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Xi’an Jiaotong University Aiping Fang apfang@mail.xjtu.edu.cn 2 / 25 / 2013 University physics AP Fang 方爱平 理学院应用物理系 办公电话 办公室：主楼E1111 E-mail：apfang@mail.xjtu.edu.cn 大学物理网址：202.117.23.17 课件下载：“教学园地” 用户名：学号 密码：学号 一、什么是物理学？ ● 物理学 —— 研究物质世界中最基本形态和规律的科学 ● 物理学研究范围 —— 物质世界的层次和数量级 Physics 质子: 类星体: 空间尺度： 物质结构 物质相互作用 物质运动规律 微观粒子 Microscopic 介观物质 mesoscopic 宏观物质 macroscopic 宇观物质 cosmological 绪 论 University physics AP Fang 基本粒子寿命 宇宙寿命 时间尺度： E-15 E-12 E-09 E-06 E-03 1m E+03 E+06 E+09 E+12 E+15 E+18 E+21 E+24 E+27 最小 的细胞 原子 原子核 基本粒子 DNA长度 星系团 银河系 最近恒　星的距离 太阳系 太阳 山 哈勃半径 超星系团 人 蛇吞尾图——形象地表示了物质空间尺寸的层次 University physics AP Fang 标准宇宙模型给出的宇宙起源与基本粒子标准模型给出的物质组成是一致的 物 理 问 题 按空间尺度划分： 量子力学 经典物理学 宇宙物理学 按运动速率大小划分： 相对论物理学 非相对论物理学 按客体大小划分： 微观系统 宏观系统 按运动速度划分： 低速现象 高速现象 ● 物理学的发展 实验 物理 理论 物理 计算 物理 Today Physics University physics AP Fang 二、物理学中的主要基本理论是什么？ ● 牛顿力学（Newtonian mechanics） 研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律 ● 电磁学（Electromagnetism） 研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律 ● 热力学（Thermodynamics） 研究物质热运动的统计规律及其宏观表现 ● 相对论（Relativity） 研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律 ● 量子力学（Quantum mechanics） 研究微观物质运动现象以及基本运动规律 ★ 结论：物理学是一门最基本的科学；是最古老、但发展最快的科学；它提供最多、最基本的科学研究手段。 University physics AP Fang 三、物理学构成所有自然科学的理论基础 ● 物理学是一切自然科学的基础 ● 物理学派生的分支： 物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有的自然科学之中。 ● 物理学与数学之间的关系 原 子 核 物 理 学 原 子 分 子 物 理 学 固 体 物 理 学 凝 聚 态 物 理 学 激 光 物 理 学 等 离 子 体 物 理 学 地 球 物 理 学 生 物 物 理 学 天 体 物 理 学 电 子 物 理 学 …… University physics AP Fang 四、物理学与技术 二十世纪以来，物理学被公认为科技发展中最重要的带头学科 ● 第一种模式 —— 热机的发明 ● 第二种模式 —— 电气化的发展 核能的利用 激光器的产生 层析成像技术(CT) 电子计算机 技术—— 物理—— 技术 物理——技术—— 物理 ? 粒子散射实验 X 射线的发现 受激辐射理论 晶体管的发现 University physics AP Fang University physics AP Fang 电子计算机的诞生 ● 1947年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克来发明了晶体管，标志着信息时代的开始 ● 1962年 发明了集成电路 ● 70年代后期 出现了大规模集成电路 ● 1925 ? 26年 建立了量子力学 ● 1926年 建立了费米??狄拉克统计 ● 1927年 建立了布洛赫波的理论 ● 1928年 索末菲提出能带的猜想 ● 1929年