公式）： 量子论的内容是什么: 辐射体看成许多带电线性谐振子组成； 辐射体看成许多带电线性谐振子组成； h =6.65*10-34为j/s普朗克常数 有何重大意义:普朗克的量子理论使黑体辐射的能谱曲线获得圆满解释。成功地解决了经典物理学与辐射之间的矛盾量子理论，是向旧理论进行的挑战，这一理论开辟了现代物理学的道路，为量子力学的建立奠定了第一块基石。22、玻尔是如何提出他的原子结构理论的？为了建立适合于微观过程的量子理论，1913年，英国剑桥大学的学生NBohr在卢的核式结构模型基础上，应用库仑定律和牛顿定律，同时将普朗克的量子化理论运用于原子系统，提出了三个基本假设，成功解释了氢原子光谱的规律性。1量子化定态假设 原子处在一系列能量不连续的状态，在这些状态中，电子虽然绕核作加速运动，但不辐射能量，这些状态称为定态。2轨道角动量量子化假设 电子绕核作圆周运动中，不同的可能的稳定状态决定于下一条件，轨道角动量是量子化的，即L=mvrn=nh/2pi3量子化跃迁的频率法则 原子从一个能量为En的定态跃迁到另一个能量为Ek的定态时，发出或吸收单色光的频率满足：hv=|En-Ek| 玻尔运用库仑定律和牛顿定律，并引入量子化条件，推出了原子的玻尔半径的大小，并得到了氢原子各定态的能量公式，还推出了原子的里德伯常数R，与光谱实验得到的数值符合的相当好。23、玻尔原子结构理论的建立对量子物理的发展有何重大意义？玻尔理论对氢原子光谱的解释获得了巨大的成功，同时他关于稳定运动状态的概念和光谱线频率的假设，在原子结构分子结构的现代理论中，仍然是有用的概念，玻尔的创造性工作对现代量子力学的建立有着深远的影响。 但 玻尔理论无法计算光谱的强度，不能解释多电子原子的光谱，只能说明氢原子及类氢离子（外层只有一个电子的离子）光谱的规律性,对于塞曼效应（光谱线在磁场中分裂的现象），光谱的精细结构等实验现象，玻尔理论更是无能为力。逻辑上的缺陷 玻尔把微观粒子看成遵循牛顿力学规律的经典粒子并强加量子化条件。故玻尔理论只能说是一个半经典半量子的理论。24、索末菲是如何发展玻尔的原子理论的？玻尔理论发表之前，他就试图在经典的麦克斯韦-洛伦兹理论中加上一些假设去解释原子与电磁辐射之间的相互作用问题。玻尔理论发表后，他又试图用玻尔原子模型去解释1896年发现的塞曼效应。结果当然是徒劳的。于是他不得不把量子条件推广到一个自由度以上的力学系统，以便找出理论解释。直到1916年春，他终于得出量子化规律的最终公式，即有关周期系统量子化的普遍定则：式中p, q分别为广义动量和广义坐标，n为量子数。这样，他终于找出普朗克、爱因斯坦的能量量子化和玻尔的角动量量子化条件这些不同量子假设之间的普遍关系。此外索末菲用相对论解释原子光谱的精细结构也是非常成功的。理论与实验精确地吻合。他所预言的原子磁矩及空间量子化，后来被斯特恩和盖拉赫与1921年用实验所证实。 索末菲提出的原子椭圆轨道和空间量子化的概念，在丰富和发展玻尔理论的过程中作出了极其重要的贡献。25、何叫康普顿效应？康普顿效应证明了什么？1922年 美国物理学家Compton把x射线投射到石墨上以观察被散射的x射线，发现散射线中除有与入射线波长相同的散射线外，还有比入射线波长更长的散射线康普顿效应 。康普顿效应进一步证明了光的粒子性，同时也证明了动量守恒和能量守恒具有普适性，相对论效应在宏观和微观领域都存在。26、德布罗意波理论是怎样提出的？1923年，法国物理学家德布罗意（18921987）把光学中对波和粒子的描述应用于实物粒子上。假设一个质量为 m 的实物粒子，以速度 v 运动时，具有能量 E 和动量 p ，能量 E 与频率 vn，动量 p 与波长 有关系 E=mc2=hv 27什么叫诺贝尔物理学奖，诺贝尔物理学奖的颁发对科学进步产生了什么重要影响？答：诺贝尔物理学奖是根据瑞典化学家诺贝尔遗嘱所设的系列奖项之一。诺贝尔物理学奖的颁发体现了物理学新成果的社会价值和历史价值，对科学进步有举足轻重的影响。诺贝尔奖是当今科学界和文学界的最高奖励，是各领域获得最杰出成就的象征。获奖者的工作代表当今科学最前沿的成果.28、玻尔与爱因斯坦关于量子力学完备性的争论主要是围绕那些问题进行的，从这场大论战中你得到那些启示和教益？