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文件名称:自然科学概要(第二版)(微课版)课件 第9、10章 现代物理学;现代天文学.pptx
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更新时间:2025-06-22
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文档摘要

1;9.1课程标准;到19世纪末,物理学取得了前所未有的进步和成功,但也爆发了一场危机。

这场危机是由以太漂移实验和对黑体辐射现象的研究引起的。

1890年4月27日英国皇家学会上,英国物理学家开尔文(1824—1907)称为物理学晴朗天空中的“两朵乌云”。

在科学发展的历史的转折关头,掀起了一场空前的物理学革命,相对论和量子力学就是这场物理学革命的最主要的成果,它们构成了现代物理学的两大理论支柱。

;一、狭义相对论;

1.两条基本原理

;速度合成率:;(2)狭义相对性原理;

2.重要结论

;

(2)运动的尺缩短(尺缩效应)

;

(3)质增效应

;

(二)狭义相对论在时空观上的突破

;二、广义相对论;;2.重要结论;

(2)光谱线的引力频移

;1919年爱丁顿领导的观测队,5月29日,他们在西非的普林西比岛上拍摄了日全食时太阳附近的星空照片,然后与太阳不在这个天区时的星空照片相比较。发现太阳周围那十几颗星星,都向外偏转了1.61±0.31〞,星光拐弯了。

与爱丁顿同时观测日全蚀的赴南美洲京市腊尔的远征队克罗姆林拍的照片之中,有7张和爱丁顿的那一张是一致的。向外偏转了1.98±0.12〞。

爱丁顿经过反复计算、核对,排除一切误差、干扰,最后他完全有把握认为:日全蚀的观测,精确地证实了爱因斯坦的广义相对论。

;思考与练习;1;9.2课程标准;

一、量子力学的基本内容

;?;?;?;

2.几率性

;4.不确定性;

(二)量子力学的表达形式

;

(三)量子力学对经典决定论的冲击

;二、基本粒子及相互作用;;1.夸克;2.轻子;(二)四种作用力;思考与练习;1;10.1课程标准;

第一节宇宙大爆炸理论

;

一、基本观点

;二、大爆炸的依据;科学家发现了三种类型的光谱。

连续谱:在高压下的炽热固体、液体、或者气体发出连续光谱;

发射线:在低压下的炽热气体,产生分立的亮线组成的光谱。气体不同,产生的亮线也不一??;

吸收线:通过低压的气体来观察一个发出连续光源时,可以看到连续光谱上迭加了几条暗线,暗线的位置恰好是低压的炽热气体发出亮线的位置。;1858年德国物理学家基尔霍夫发现产生这三种光谱的原因,于次年提出了两条定律:

(1)每一种元素都有自己的光谱;

(2)每一种元素都能吸收它能够发射的谱线。

将所拍的恒星线光谱和已知元素谱线波长表相对照,便可确认天体的化学成分。

同时,还可根据光谱线的强度确定各元素的含量。

;2.星系光谱的红移;大多数恒星的光谱里,在紫外光部分都有两条暗线,这是被钙气吸收所致。

令人诧异的是,遥远星系光谱里的这两条暗线同实验室的比较,却不是处在它们应处的位置上,而是稍稍移向低频端(即红端)。这种现象称为“红移”。

星系距离愈远,谱线“红移”愈显著,甚至使这两条应处于紫外光部分的暗线,移到了红光一端。

这种某频率谱线的位移现象,说明该天体远离观察者而去。

;

3、宇宙背景辐射

;4.宇宙的年龄;三、大爆炸标准模型;(1)大爆炸后10-44s,温度为1032K,发生超统一相变。引力相互作用首先分化出来,但弱、电磁、强三种相互作用仍不可分。此时最基本的粒子产生。

(2)10-36s,温度为1028K,大统一相变发生。强相互作用与弱、电磁相互作用分离。此时有强子生成。

(3)10-10s,温度为1015K,弱电相变发生。弱相互作用与电磁相互作用分离。

此后,物质与反物质间的不对称(即质子、电子等物质多于反质子、正电子等反物质)的现象开始出现。;(4)1s,温度降至1010K,中子进入冻结阶段。冻结的中子有两种途径,一部分与质子结合,成氦核;另一部分自由衰变成质子。

中子→质子+电子+反电子中微子。

(5)3min,温度为109K,为原子核合成阶段。中子:质子=1:7。首先形成氘核,然后再形成氦核。氦和氢核的质量比