三百年來物理的發展史 陳 國 鎮 東吳大學 物理學系.

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1 三百年來物理的發展史 陳 國 鎮 東吳大學 物理學系

2 經 典 力 學 的 發 展 落 體 定 律 力學思想基礎 運動三定律 實驗與推理 萬有引力定律 狹義相對論(1905)
槓桿螺旋滑輪斜面天體時空 伽利略( ) 牛頓( ) 生活產業航海戰爭 落 體 定 律 力學思想基礎 實驗與推理 運動三定律 萬有引力定律 狹義相對論(1905) 廣義相對論(1915) 理論力學 D.伯努力( ) 拉格朗日( ) 達朗貝爾( ) 哈密頓( ) 愛因斯坦( ) 光 學

3 狹 義 相 對 論 牛 頓 力 學 功 物性坐標運動 能 動能 能 函 數L = T - V 勢能 力 力場 局 勢 萬有引力
H = piqi - L 力 力場 局 勢 萬有引力 狹 義 相 對 論 時間受運動狀態的影響 描述物體高速運動的狀態 質能互換 牛 頓 力 學 時間是絕對量,與物體運動無關 描述物體低速運動的狀態

4 宏 觀 熱 力 學 的 發 展 熱 能 熱平衡 熱傳導 能量轉化 第一定律 熱質溫度 低溫物理 第三定律 總熵增加 超導體/超流體
倫福德( )戴 維( )傅立業( ) 梅爾( ) 焦耳( ) 赫姆霍爾茲( ) 布萊克( ) 熱 能 熱平衡 熱傳導 能量轉化 第一定律 能量守恆 熱質溫度 自然現象為不可逆過程第 二 定 律 總熵增加 低溫物理 超導體/超流體 第三定律 能斯特( ) 西蒙( ) 昂內斯( )卡皮查( ? )蘭 道( ) 卡諾( ) 凱爾文( ) 克勞修斯( ) 普郎克( )

5 溫 度 熱 質 熱 能 熱 傳 能量轉化 能量守恆 熱力學第一定律 自然現象的趨向 熱力學第二定律 絕對溫度零度不可能到達 熱力學第三定律

6 微觀熱力學的發展—統計物理學 物質 微粒說 氣體動力論 氣體狀態方程 氣體分子運動論 統計物理學 固態物理 化 學 天文物理
賀曼( ) 歐拉( ) D.伯努力( ) 克勞修斯( ) 范德瓦爾斯( ) 德莫克立特(AD ) 物質 微粒說 氣體動力論 氣體狀態方程 氣體分子運動論 統計物理學 氣體分子速率分布 玻茲曼分布S=klnW 勢 能 /系 綜 固態物理 化 學 天文物理 馬克斯威爾( ) 玻茲曼( ) 吉布士( )

7 物質皆微粒構成 微粒呈無規則彈性碰撞 微粒呈統計分布玻茲曼因子 熵增即亂度增大S = k lnW 狀態集(系綜)的分布

8 電 磁 學 的 發 展 靜電 動物電電 堆 動電生磁(1820) 庫侖定律(1785) 靜磁 磁極作用力(1750) 動磁生電(1845)
奧斯德( )安 培( )歐 姆( ) 伽伐尼( )伏特( ) 庫侖( ) 靜電 動物電電 堆 動電生磁(1820) 庫侖定律(1785) 靜磁 磁極作用力(1750) 動磁生電(1845) 法拉第( )楞 次( )紐 曼( ) 米切爾( ) 安培( )紐曼( )韋伯( ) 電磁波 光是電磁波 電 磁 場 電磁理論 法拉第( ) 黎 曼( ) W.湯姆生( ) 馬克斯威爾( ) 馬克斯威爾( )赫茲( ）

9 電荷 磁極 電力 磁力 靜電場 靜磁場 磁勢 磁勢能 電勢能 電勢 動電磁場相生 位移電流 光 紅外線 微 波 電 磁 波 X, Gama射線 通 訊 同 步 輻 射

10 光 學 的 發 展 折射 光的色散 紅外線 紫外線 陽光譜線 繞射雙折射 光速(1676) 幾何光學 反射 光電現象 光粒子說 繞射的
光 學 的 發 展 斯涅爾( )笛卡兒( )費 馬( ) 牛頓( ) 赫謝爾( ) 羅邁( ) 折射 光的色散 紅外線 紫外線 陽光譜線 繞射雙折射 光速(1676) 幾何光學 反射 格里馬迪( )巴塞鄰那斯 里特( ) 夫朗霍費( ) 赫茲( ) 愛因斯坦( ) 光電現象 光粒子說 牛頓( ) 繞射的 波動解釋 光波偏振光是橫波 狹縫干涉 光波動說 楊氏( ) 笛卡兒( ) 虎克( ) 惠更斯( ) 菲涅爾( ) 馬呂斯( )楊 氏( )菲涅爾( )

11 反射 折射 干涉 繞射 偏振 色散 雙折射 幾何光學(直線行進) 光 是 波 動 光是運動粒子束 黑體輻射光電效應光 子 電 磁 波
最小光程原理 干涉 繞射 偏振 色散 雙折射 幾何光學(直線行進) 光 是 波 動 光是運動粒子束 黑體輻射光電效應光 子 電 磁 波 全相照相術 波 粒 二 象 性

12 量 子 力 學 的 發 展 統計物理 黑體輻射 光譜規則 波粒二象性(1924) 量子論 量子力學 光電現象 相 對 論 固體比熱
海森堡( )薛丁格( )玻 恩( )狄拉克( ) 黑體輻射 普郎克( ) 愛因斯坦( ) 玻爾( ) 德布羅意( ) 光譜規則 波粒二象性(1924) 量子論 量子力學 光電現象 相 對 論 固體比熱 量子電動力學 原子模型 狄拉克( )海森堡( )泡 利( )費因曼( )施溫格( ) 朝永振一郎( )

13 測不準原理uncertainty principle
電磁輻射(波)具有粒子性 運動粒子呈現波動性 位相波=機率波=物質波 波粒二象性 測不準原理uncertainty principle 微觀現象呈機率分布 廣域互動性non-locality

14 廣域互動性(non-locality) 1.超導體(superconductor)-----無電阻
2.超流體(superfluid) -----無黏滯力 3.孿生光子互聯(twin-photon correlation) -----相對狀態的恆定