出版時(shí)間:2005-8 出版社:清華大學(xué)出版社 作者:郭奕玲 沈慧君 編 頁(yè)數(shù):480
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前言
物理學(xué)發(fā)展史是一塊蘊(yùn)藏著巨大精神財(cái)富的寶地。這塊寶地很值得我們?nèi)ラ_(kāi)墾,這些精神財(cái)富很值得我們?nèi)グl(fā)掘。如果我們都能重視這塊寶地,把寶貴的精神財(cái)富發(fā)掘出來(lái),從中吸取營(yíng)養(yǎng),獲得教益,我相信對(duì)我國(guó)的教育事業(yè)和人才培養(yǎng)都會(huì)是大有益處的。值此郭奕玲、沈慧君兩同志的《物理學(xué)史》一書(shū)出版之際,我想談三點(diǎn)看法:一、科學(xué)上沒(méi)有平坦的大道。我們要通過(guò)物理學(xué)史的介紹,向?qū)W生講清楚,科學(xué)經(jīng)歷的是一條非常曲折、非常艱難的道路。然而,我們的教師在對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育的時(shí)候往往是應(yīng)用經(jīng)過(guò)幾次消化了的材料來(lái)講授,或者經(jīng)過(guò)抽象的理論分析加以表述,把已有的知識(shí)系統(tǒng)歸納,形成簡(jiǎn)明扼要的理論體系,這當(dāng)然是..
內(nèi)容概要
本書(shū)介紹物理學(xué)發(fā)展的歷史,著重講述物理學(xué)基本概念、基本定律和各主要分支的形成過(guò)程,特別側(cè)重現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展史。 本書(shū)內(nèi)容包括:力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和經(jīng)典光學(xué)的發(fā)展;19/20世紀(jì)之交實(shí)驗(yàn)新發(fā)現(xiàn)和現(xiàn)代物理學(xué)革命;相對(duì)論的建立和發(fā)展;早期量子論和量子力學(xué)的準(zhǔn)備;量子力學(xué)的建立與發(fā)展;原子核物理學(xué)和粒子物理學(xué)的發(fā)展;凝聚態(tài)物理學(xué)簡(jiǎn)史;現(xiàn)代光學(xué)的興起;天體物理學(xué)的發(fā)展;諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng); 實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室在物理學(xué)發(fā)展中的地位和作用;單位、單位制與基本常數(shù)簡(jiǎn)史等。書(shū)中配有500多張歷史圖片,書(shū)末還附有物理學(xué)大事年表。 本書(shū)保持了第一版的特點(diǎn),并作了大量的增補(bǔ)和訂正。 本書(shū)適于廣大高校師生教學(xué)選用,也可供中學(xué)物理教師和有關(guān)科技人員參考
作者簡(jiǎn)介
郭奕玲,江西省南康縣人,1931年生于上海,1949年畢業(yè)于福建省廈門(mén)市雙十中學(xué),
1952年畢業(yè)于清華大學(xué)物理系,留校任教至今,現(xiàn)任清華大學(xué)現(xiàn)代應(yīng)用物理系(后改為物理系)教授。從事研究實(shí)驗(yàn)物理學(xué)史多年。 主要著作:《著名物理實(shí)驗(yàn)及其在物理學(xué)發(fā)展中的作用》(
書(shū)籍目錄
第1章 力學(xué)的發(fā)展 1.1 歷史概述 1.2 天文學(xué)的新進(jìn)展揭開(kāi)了科學(xué)革命的序幕 1.3 慣性定律的建立 1.4 伽利略的落體研究 1.5 萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn) 1.6 《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》和牛頓的大綜合 1.7 碰撞的研究 1.8 牛頓以后力學(xué)的發(fā)展 1.9 牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀和馬赫的批判第2章 熱學(xué)的發(fā)展 2.1 歷史概述 2.2 熱現(xiàn)象的早期研究 2.3 熱力學(xué)第一定律的建立 2.4 卡諾和熱機(jī)效率的研究 2.5 絕對(duì)溫標(biāo)的提出 2.6 熱力學(xué)第二定律的建立 2.7 熱力學(xué)第三定律的建立和低溫物理學(xué)的發(fā)展 2.8 氣體動(dòng)理論的發(fā)展 2.9 統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的創(chuàng)立第3章 電磁學(xué)的發(fā)展 3.1 歷史概述 3.2 早期的磁學(xué)和電學(xué)研究 3.3 庫(kù)侖定律的發(fā)現(xiàn) 3.4 動(dòng)物電的研究和伏打電堆的發(fā)明 3.5 電流的磁效應(yīng) 3.6 