物理学家的介绍 自强学院：徐亚运.

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1 物理学家的介绍 自强学院：徐亚运

2 ＊惠更斯 ＊麦克斯韦 ＊库仑 ＊多普勒 ＊高斯 ＊安培

3 克里斯蒂安·惠更斯 （1629年04月14日—1695年07月08日) 荷兰物理学家、天文学家、数学家、他是介于伽利略与牛顿之间一位重要的物理学先驱,是历史上最著名的物理学家之一，他对力学的发展和光学的研究都有杰出的贡献，在数学和天文学方面也有卓越的成就，是近代自然科学的一位重要开拓者。他建立向心力定律，提出动量守恒原理，改进了计时器。

4 他于1629年4月14 日出生于海牙。父亲是大臣和诗人，与R

5 他善于把科学实践和理论研究结合起来，透彻地解决问题，因此在摆钟的发明、天文仪器的设计、弹性体碰撞和光的波动理论等 方面都有突出成就。34岁他被聘为英国皇家学会第一个外国会员，37岁刚成立的法国皇家科学院选他为院士。惠更斯体弱多病，一心致力于科学事业，终生未婚。1695年7月8日在海牙逝世。

6 惠更斯原理（可以确定光传播的方向） 数学方面 光学方面
22岁就发表过关于计算圆周，椭圆弧及双曲线的著作；《论赌博中的计算》；概率论的创始人！ 天文学方面 摆的研究和运用 研制和改进光学仪器；发现了土星光环等 单摆周期公式；转动惯量；离心力定理；求出重力加速度的准确值

7 麦克斯韦（ —— ） 经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。19世纪伟大的英国物理学家、数学家。1831年11月13日生于苏格兰的爱丁堡，自幼聪颖，父亲是个知识渊博的律师，使麦克斯韦从小受到良好的教育。10岁时进入爱丁堡中学学习，14岁就在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇关于二次曲线作图问题的论文。16岁进入爱丁堡大学学习数学和物理。19岁转入剑桥大学三一学院数学系学习，23岁以第二名的成绩获史密斯奖学金，毕业留校任职两年。

8 1856年在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。
1860年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。 1861年选为伦敦皇家学会会员。 1865年春辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的研究成果，完成了电磁场理论的经典巨著《论电和磁》 1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪什试验物理学教授，负责筹建著名的卡文迪什实验室

9 麦克斯韦的父亲（约翰·克拉克·麦克斯韦）
麦克斯韦背后的男人 麦克斯韦的父亲（约翰·克拉克·麦克斯韦） 约翰·克拉克·麦克斯韦思想开通，讲究实际，非常能干。家里的大小事情，从修缮房屋、剪裁衣服到制作玩具，样样都会。麦克斯韦8岁母亲死于肺病，父亲就承担起双亲的责任，失去母亲后麦克斯韦就和父亲形影不离，两人相依为命。最主要的是麦克斯韦的天赋也是由于父亲的挖掘才得以发挥得如此好。

10 “牛顿以后世界上最伟大的数学物理学家” 《论法拉第的力线》 《论物理学的力线》 《电磁场动力学》 《电磁学通论》 （用数学解释法拉第原理）
（引进了“位移电流”的概念；根据此概念，提出了麦克斯韦方程；预见了电磁波的存在） 《电磁场动力学》 （断定光也是一种电磁波） 《电磁学通论》 （系统地总结了19世纪中叶前后，库仑、安培、奥斯特、法拉第和他本人对电磁现象的研究成果，建立了完整的电磁理论，这部巨著完全可以同牛顿的《数学原理》（力学）和达尔文的《物种起源》相提并论。）

