物理之中,著名人物与其发现 (高中部分)

【专家解说】：高中教科书出现部份物理学家学术成就简介 一、阿基米德； 1、发现了浮力定律；2、证明了杠杆定律；3、提出了精确地确定物体重心的方法；4、他还认为地球是圆球状的，并围绕着太阳旋转， 5、发明“阿基米德螺旋”的扬水机。 二、牛顿： 1、建立微积分；2、发现了二项式定理。3、色散试验。并计算出不同颜色光的折射率，精确地说明了色散现象，揭开了物质的颜色之谜。4、制成了第一架反射望远镜；5、提出了光的“微粒说”。6、发现著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。 三、焦耳： 1、发现焦耳-楞次定律；2、通过实验否定了热质说；3、测出了热功当量近似值；并测得了热功当量的平均值为423.9千克米/千卡。4、 计算出了气体分子的热运动速度值，从理论上奠定了波义耳-马略特和盖-吕萨克定律的基础，并解释了气体对器壁压力的实质。5、发现焦耳-汤姆逊效应。这个效应在低温和气体液化方面有广泛的应用。焦耳对蒸汽机的发展也做出了不少有价值的工作。 四、爱因斯坦： 1、光电效应定律的发现。确立波粒二象性学说。解释的光电效应，推导出光电子的最大能量同入射光的频率之间的关系。 2、分子大小的新测定法，通过观测由分子运动的涨落现象所产生的悬浮粒子的无规则运动，来测定分子的实际大小，证明原子的存在。 3、完整的提出了狭义相对论。狭义相对论最重要的结论是质量守恒原理失去了独立性，他和能量守恒定律融合在一起，质量和能量是可以相互转化的。使力学和电磁学也就在运动学的基础上统一起来。 4、发现质能关系，为核能开发利用奠定基础。 5、建成广义相对论以；6、在辐射量子方面提出引力波理论，7、开创了现代宇宙学。 五、亚里士多德： 1、首次将哲学和其他科学区别开来，开创了逻辑、伦理学、政治学和生物学等学科的独立研究。 2、他是形式逻辑学的奠基人，他力图把思维形式和存在联系起来，并按照客观实际来阐明逻辑的范畴。 3、亚里士多德认为运行的天体是物质的实体，地是球形的，是宇宙的中心； 4、在物理学方面，他反对原子论，不承认有真空存在；他还认为物体只有在外力推动下才运动，外力停止，运动也就停止。 六、哥白尼 建立日心说。 七、笛卡儿： 1、创立了解析几何学，为微积分的创立奠定了基础，从而开拓了变量数学的广阔领域。 2、对折射定律提出了理论上的推证。不过他的假定条件是错误的，他的推证得出了光由光疏媒质进入光密媒质时速度增大的错误结论。 3、对人眼进行光学分析，解释了视力失常的原因是晶状体变形，设计了矫正视力的透镜。 4、比较完整地第一次表述了惯性定律； 5、第一次明确地提出了运动量守恒定律； 6、善于运用直观“模型”来说明物理现象。运用假设和假说的方法研究物理，提倡理性、提倡科学为现代物理的研究提供范例。 笛卡儿堪称17世纪及其后的欧洲哲学界和科学界最有影响的巨匠之一，被誉为“近代科学的始祖”。 八、伏特： 1、制造起电盘。2、设计了一种静电计，3、发现了沼气。并制成了一种称为气体燃化的仪器，可以用电火花点燃一个封闭容器内的气体。4、发明了伏达电堆，这是历史上的神奇发明之一。 九、伽利略： 1、在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。 2、创制了天文望远镜（后被称为伽利略望远镜），并用来观测天体，他发现了月球表面的凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。