围绕对于量子力学的物理诠释和哲学意义。函数的几率解释、测不准原理和互补原理。量子力学建立以后，对于量子力学的物理诠释和哲学意义，一直存在严重的分歧和激烈的争论。以玻尔为代表的哥本哈根学派提出量子力学的诠释后，遭到爱因斯坦等人的批评，他们不同意对方提出的波函数的几率解释、测不准原理和互补原理。20世纪两位最伟大的物理学家爱因斯坦和玻尔展开了一场大论战，许多物理学家卷入了论战，长达数十年之久，直到这两位物理大师去世仍然没有结束。这场争论大致分为三个阶段：第一阶段：1927年以前，量子力学初步建立，其基本特征不连续性和统计性逐步明确，哥本哈根学派系统的解释尚未作出，爱因斯坦与玻尔开始了个别的直接或间接的争论，核心是所谓的“因果性”问题。第二阶段：1927与1930年两次索尔维国际会议上，1927年以玻尔为代表的哥本哈根学派提出波函数的几率解释与测不准原理和互补原理，对量子力学的理论本质和形式体系进行系统解释。爱因斯坦在会上公开提出挑战，力图通过揭示这种解释在逻辑上的不一致来推翻它们。1930年爱因斯坦在会上又企图用“光子箱”的理想实验来说明时间与能量同时精确测量的可能性，证明测不准原理不可靠第三阶段：1930年以后，由于在第六届索尔维国际会议上，大多数物理学家接受了哥本哈根学派对量子力学的解释，量子力学体系已经更趋完善。这时，爱因斯坦又与玻尔对量子力学的完备性进行论战，双方公开发表文章进行争论，争论的焦点是对量子力学理论的基本特征不连续性和统计性的解释。启示：首先，它们说明学术上争论有益于促进科学理论的发展；其次，学术争论的唯一正确态度就是坚持百家争鸣；第三，自然科学需要正确的哲学作为指导。 29、海森伯怎样建立测不准原理？海森伯的不确定原理是从威尔逊云室电子轨迹的解释中得到的，起初海森伯试图用矩阵力学为电子径迹作出数学表述，没有成功。他经过反复思考，意识到可能是电子轨道的提法本身有问题。人们观察到的径迹并不是电子的真正轨道，而是水滴串形成的雾迹，水滴远比电子大，所以人们也许只能观察到一系列电子的不确定的位置，而不是电子的准确轨道。因此，在量子力学中，一个电子只能以一定的不确定性处于某一位置，同时也只能以一定的不确定性具有某一速度。可以把这些不确定性限制在最小的范围内，但不能等于零。这就是海森伯对不确定性最初的思考。海森伯的不确定原理得到了玻尔的支持，提出了著名的互补原理。波粒二象性正是互补性的一个重要表现。30、海森伯等人建立矩阵力学的基本思考线索是怎样的？海森伯想处理氢原子谱线的强度问题，发现困难很大，想将其简化，他选择了非谐振子作为突破口。用虚振子概念来处理非谐振子，把它的经典运动方程用傅里叶级数展开，并应用对应原理求出振子辐射的频率和能量。很快他完成了一篇具有历史意义的论文关于运动学和力学关系的量子论新解释。这就是矩阵力学的第一篇奠基性论文。约丹与玻恩合作写了一篇论文关于量子力学，接着玻恩，约丹和海森伯三人合作，又写了一篇题为量子力学的论文，完善严格地表述了矩阵力学，成为矩阵力学的经典文献。宣告了矩阵力学的诞生31、列举三种历史上曾经出现的原子模型（写出各个模型的提出者、简述各个模型的结构或特点）。答：卢瑟福原子模型提出者：卢瑟福结构：原子的正电荷必定是集中在位于原子的中心，一个体积很小的体积内，称为原子核。而电子则绕着原子核作轨道运动。玻尔原子模型提出者：尼尔斯玻尔特点：1.电子在一些特定的可能轨道上绕核作圆周运动，离核愈远能量愈高；2.可能的轨道由电子的角动量必须是 h/2的整数倍决定；3.当电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量，只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收能量，而且发射或吸收的辐射是单频的，辐射的频率和能量之间关系由 E=hf给出。h为普朗克常数。h=6.62610(-34)Js葡萄干蛋糕模型提出者：汤姆森结构和特点：电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线。32、列举三位电磁学创立过程中的主要科学家，分别写出他们的名字和各自的主要贡献33、简述恒星的形成与演化。恒星的演化开始于巨分子云。