11 麦克斯韦方程组 从两方面发展了法拉第的成就。一是这组方程式，位移电流，它表明不但变化着的磁场产生电场，而且变化着的电场也产生磁场；二是方程式不但完满地解释了电磁感应现象，而且还在理论上进行了总结。就是凡是有磁场变化的地方，它的周围不管是导体或者电介质，都有感应电场存在。经过麦克斯韦创造性的总结，电磁现象的规律，终于被他用不可动摇的数学形式揭示出来。电磁学到这时才开始成为一种科学的理论。

12 库仑 (1736年6月14日 ——1806年8月23日) 法国工程师、物理学家。早年就读于美西也尔工程学校。离开学校后，进入皇家军事工程队当工程师。法国大革命时期，库仑辞去一切职务，到布卢瓦致力于科学研究。法皇执政统治期间，回到巴黎成为新建的研究院成员。

13 1773年发表有关材料强度的论文，所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用到现在，是结构工程的理论基础。
1777年开始研究静电和磁力问题。当时法国科学院悬赏征求改良航海指南针中的磁针问题。库仑认为磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。研究中发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置测出静电力和磁力的大小，这导致他发明扭秤。

14 他还根据丝线或金属细丝扭转时扭力和指针转过的角度成正比，因而确立了弹性扭转定律。他根据1779年对摩擦力进行分析，提出有关润滑剂的科学理论。
1881年发现了摩擦力与压力的关系，表述出摩擦定律、滚动定律和滑动定律。设计出水下作业法，类似现代的沉箱。 1785~1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律。库仑定律使电磁学的研究从定性进入定量阶段，是电磁学史上一块重要的里程碑。

15 克里斯琴·多普勒（1803年11月29日—1853年3月17日）奥地利数学家、物理学家。
多普勒1803年11月29日出生于奥地利萨尔茨堡的一个石匠家族。由于身体比较虚弱，所以没有继承家族事业。曾先后在维也纳工学院和维也纳大学学习。1841年成为布拉格理工学院的数学教授。1850年，多普勒担任维也纳大学物理学院的首任院长。1853年在意大利的威尼斯去世，终年49岁。

16 多普勒效应

17 波在波源移向观察者时接收频率变高， 而在波源远离观察者时接收频率变低。
多普勒于1842年提出了多普勒效应，即：当观测者与波源发生相对运动时，所接收的波的频率会发生变化。这个效应后来通过聆听行进中的火车上演奏的音乐得到证实。多普勒试图用此来解释双星的颜色变化。现在这一效应广泛应用于光学、天文学、气象学、医学诊断和日常生活等诸多方面。

18 多普勒效应： 多普勒认为，物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 。在运动的波源后面，产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低 。波源的速度越高，所产生的效应越大。恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度。除非波源的速度非常接近光速，否则多普勒位移的程度一般都很小。所有波动现象都存在多普勒效应。

19 数学王子 卡尔·弗里德里希·高斯 （Johann Carl Friedrich Gauss）（1777年4月30日—1855年2月23日）

20 　　生于不伦瑞克，卒于哥廷根，德国著名数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家。高斯被认为是最重要的数学家，有数学王子的美誉，并被誉为历史上伟大的数学家之一，和阿基米德、牛顿并列，同享盛名。

21 高斯幼时家境贫困，但聪敏异常，受一贵族资助才进学校受教育。1795～1798年在格丁根大学学习1798年转入黑尔姆施泰特大学，翌年因证明代数基本定理获博士学位。从1807年起担任格丁根大学教授兼格丁根天文台台长直至在睡梦中逝世。

22 ……+100=？ 高斯的成就遍及数学的各个领域，在数论、非欧几何、微分几何、超几何级数、复变函数论以及椭圆函数论等方面均有开创性贡献。

23 19世纪的30年代，高斯发明了磁强计，而转向物理研究。他与韦伯在电磁学的领域共同工作。他比韦伯年长27岁，以亦师亦友的身份进行合作。1833年，通过受电磁影响的罗盘指针，他向韦伯发送了电报。这不仅仅是从韦伯的实验室与天文台之间的第一个电话电报系统，也是世界首创。尽管线路才8千米长。1840年他和韦伯画出了世界第一张地球磁场图，而且定出了地球磁南极和磁北极的位置，并于次年得到美国科学家的证实。