人们争相传颂：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。 十、惠更斯 1、改进望远镜，并于1655年用新望远镜发现了土卫六，从此闻名于世。2、创立了光的波动学，在建立向心力概念和极光研究等方面也有重要贡献。 十一、安培： 1、发现了安培定则： 2、发现电流的相互作用规律： 3、发明了电流计：4、提出分子电流假说 5、总结了电流元之间的作用规律——安培定律： 十二、开普勒： 1．发现了行星运行三定律，为牛顿建立万有引力定律打下坚实基础。因此，人们称颂他是“天空法律创制者”、“天体力学奠基人”。 2．在1627年完成了《鲁道夫星表》的编制，这是当时最完备最准确的一部星表，在以后的一百多年里几乎毫无修改地被天文学家和航海家尊为经典。 3．阐述了光是怎样成像的，研究了大气折射的计算，并且提出了折射望远镜的原理。开普勒望远镜光路图。 十三、库仑： 1、提出了一种可以精确测量微小力的扭秤。2、发现库仑定律。3、提出过带电物体因漏电而损失电量的衰减公式和分子的极化模型等，这种模型是A.M.安培提出分子电流的重要思想基础。 十四、奥斯特 1、发现了电流对磁针的作用，即电流的磁效应。由此开辟了物理学的新领域——电磁学。 2、提出了光与电磁之间联系的思想。 十五、法拉弟： 1、发现通电的导线能绕磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动，第一次实现了电磁运动向机械运动的转换，从而建立了电动机的实验室模型。2、发现了电磁感应定律。使人类掌握了电磁运动相互转变以及机械能和电能相互转变的方法，成为现代发电机、电动机、变压器技术的基础。3、发现电解第一和第二定律，为现代电化学工业奠定了基础，4、发现了磁致光效应，成为人类第一次认识到电磁现象与光现象间的关系。5、最早提出了光的电磁本质的思想。他的思想和观点完全正确，均为后人的实验所验证。6、首先提出了磁力线、电力线的概念，在电磁感应、电化学、静电感应的研究中进一步深化和发展了力线思想，7、第一次提出场的思想，建立了电场、磁场的概念，8、否定了超距作用观点。 十六、麦克斯韦： 1、集成并发展了法拉第关于电磁相互作用的思想，将所有电磁现象概括为一组偏微分方程组，预言了电磁波的存在，2、确认光也是一种电磁波，从而创立了经典电动力学。3、气体运动理论、光学、热力学、弹性理论等方面有重要贡献。 十七：卡诺： 1、运用了理想模型的研究方法，构思了理想化的热机——后称卡诺可逆热机（卡诺热机），提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。 2、指出了热机工作过程中最本质的东西：热机必须工作于两个热源之间，才能将高温热源的热量不断地转化为有用的机械功；“热的动力与用来实现动力的介质无关，动力的量仅由最终影响热素传递的物体之间的温度来确定”。 十八、开尔文： 1、创立了热力学温标。他指出：“这个温标的特点是它完全不依赖于任何特殊物质的物理性质。”这是现代科学上的标准温标。 2、与克劳修斯共同创立热力学第二定律：“不可能从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其他影响。”他从热力学第二定律断言，能量耗散是普遍的趋势。 3、与焦耳合作进一步研究气体的内能，对焦耳气体自由膨胀实验作了改进，进行气体膨胀的多孔塞实验，发现了焦耳－汤姆孙效应，即气体经多孔塞绝热膨胀后所引起的温度的变化现象。这一发现成为获得低温的主要方法之一，广泛地应用到低温技术中。 