一个星系中大多数虚空的密度是每立方厘米大约0.1到1个原子，但是巨分子云的密度是每立方厘米数百万个原子。一个巨分子云包含数十万到数千万个太阳质量，直径为50到300光年。在巨分子云环绕星系旋转时，一些事件可能造成它的引力坍缩。巨分子云可能互相冲撞，或者穿越旋臂的稠密部分。邻近的超新星爆发抛出的高速物质也可能是触发因素之一。最后，星系碰撞造成的星云压缩和扰动也可能形成大量恒星。坍缩过程中的角动量守恒会造成巨分子云碎片不断分解为更小的片断。质量少于约50太阳质量的碎片会形成恒星。在这个过程中，气体被释放的势能所加热，而角动量守恒也会造成星云开始产生自转之后形成原始星。恒星形成的初始阶段几乎完全被密集的星云气体和灰尘所掩盖。通常，正在产生恒星的星源会通过在四周光亮的气体云上造成阴影而被观测到，这被称为博克球状体。质量非常小（小于一个太阳质量）的原始星的温度不会到达足够开始核聚变的程度,它们会成为棕矮星，在数亿年的时光中慢慢变凉。大部分的质量更高的原始星的中心温度会达到一千万开氏度，这时氢会开始聚变成氦，恒星开始自行发光。核心的核聚变会产生足够的能量停止引力坍缩，达到一个静态平衡。恒星从此进入一个相对稳定的阶段。如果恒星附近仍有残留巨分子云碎片，那么这些碎片可能会在一个更小的尺度上继续坍缩，成为行星、小行星和彗星等行星际天体。如果巨分子云碎片形成的恒星足够接近，那么可能形成双星和多星系统。34、简述黑洞成因的两种物理解释，并写出黑洞半径与质量之间的关系式。在有关恒星演化的理论中，当一个大质量的恒星在其生命最后阶段会因自身的引力而坍缩。它自身的引力是如此之强，以致它的核坍塌直至成为一个没有大小、密度极大的数学上的点。围绕这个点有一个直径只有几公里被称为视界的区域，这里引力强得使任何东西、甚至于连光都不能逃逸出去，这就是黑洞。除此之外，黑洞还有一种成因：就是在宇宙大爆炸的早期，宇宙的压力和能量是如此之强，使无限大一瞬压缩成为不同尺度和无限多质量坚决一点的太初黑洞。通常，对一个物体的完整描述需要很多参量，而黑洞只需用质量、角动量和电荷三个参量描述第一时间里面所有物质都压成粉碎角动量质量和重量和电荷描述拉近一点形成黑洞只有四种类型：最简化的无电荷、无转动的球对称黑洞-史瓦西黑洞；有电荷、无转动的球对称黑洞；无电荷但有转动的黑洞；以及又带电荷又有转动的黑洞关系式: MR=c2/2G（其中c为真空中光速，G为引力常量）35、列举三位曾经荣获诺贝尔物理奖的华人科学家，分别写出他们的名字和各自的获奖原因或主要研究成果。1) 李政道：美籍华人,1957年，与杨振宁一起，因发现弱作用中宇称不守恒而获得诺贝尔物理学奖。2) 杨振宁：1957年，杨振宁与李政道因共同提出宇称不守恒理论而获得了诺贝尔物理学奖3) 丁肇中:1976年，诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州斯坦福直线加速器中心的里克特（Burton Richter，1931）和美国马萨诸塞州坎伯利基麻省理工学院的丁肇中（SamuelC.C.Ting，1936），以表彰他们在发现一种新型的重的基本粒子中所作的先驱性工作。4) 朱棣文: 1997年，在劳伦斯伯克利国家实验室因“发明了用激光冷却和俘获原子的方法”荣获诺贝尔物理学奖。36、你认为物理学史上哪项物理发现（或物理定律、物理原理、物理公式等）对人类的科技进步或社会发展的影响最大？请说明理由。答：狭义相对论 相对论的建立从根本上改变了物理学的面貌。它否定了经典力学的绝对时空观，建立起相对论的时空理论；它推倒了牛顿力学中质量不变、质量与能量互不相关等基本命题。从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间与空间的本质属性，即揭示了时空的可变性、时空变化的连续性，树立了新的时空观、运动观、物质观。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一，这是一场真正的科学革命。 37、假说或假设是指人们对所研究的自然现象提出的推测或假定的说明，请举四个物理学假说的例子。一德国物理学家普朗克提出了量子假说，他明确指出：“研究人员的世界观将永恒决定着