安培奠定電動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 3.7 歐姆定律的發(fā)現(xiàn) 3.8 電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 3.9 電磁理論的兩大學(xué)派 3.10 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立 3.11 赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波實(shí)驗(yàn) 3.12 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的發(fā)展第4章 經(jīng)典光學(xué)的發(fā)展 4.1 歷史概述 4.2 反射定律和折射定律的建立 4.3 牛頓研究光的色散 4.4 光的微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō) 4.5 光速的測(cè)定 4.6 光譜的研究第5章 實(shí)驗(yàn)新發(fā)現(xiàn)和現(xiàn)代物理學(xué)革命 5.1 歷史概述 5.2 19/20世紀(jì)之交的三大實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 5.3 “以太漂移”的探索 5.4 熱輻射的研究 5.5 經(jīng)典物理學(xué)的“危機(jī)”第6章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 6.1 歷史背景 6.2 愛(ài)因斯坦創(chuàng)建狹義相對(duì)論的經(jīng)過(guò) 6.3 狹義相對(duì)論理論體系的建立 6.4 狹義相對(duì)論的遭遇和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) 6.5 廣義相對(duì)論的建立 6.6 廣義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證第7章 早期量子論和量子力學(xué)的準(zhǔn)備 7.1 歷史概述 7.2 普朗克的能量子假設(shè) 7.3 光電效應(yīng)的研究 7.4 固體比熱 7.5 原子模型的歷史演變 7.6 α散射和盧瑟福有核原子模型 7.7 玻爾的定態(tài)躍遷原子模型和對(duì)應(yīng)原理 7.8 索末菲和埃倫費(fèi)斯特的貢獻(xiàn) 7.9 愛(ài)因斯坦與波粒二象性 7.10 X射線本性之爭(zhēng) 7.11 康普頓效應(yīng)第8章 量子力學(xué)的建立與發(fā)展……第9章 原子核物理學(xué)和粒子物理學(xué)的發(fā)展第10章 凝聚態(tài)物理學(xué)簡(jiǎn)史第11章 現(xiàn)代光學(xué)的興起第12章 天體物理學(xué)的發(fā)展第13章 諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)第14章 實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室在物理學(xué)發(fā)展中的地位和作用第15章 單位、單位制與基本常數(shù)簡(jiǎn)史結(jié)束語(yǔ)附錄 物理學(xué)大事年表參考文獻(xiàn)
章節(jié)摘錄
11.8.2 光場(chǎng)壓縮態(tài) 根據(jù)量子場(chǎng)論,處于真空中的量子場(chǎng),所有振動(dòng)模式仍在不停地振動(dòng),這種振動(dòng)稱(chēng)為真空零點(diǎn)振蕩。真空中各量子場(chǎng)間仍有相互作用,虛粒子會(huì)不斷地產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化和消失,這就是所謂的真空量子漲落。也就是說(shuō),真空并不空虛,而是某種特殊媒質(zhì)。根據(jù)不確定原理,完全相干光條件下的量子相干態(tài),在振幅平面上不再對(duì)應(yīng)于一個(gè)點(diǎn),而是一個(gè)大小等于電場(chǎng)真空起伏漲落的圓斑,這就是零點(diǎn)振動(dòng)。在真空中,電磁場(chǎng)仍存在微小的起伏,這就叫真空起伏。普通光波是經(jīng)典光波和真空起伏的疊加,它們相干的結(jié)果構(gòu)成噪音場(chǎng),由于噪音場(chǎng)的存在,測(cè)量的精度從根本上受到限制。人們十分關(guān)注的是,如何使這種無(wú)規(guī)則的起伏壓縮至最小,能不能實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)的壓縮?! ∽畛踉O(shè)想使用一種周期性抽運(yùn)的方法。令諧振腔一端的反射鏡往返運(yùn)動(dòng),當(dāng)腔長(zhǎng)變化的頻率達(dá)到光頻的兩倍時(shí),到達(dá)反射鏡上的光波能量會(huì)周期性地被放大和縮小。但是事實(shí)上,不可能使反射鏡以光頻數(shù)量級(jí)振動(dòng)。