4、从理论研究上预言了一种新的温差电效应，即当电流在温度不均匀的导体中流过时，导体除产生不可逆的焦耳热之外，还要吸收或放出一定的热量（称为汤姆孙热）。这一现象后叫汤姆孙效应。 5、发明了电像法，这是计算一定形状导体电荷分布所产生的静电场问题的有效方法。 6、推算了振荡的频率，为电磁振荡理论研究作出了开拓性的贡献。 7、成功地完成了电力、磁力和电流的“力的活动影像法”，这已经是电磁场理论的雏形了（如果再前进一步，就会深人到电磁波问题）。 8、 预言了城市将采用电力照明，并提出了远距离输电的可能性。他的这些设想以后都得以实现 9、 对电动机进行了改造，大大提高了电动机的实用价值。 10、建立电磁量的精确单位标准和设计各种精密的测量仪器。他发明了镜式电流计（大大提高了测量灵敏度）、双臂电桥、虹吸记录器（可自动记录电报信号）等等，大大促进了电测量仪器的发展。 11、研究了电缆中信号传播情况，解决了长距离海底电缆通讯的一系列理论和技术问题。装设了第一条大西洋海底电缆，这是开尔文相当出名的一项工作。 十九、克劳修斯： 1、发现了热力学基本现象，得出了热力学第二定律的克劳修斯陈述。 2、提出了热力学第二定律的定义：“热量不能自动地从低温物体传向高温物体。” 3、推导了克劳修斯方程——关于气体的压强、体积、温度和气体普适常数之间的关系，修正了原来的范德瓦尔斯方程。 4、提出了熵的概念，进一步发展了热力学理论。使热力学第二定律公式化，使它的应用更为广泛了。 5、提出了气体分子绕本身转动的假说。确定了实际气体与理想气体的区别。 6、研究了电解质和电介质。他重新解释了盐的电解质溶液中分子的运动；他建立了固体的电介质理论。 7、提出描述分子极性同电介质常数之间关系的方程。同时他还提出了电解液分解的假说。这一假说，后来经过阿仑尼乌斯的进一步发展成为电解液理论。 8、推导出了气体分子平均自由程公式，找出了分子平均自由程与分子大小和扩散系数之间的关系。同时，他还提出分子运动自由程分布定律。他的研究也为气体分子运动论的建立做出了杰出的贡献。 9、计算出了气体分子运动速度。后来，他确定了气体对于器壁的压力值相当于分子撞击器壁的平均值。运用与概率论相结合的平均值方法，创建了统计物理学的学科。并推导出能表示受压力影响的物体熔点（凝固点）的方程式，后来被称为克拉珀龙-克劳修斯方程。 10、在晚年，他不恰当地把热力学第二定律引用到整个宇宙，认为整个宇宙的温度必将达到均衡而不再有热量的传递，从而成为所谓的热寂状态，这就是克劳修斯首先提出来的“热寂说”。热寂说否定了物质不灭性在质上的意义，而且把热力学第二定律的应用范围无限的扩大了。 二十、玻尔兹曼： 1、应用热力学理论，导出了热辐射的斯特藩定律，取得了应用理论知识验证实验定律的一个重大成果。 2、与克劳修斯、麦克斯韦在充分研究气体分子运动论的基础上，开辟的一门新的理论物理学科。 3、在重力场中引进了速度分布率，并用H定理证明了速度分布率，给予熵以统计的意义；完成了输运过程的数学理论。他用能的自发运动的观点，解释了热力学第二定律。 4、建立了一系列的统计物理理论。在平衡态的统计理论中，他提出了各态历经假说；在求宏观平衡性质的方法研究中，他又提出了几率法，并与麦克斯韦共同总结出了近独立子系最可几分布的麦克斯韦一玻尔兹曼分布律。 5、创立了系统的非平衡态的统计理论。他在研究了如何通过分子的相互碰撞而使速度分布趋于平衡态分布时，建立了H定理、它相当于热力学中的熵增加原理，是热力学第二定律的统计诠释的基础。 6、确立了非平衡态的分布函数 。 