24 安德烈·玛丽·安培 法国物理学家，在电磁作用方面的研究成就卓著，对数学和化学也有贡献。电流的国际单位安培即以其姓氏命名。

25 右手定则

26 　　安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究。
　　①发现了安培定则 　　奥斯特发现电流磁效应的实验，引起了安培注意，使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动，他全部精力集中研究，两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及从右手定则的报告，以后这个定则被命名为安培定则。

27 Q1： 两根电流方向相反 平行导线，会有怎样的变化？相互吸引？相互排斥？ ②发现电流的相互作用规律 　　接着又提出了电流方向相同的两条平行载流导线互相吸引，电流方向相反的两条平行载流导线互相排斥。对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。

28 ③发明了电流计 　　安培还发现，电流在线圈中流动的时候表现出来的磁性和磁铁相似，创制出第一个螺线管，在这个基础上发明了探测和量度电流的电流计。

29 ④提出分子电流假说 　　他根据磁是由运动的电荷产生的这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性。提出了著名的分子电流假说。安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。由于分子电流的存在，每个磁分子成为小磁体，两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的，它们产生的磁场互相抵消，对外不显磁性。当外界磁场作用后，分子电流的取向大致相同，分子间相邻的电流作用抵消，而表面部分未抵消，它们的效果显示出宏观磁性。

30 ⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律
安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验，并运用高度的数学技巧总结出电流元之间作用力的定律，描述两电流元之间的相互作用同两电流元的大小、间距以及相对取向之间的关系。后来人们把这定律称为安培定律。

31 趣闻轶事 1．怀表变卵石 安培思考科学问题专心致志，据说有一次，安培正慢慢地向他任教的学校走去，边走边思索着一个电学问题。经过塞纳河的时候，他随手拣起一块鹅卵石装进口袋。过一会儿，又从口袋里掏出来扔到河里。到学校后，他走进教室，习惯地掏怀表看时间，拿出来的却是一块鹅卵石。原来，怀表已被扔进了塞纳河。

32 2．马车车厢做“黑板” 　　还有一次，安培在街上行走，走着走着，想出了一个电学问题的算式，正为没有地方运算而发愁。突然，他见到面前有一块“黑板”，就拿出随身携带的粉笔，在上面运算起来。那“黑板”原来是一辆马车的车厢背面。马车走动了，他也跟着走，边走边写；马车越来越快，他就跑了起来，一心一意要完成他的推导，直到他实在追不上马车了才停下脚步。安培这个失常的行动，使街上的人笑得前仰后合。

33 静电场总结 静电平衡下导体满足： 导体内部，电场强度处处为零 导体表面附近电场强度的方向都与导体表面垂直
导体处于静电平衡时，导体上的电势处处相等，导体为等势体 导体表面为等势面

34 实战演练 R b o x p 注：op=r ob=R/2 question1: 1.静电平衡时导体球表面是否有 电荷分布？如有，请大致描述。

35 R b o x p 注：op=r ob=R/2 question2: 2.导体球上任意一点的电势U=？ （无限远处为电势零点）

36 R b o x p 注：op=r ob=R/2 question3： 3.q感在b处产生的电势？ （无限远处为电势零点）

37 R b o x p 注：op=r ob=R/2 question4: 4.把导体球A接地，A上感应电荷为？

38 R b o x p 注：op=r ob=R/2 question5: 5.q感在b处产生的电场？

39 R b o x p 注：op=r ob=R/2 question6： 6.把导体球接地后，q感在b处产生的电势？

40 R b o x p 注：op=r ob=R/2 question7： 7.断开接地，q感在b处产生的电势？ （无穷远处的电势为0）

41 THE END 3Q!