1 初二物理小報(bào)版面設(shè)計(jì):物理學(xué)的研究領(lǐng)域

1、凝聚態(tài)物理——研究物質(zhì)宏觀性質(zhì),這些物相內(nèi)包含極大數(shù)目的組元,且組員間相互作用極強(qiáng)。最熟悉的凝聚態(tài)相是固體和液體,它們由原子間的鍵和電磁力所形成。更多的凝聚態(tài)相包括超流和波色-愛因斯坦凝聚態(tài)(在十分低溫時(shí),某些原子系統(tǒng)內(nèi)發(fā)現(xiàn));某些材料中導(dǎo)電電子呈現(xiàn)的超導(dǎo)相;原子點(diǎn)陣中出現(xiàn)的鐵磁和反鐵磁相。凝聚態(tài)物理一直是最大的的研究領(lǐng)域。歷史上,它由固體物理生長(zhǎng)出來(lái)。1967年由菲立普·安德森最早提出,采用此名。

2、原子,分子和光學(xué)物理——研究原子尺寸或幾個(gè)原子結(jié)構(gòu)范圍內(nèi),物質(zhì)-物質(zhì)和光-物質(zhì)的相互作用。這三個(gè)領(lǐng)域是密切相關(guān)的。因?yàn)樗鼈兪褂妙愃频姆椒ê陀嘘P(guān)的能量標(biāo)度。它們都包括經(jīng)典和量子的處理方法;從微觀的角度處理問(wèn)題。原子物理處理原子的殼層,集中在原子和離子的量子控制;冷卻和誘捕;低溫碰撞動(dòng)力學(xué);準(zhǔn)確測(cè)量基本常數(shù);電子在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方面的集體效應(yīng)。原子物理受核的影晌。但如核分裂,核合成等核內(nèi)部現(xiàn)象則屬高能物理。分子物理集中在多原子結(jié)構(gòu)以及它們,內(nèi)外部和物質(zhì)及光的相互作用,這里的光學(xué)物理只研究光的基本特性及光與物質(zhì)在微觀領(lǐng)域的相互作用。

3、高能/粒子物理——粒子物理研究物質(zhì)和能量的基本組元及它們間的相互作用;也可稱為高能物理。因?yàn)樵S多基本粒子在自然界不存在,只在粒子加速器中與其它粒子高能碰撞下才出現(xiàn)。據(jù)基本粒子的相互作用標(biāo)準(zhǔn)模型描述,有12種已知物質(zhì)的基本粒子模型(夸克和輕粒子)。它們通過(guò)強(qiáng),弱和電磁基本力相互作用。標(biāo)準(zhǔn)模型還預(yù)言一種希格斯-波色粒子存在?,F(xiàn)正尋找中。

4、天體物理——天體物理和天文學(xué)是物理的理論和方法用到研究星體的結(jié)構(gòu)和演變,太陽(yáng)系的起源,以及宇宙的相關(guān)問(wèn)題。因?yàn)樘祗w物理的范圍寬。它用了物理的許多原理。包括力學(xué),電磁學(xué),統(tǒng)計(jì)力學(xué),熱力學(xué)和量子力學(xué)。1931年卡爾發(fā)現(xiàn)了天體發(fā)出的無(wú)線電訊號(hào)。開始了無(wú)線電天文學(xué)。天文學(xué)的前沿已被空間探索所擴(kuò)展。地球大氣的干擾使觀察空間需用紅外,超紫外,伽瑪射線和x-射線。物理宇宙論研究在宇宙的大范圍內(nèi)宇宙的形成和演變。愛因斯坦的相對(duì)論在現(xiàn)代宇宙理論中起了中心的作用。20世紀(jì)早期哈勃從圖中發(fā)現(xiàn)了宇宙在膨脹,促進(jìn)了宇宙的穩(wěn)定狀態(tài)論和大爆炸之間的討論。1964年宇宙微波背景的發(fā)現(xiàn),證明了大爆炸理論可能是正確的。大爆炸模型建立在二個(gè)理論框架上:愛因斯坦的廣義相對(duì)論和宇宙論原理。宇宙論已建立了ACDM宇宙演變模型;它包括宇宙的膨脹,黑能量和黑物質(zhì)。從費(fèi)米伽瑪-射線望運(yùn)鏡的新數(shù)據(jù)和現(xiàn)有宇宙模型的改進(jìn),可期待出現(xiàn)許多可能性和發(fā)現(xiàn)。尤其是今后數(shù)年內(nèi),圍繞黑物質(zhì)方面可能有許多發(fā)現(xiàn)。