玻尔兹曼在哲学观点上，反对马赫的唯象论，1899年，他对马赫的哲学理论进行过公开的批评，从而捍卫了原子论学说。 二十一、约翰.汤姆逊： 1、研究了阴极射线在磁场和电场中的偏转，作了比值e/m（电子的电荷与质量之比）的测定，结果他从实验上发现了电子的存在。 2、原子模型，把原子看成是一个带正电的球，电子在球内运动。 3、与阿斯顿共同进行阳极射线的质量分析，发现了氖的同位素。 二十二、威廉•汤姆逊亦译为汤姆生。 1、创立绝对温标（亦称开氏温标）；把热力学第一定律和热力学第二定律具体应用到热学、电学和弹性现象等方面，对热力学的发展起了一定作用。 2、制成静电计、镜式电流计、双臂电桥等很多电学仪器。 3、证明了电容放电是一种振荡。19世纪末论述了原子的构造。坚持用力学模型来解释一切物理现象。 二十三、卢瑟福 1、发现了铀放射性辐射的不同成份的α辐射和β辐射。同时预言并证实，穿透能力更强的γ射线， 1900年提出了重元素自发衰变理论。 同时发现α射线的能量比β和γ射线大99倍左右。 2、1904年总结出放射性产物链式衰变理论，奠定了重元素放射系元素移位的基本原理。他的发现打破了元素不会改变的传统观念，使人们对物质结构的研究进人了原子内部的深层次，为开辟一个新的学科领域枣原子核物理做了开创性工作。 3、对α散谢实验的研究，提出了原子的有核结构模型。把原子结构的研究引向正确的轨道。被誉为“原子物理学之父”。 4、1919年实现人工核反应。证明这是α粒子轰击N之后使之衰变放出了氢原子核即质子：第一次实现了改变化学元素的人工核反应。 5、他还预言了重氢和中子的存在，这在后来都得到了证实。 二十四、伦琴 在进行阴极射线的实验时第一次注意到放在射线管附近的氰亚铂酸钡小屏上发出微光。经过研究，他确定了荧光屏的发光是由于射线管中发出的某种射线所致。因为当时对于这种射线的本质和属性还了解得很少，所以他称它为X射线，后来，人们将这种射线命名为伦琴射线。 二十五、玻尔 1、引入了“定态”和“跃迁”这两个全新的概念。“定态”概念把经典物理学在一定边界条件和初始条件下所允许的各种连续状态进行筛选，只允许某些分立状态存在，从而排除了定态之间的其他状态，形成若干鸿沟。“跃迁”（最初叫“过渡”）则把一个定态到另一定态的变化看作一种突然的、整体的、不需时间的行为，不允许经典物理那种逐渐的、连续的、分阶段动作。两个状态之间的能量差形成了原子发射和吸收光的机制。 2、提出了对应原理：在同一问题的经典理论与量子理论之间，总可以从形式上找到相对应的类比关系。合理地解释了众多的现象，如各元素的光谱与X射线谱、原子中电子的组态和元素周期表等。 二十六、玻意耳 1、证实了“空气的弹性有能力作出远远超过我们需要归之于它的事实”，并发现了气体的体积与压强的反比关系，建立玻意耳－马略特定律。 2、发现了水在结冰时会膨胀。他主张热是分子的运动。他拥护原子论假说，认为一切物体都是由较小的、完全相同的粒子组成的。 3、首先提出色光是白光的变种，表述了白光的复杂性的思想，指出物体的颜色并不是物体本身的内在属性，而是由光线在被照射面上发生的变异引起的。第一次记载了在肥皂泡和玻璃球中产生的彩色薄膜条纹。他观察到静电感应现象，指出化学发光现象是冷光等。在实验过程中研制成气压计。 二十七、居里夫人 1、发现钍(Th)亦具有放射性，并且沥青铀矿的放射性比任何含量的铀和钍能够解释的要强。 2、发现了放射性元素镭。他们最终从8吨废沥青铀矿中制得1克纯净的氯化镭，还提出了β射线（现在已知它是由电子组成的）是带负电荷的微粒的观点。并于1899年从沥青铀矿中发现放射性元素锕Ac）一起分离出纯净的金属镭。 