第10讲19世纪.PPTVIP

第10讲 19世纪（1） 古典科学与培根科学的综合与统一 要目 19世纪概论 19世纪的物理学成就 19世纪的化学成就 19世纪的天文学成就 19世纪概论 古典科学与培根科学的综合与统一，培根科学的数学化，古典科学的实验化 理论科学的潜在的应用性，很快被显现出来。电磁学、热力学、工业化学 科学体制进一步健全，学院传统与工匠传统进一步融合。 博物学传统中出现了空前伟大的成就：进化论。“自达尔文以后，世界就不同了。” 19世纪的物理学概论 电磁感应现象的发现到电磁理论的建立 电磁波的实验发现 光的波动说的复兴 光学与电磁学的统一 热之唯动说的建立 能量守恒定律与能量耗散定律的建立 电流的磁效应 18世纪结束时，库仑定律，电学的最高成就 1820年，丹麦物理学家奥斯特（1777－1851）发现电流的磁效应。德国自然哲学的影响。 同年，法国物理学家安培（1775－1836）提出安培定律（载流导线之间的相互作用力定律），奠定了电动力学的基础。电流的方向 欧姆（1789－1854），1826年发表欧姆定律（电流与电势差成正比与电阻成反比），匠人出身，1849年任慕尼黑大学教授。 法拉第（1） 英国物理学家麦克尔·法拉第（1791－1867），贫苦出身，幼年失学，在印刷厂当童工时学习零星的科学知识 1812年，聆听戴维的讲演，得到戴维的赏识，到了实验室当一名刷瓶子工人。次年成为戴维的助手。游历欧洲。 在电化学方面显示出卓越的实验才能，1824年选为皇家学会会员。遭到戴维的妒忌，但法拉第一直心存感激。 法拉第（2）：电磁感应 电流有磁效应，磁有没有电流效应呢？ 1831年，法拉第发现运动的磁铁会导致电流，而静止的磁铁却没有电流效应。这个电流称为感生电流。模型发电机与电动机。 数学能力的欠缺被天才的物理洞察力所弥补 建立“场”的概念（用来传递电磁作用的连续介质）、“力线”概念（场的直观图象）。破除了牛顿的超距作用概念。 建立电磁感应定律：只要导线垂直地切害磁力线，导线中就有电流产生，电流的大小与所切割的磁力线数成正比。 法拉第（3）：电磁波 1832年的一封信中实际上提出了电磁波的概念：“我认为，磁力从磁极出发的传播类似于起波纹的水面的振动或者空气粒子的声振动。也就是说，我打算把振动理论应用于磁现象，就像对声音所作的那样，而且这也是光现象最可能的解释。” 1845年发现磁的旋光效应（法拉第效应） 1846年提出光的本性是电力线和磁力线的振动 法拉第（4） 一生对科学一往情深，对金钱和地位不屑一顾。 热爱科普事业，1860年，69岁的法拉弟以《蜡烛的化学故事》为题做了六次“圣诞科学讲座” 英俄交战时期，拒绝了政府研制毒气的要求 从1820－1862，每天坚持做实验日记，1932年出版，共七大卷3236页 麦克斯韦 法拉第的天才思想需要一个数学上的综合 英国物理学家麦克斯韦（1831－1879），出身爱丁堡的名门望族，数学天才，1871年回到剑桥任实验物理学教授，创办了卡文迪许实验室 1857年提出土星光环的颗粒构成理论 1855年“论法拉第的力线” 1862年“论物理学的力线” 1864年“电磁场的动力理论”，给出了麦克斯韦方程，提出了电磁波的概念，提出了光的电磁理论 1873年《电磁通论》，一个世纪来电磁学的集大成。 赫兹 1886年，德国物理学家赫兹（1857－1894）在放电实验中，发现近处的线圈也发出火花，证实了电磁波的存在 英年早逝 意大利青年物理学家马可尼（1874－1937）于1894年实现无线电通讯 光之波动说的复兴 牛顿的微粒说：光的直线传播现象 惠更斯的波动说：光的反射和折射，但误认为光是纵波 英国医生托马斯杨（1773－1829）提出：第一，强光与弱光速度相同，用微粒说不好解释；第二，光线穿过不同介质时，部分反射，部分折射，不好解释。 杨发现光不是纵波而是横波，解释了偏振现象 光谱分析 1814年，德国物理学家夫琅和费（1787－1826）发现太阳光谱有许多暗线（夫琅和费线），进一步实验表明，月光和行星的反射光的光谱均与太阳光相同。 1859年，德国物理学家基尔霍夫（1824－1887）发现，每一种单纯的物质均有一种特征光谱，太阳光谱中的暗线对应的就是不同的物质。 光谱分析与天体物理学的诞生 热之唯动说 热质说，但热质有没有质量 美国人本杰明·汤姆逊（伦福德伯爵）因反对独立战争，流落到英国，发现加工炮弹会生成大量的热，这个现象用热质说不好解释。 戴维的磨擦冰实验 热力学第一定律 德国医生迈尔（1814－1878），从思考动物热问题出发，演绎推理出能量守恒的思想，过于抽象和思辩，不被人理解，晚年精神失常。 英国物理学家焦耳（1818－1889）家境富有，有自己的实验室，是位业余科学家。1840年，测定电流的热效应，得出焦尔定