2 初二物理小報(bào)版面設(shè)計(jì):物理學(xué)史

伽利略·伽利雷(1564年-1642年)人類現(xiàn)代物理學(xué)的創(chuàng)始人,奠定了人類現(xiàn)代物理科學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)。

1900-1926年 建立了量子力學(xué)。

1926年 建立了費(fèi)米狄拉克統(tǒng)計(jì)。

1927年 建立了布洛赫波的理論。

1928年 索末菲提出能帶的猜想。

1929年 派爾斯提出禁帶、空穴的概念,同年貝特提出了費(fèi)米面的概念。

1947年貝爾實(shí)驗(yàn)室的巴丁、布拉頓和肖克萊發(fā)明了晶體管,標(biāo)志著信息時(shí)代的開始。

1957年 皮帕得測(cè)量了第一個(gè)費(fèi)米面超晶格材料納米材料光子。

1958年杰克、基爾比發(fā)明了集成電路。

20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路。

物理與物理技術(shù)的關(guān)系:

熱機(jī)的發(fā)明和使用,提供了第一種模式:技術(shù)—— 物理—— 技術(shù)

電氣化的進(jìn)程,提供了第二種模式:物理—— 技術(shù)—— 物理

當(dāng)今物理學(xué)和科學(xué)技術(shù)的關(guān)系兩種模式并存,相互交叉,相互促進(jìn)“沒有昨日的基礎(chǔ)科學(xué)就沒有今日的技術(shù)革命”。例如:核能的利用、激光器的產(chǎn)生、層析成像技術(shù)(CT)、超導(dǎo)電子技術(shù)、粒子散射實(shí)驗(yàn)、X 射線的發(fā)現(xiàn)、受激輻射理論、低溫超導(dǎo)微觀理論、電子計(jì)算機(jī)的誕生。幾乎所有的重大新(高)技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)立,事先都在物理學(xué)中經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的醞釀。

物理學(xué)的方法和科學(xué)態(tài)度:提出命題 → 理論解釋 → 理論預(yù)言 → 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 →修改理論。

現(xiàn)代物理學(xué)是一門理論和實(shí)驗(yàn)高度結(jié)合的精確科學(xué),它的產(chǎn)生過(guò)程如下:

①物理命題一般是從新的觀測(cè)事實(shí)或?qū)嶒?yàn)事實(shí)中提煉出來(lái),或從已有原理中推演出來(lái);

②首先嘗試用已知理論對(duì)命題作解釋、邏輯推理和數(shù)學(xué)演算。如現(xiàn)有理論不能完美解釋,需修改原有模型或提出全新的理論模型;

④新理論模型必須提出預(yù)言,并且預(yù)言能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)所證實(shí);

⑤一切物理理論最終都要以觀測(cè)或?qū)嶒?yàn)事實(shí)為準(zhǔn)則,當(dāng)一個(gè)理論與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不符時(shí),它就面臨著被修改或被推翻。

怎樣學(xué)習(xí)物理學(xué)?

著名物理學(xué)家費(fèi)曼說(shuō):科學(xué)是一種方法,它教導(dǎo)人們:一些事物是怎樣被了解的,什么事情是已知的,了解到了什么程度,如何對(duì)待疑問(wèn)和不確定性,證據(jù)服從什么法則;如何思考事物,做出判斷,如何區(qū)別真?zhèn)魏捅砻娆F(xiàn)象?著名物理學(xué)家愛因斯坦說(shuō):發(fā)展獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的一般能力,應(yīng)當(dāng)始終放在首位,而不應(yīng)當(dāng)把專業(yè)知識(shí)放在首位、如果一個(gè)人掌握了他的學(xué)科的基礎(chǔ)理論,并且學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考和工作,他必定會(huì)找到自己的道路,而且比起那種主要以獲得細(xì)節(jié)知識(shí)為其培訓(xùn)內(nèi)容的人來(lái),他一定會(huì)更好地適應(yīng)進(jìn)步和變化。

學(xué)習(xí)的觀點(diǎn):從整體上邏輯地,協(xié)調(diào)地學(xué)習(xí)物理學(xué),了解物理學(xué)中各個(gè)分支之間的相互聯(lián)系。

物理學(xué)的本質(zhì):物理學(xué)并不研究自然界現(xiàn)象的機(jī)制(或者根本不能研究),我們只能在某些現(xiàn)象中感受自然界的規(guī)則,并試圖以這些規(guī)則來(lái)解釋自然界所發(fā)生任何的事情。我們有限的總試圖在理解自然,并試圖改變自然,這是物理學(xué),甚至是所有自然科學(xué)共同追求的目標(biāo)。

以物理學(xué)為基礎(chǔ)的相關(guān)科學(xué):化學(xué),天文學(xué),自然地理學(xué)等。


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