二十八、查德威克， 1、发现β射线能谱是连续的。并测出了原子核的电荷，从而完全证实了卢瑟福的原子理论和关于元素的核结构以及核电荷数与元素的原子序数相等的结论。 2、他根据约里奥-居里夫妇的实验，他敏锐地觉察到铍福射决不是γ辐射，很可能就是卢瑟福在1920年所预言的、也是他多年寻找的——中子辐射。通过一系列实验研究，最后终于证实了中子的存在，铍福射即是由铍中射出的中子组成的。从而发现了中子。 二十九、恩利克•费米 1、发展了量子统计学，用它来描述某类粒子大量聚集的行为，这类粒子人称费米子。由于电子、质子和中子——构成普通物质的三种“建筑材料”都是费米子，所以费米学说具有重要的科学意义。 2、1934年用中子轰击原子核产生人工放射现象。开始中子物理学研究。被誉为“中子物理学之父”。 3、1941年底，费米在哥伦比亚大学主持建造了世界上第一座原子反应堆，实现了自持式链式反应，为制造原子弹迈出了决定性的一步。1942年12月2日，在芝加哥，费米指导下设计和制造出来的核反应堆首次运转成功。这是原子时代的真正开端，因为这是人类第一次成功地进行了一次核链式反应。 三十、哈恩 1、发现铁核受快中子轰击也会发生裂变，核裂变的发现使世界开始进人原子能时代。 三十一、普朗克 1、找到了一个适用于电磁波谱所有波段的黑体辐射的经验公式。在公式推导中，他提出一个革命性的假定，认为能量只能取某一基本量hv（即能量量子）的整数倍 ，h为作用量子 ，即普朗克常量。对20世纪20年代量子理论的进一步发展起了主要作用。 三十二、康普顿 1、提出了电子有限线度(半径1.85×10-10”cm)的假设，说明密度与散射角的观察关系。形成的电子以及其它基本粒子的“康普顿波长”概念。这个概念后来在他自己的X射线散射的量子理论以及量子电动力学中都充分地得到了发展。 2、研究关于决定磁化效应对磁晶体X射线反射的密度问题。这项研究表明，电子轨道运动对磁化效应不起作用。他认为铁磁性是由于电子本身的固有特性所引起的，这是一个基本磁荷。这一看法的正确性后来由他在芝加哥大学指导的学生斯特思斯(J•C•Stearns)用实验得出的结果作了更有力的证明。 3、提出光量子不仅具有能量，而且具有某些类似力学意义的动量，在碰撞过程中，光子把一部分能量传递给电子，减少了它的能量，因而也就降低了它的频率。另外，根据碰撞粒子的能量和动量守恒，可以导出频率改变和散射角的依赖关系，这也就能很好地说明了康普顿所观测到的事实。让人们承认：光除了具有早巳熟知的波动性以外，还具有粒子的性质。这就说明了一束光是由互相分离的若干粒子所组成的，这种粒子在许多方面表现出和通常物质的粒子具有同样的性质。 4、发现“康普顿效应” 另：α、β、γ射线与X射线 实质上x射线就是一种光子流，一种电磁波，具有光线的特性，是光谱家族中的成员，只是其振荡频率高，波长短罢了，其波长在1～0．01埃（1埃=10-10米）。X射线在光谱中能量最高、范围最宽，可从紫外线直到几十甚至几百兆电子伏特（MeV）。因为其能量高，所以能穿透一定厚度的物质。能量越高，穿透得越厚，所以在医学上能用来透视、照片和进行放射治疗。 科学家们在放射线研究的过程中，还发现放射性同位素在衰变时能放射三种射线：α、β、γ射线。α射线实质上就是氦原子核流，它的电离能力强，但穿透力弱，一张薄纸就可挡住；β射线实质上就是电子流，电离能力较α射线弱，而穿透力较强，故常用于放射治疗；γ射线本质上同X射线一样，是一种波长极短，能量甚高的电磁波，是一种光子流，不带电，以光速运动，具有很强的穿透力。因此常常用于放射治疗。