1985年,美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的斯魯施爾(R.E.Slusher)研究小組提出了一種代替反射鏡振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)方案。他們選用運(yùn)轉(zhuǎn)于鈉原子共振線附近的非簡(jiǎn)并四波混頻作為非線性過(guò)程,“證明了從被激發(fā)原子發(fā)出的自發(fā)輻射在用于壓縮的空腔中導(dǎo)致了廣譜頻率的光譜”。由于在鈉原子束中光速比真空中低,光經(jīng)過(guò)鈉蒸氣室的光程加大。當(dāng)用激光激發(fā)鈉原子時(shí),鈉原子蒸氣室的光程迅速變化,其變化頻率正好與光頻相當(dāng),這就相當(dāng)于反射鏡的往返振動(dòng)。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中測(cè)定噪聲功率相對(duì)真空漲落降低了7%。這一結(jié)果雖然不夠理想,卻是首次利用駐波場(chǎng)激光獲得了壓縮光?! ?986年,得克薩斯大學(xué)的金布爾(J.Kimble)研究組利用運(yùn)轉(zhuǎn)于閾值以下光學(xué)參量下轉(zhuǎn)換過(guò)程,使輸出場(chǎng)噪聲功率相對(duì)于真空漲落降低63%。接著,美國(guó)IBM公司Almaden研究中心的謝爾比(Robert M.Shelby)、MIT的夏皮洛(I.Shapiro)等人利用不同的方法也得到了光場(chǎng)的壓縮態(tài)。 壓縮光是非經(jīng)典光,它的量子特性對(duì)于揭示場(chǎng)的物理本質(zhì)有著重要的價(jià)值。壓縮態(tài)光場(chǎng)又是通過(guò)非線性過(guò)程由相干光場(chǎng)產(chǎn)生的,對(duì)它的研究可使量子光學(xué)與非線性光學(xué)實(shí)現(xiàn)交叉?! ∮捎趬嚎s光具有比一般標(biāo)準(zhǔn)量子噪音低的起伏,使得大幅提高信噪比成為可能,有望在引力波之類(lèi)的微弱信號(hào)檢測(cè)、光通信及原子、分子物理學(xué)等方面得到廣泛應(yīng)用。光場(chǎng)壓縮態(tài)的研究已成為現(xiàn)代光學(xué)中的一個(gè)重要前沿課題?! ?1.8.3 腔量子電動(dòng)力學(xué) 在1946年以前,人們普遍認(rèn)為,原子的自發(fā)輻射是原子的一種固有特性,是不能改變的。1946年,帕塞爾(E.M.Purcell)首次發(fā)現(xiàn),如果把原子置于腔內(nèi),在一定條件下原子的自發(fā)輻射率較之處于自由空間中的自發(fā)輻射會(huì)發(fā)生變化,證明自發(fā)輻射不是孤立原子的行為,而是原子與真空相互作用的結(jié)果。1963年,加尼斯(E.T.Jaynes)和孔明斯(F.W.Cummings)建立了J-C模型,很好地說(shuō)明了原子在腔內(nèi)的量子行為。這以后,一系列與腔有關(guān)的現(xiàn)象相繼被發(fā)現(xiàn)。其中有慕尼黑大學(xué)倫姆佩(G.Rempe)和他的合作者1987年在單原子微波激射器中觀察到量子坍塌和復(fù)蘇現(xiàn)象;1987年杰赫(W.Jhe)等將研究拓展到了光頻范圍,觀察到了腔誘變頻率漂移;1990年倫姆佩等人又在微型微波激射器中觀察到了亞泊松光子統(tǒng)計(jì);1991年加州理工學(xué)院的湯普森(R.J.Thompson)等人觀察到了單原子的真空拉比分裂;1995年法國(guó)高等師范學(xué)校的布朗尼(M.Brune)小組在用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)腔中場(chǎng)的量子化時(shí),發(fā)現(xiàn)了非線性量子特性。一門(mén)被稱(chēng)為腔量子電動(dòng)力學(xué)(C-QED)的研究學(xué)科逐步建立并發(fā)展起來(lái)。它主要是研究原子與光子在小型諧振腔中的相互作用。起初目標(biāo)集中在里德伯原子與毫米波的相互作用。隨著技術(shù)的進(jìn)步,特別是20世紀(jì)90年代冷原子技術(shù)和光電測(cè)試技術(shù)的發(fā)展,高品質(zhì)微腔和原子冷卻與俘獲的結(jié)合使單原子和單光子作用的J-C模型可以得到很好的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。單原子和單光子之間的耦合在1992年以后進(jìn)入所謂強(qiáng)相互作用,由原子、光場(chǎng)和腔組成的系統(tǒng)成了具有重要潛在應(yīng)用的量子裝置,不僅可以用于探索量子物理世界某些非經(jīng)典行為的重要工具,例如薛定諤貓態(tài)、量子測(cè)量,而且在量子計(jì)算、量子態(tài)的制備以及量子通信等領(lǐng)域都具有重要價(jià)值。 ……
編輯推薦
《物理學(xué)史》(第2版)保持了第一版的特點(diǎn),并作了大量的增補(bǔ)和訂正。 《物理學(xué)史》(第2版)適于廣大高校師生教學(xué)選用,也可供中學(xué)物理教師和有關(guān)科技人員參考。
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