原子物理学是研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支。它主要研究:原子的电子结构;原子光谱;原子之间或与其他物质的碰撞过程和相互作用。
历史
经过相当长时期的探索,直到20世纪初,人们对原子本身的结构和内部运动规律才有了比较清楚的认识,之后才逐步建立起近代的原子物理学。 1897年前后,科学家们逐渐确定了电子的各种基本特性,并确立了电子是各种原子的共同组成部分。通常,原子是电中性的,而既然一切原子中都有带负电的电子,那么原子中就必然有带正电的物质。20世纪初,对这一问题曾提出过两种不同的假设。 1904年,汤姆逊提出原子中正电荷以均匀的体密度分布在一个大小等于整个原子的球体内,而带负电的电子则一粒粒地分布在球内的不同位置上,分别以某种频率振动着,从而发出电磁辐射。这个模型被形象的比喻为“果仁面包”模型,不过这个模型理论和实验结果相矛盾,很快就被放弃了。 1911年卢瑟福在他所做的粒子散射实验基础上,提出原子的中心是一个重的带正电的核,与整个原子的大小相比,核很小。电子围绕核转动,类似大行星绕太阳转动。这种模型叫做原子的核模型,又称行星模型。从这个模型导出的结论同实验结果符合的很好,很快就被公认了。 绕核作旋转运动的电子有加速度,根据经典的电磁理论,电子应当自动地辐射能量,使原子的能量逐渐减少、辐射的频率逐渐改变,因而发射光谱应是连续光谱。电子因能量的《生死线》中原子物理学家何莫修减少而循螺线逐渐接近原子核,最后落到原子核上,所以原子应是一个不稳定的系统。 但事实上原子是稳定的,原子所发射的光谱是线状的,而不是连续的。这些事实表明:从研究宏观现象中确立的经典电动力学,不适用于原子中的微观过程。这就需要进一步分析原子现象,探索原子内部运动的规律性,并建立适合于微观过程的原子理论。 1913年,丹麦物理学家玻尔在卢瑟福所提出的核模型的基础上,结合原子光谱的经验规律,应用普朗克于1900年提出的量子假说,和爱因斯坦于1905年提出的光子假说,提出了原子所具有的能量形成不连续的能级,当能级发生跃迁时,原子就发射出一定频率的光的假说。 玻尔的假设能够说明氢原子光谱等某些原子现象,初次成功地建立了一种氢原子结构理论。建立玻尔理论是原子结构和原子光谱理论的一个重大进展,但对原子问题作进一步的研究时,却显示出这种理论的缺点,因此只能把它视为很粗略的近似理论。 1924年,德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性的假设,以后的观察证明,微观粒子具有波的性质。1926年薛定谔在此基础上建立了波动力学。同时,其他学者,如海森伯、玻恩、狄喇克等人,从另外途径建立了等效的理论,这种理论就是现在所说的量子力学,它能很好地解释原子现象。 20世纪的前30年,原子物理学处于物理学的前沿,发展很快,促进了量子力学的建立,开创了近代物理的新时代。由于量子力学成功地解决了当时遇到的一些原子物理问题,很多物理学家就认为原子运动的基本规律已清楚,剩下来的只是一些细节问题了。 由于认识上的局限性,加上研究原子核和基本粒子的吸引,除一部分波谱学家对原子能级的精细结构与超精细结构进行了深入的研究,取得了一些成就外,很多物理学家都把注意力集中到研究原子核和基本粒子上,在相当长的一段时间里,对原子物理未能进行全面深入的研究,居里夫人使原子物理的发展受到了一定的影响。 20世纪50年代末期,由于空间技术和空间物理学的发展,工程师和科学家们发现,只使用已有的原子物理学知识来解决空间科学和空间技术问题已是很不够了。过去,人们已精确测定了很多谱线的波长,深入研究了原子的能级,对谱线和能级的理论解释也比较准确。 但是,对谱线强度、跃迁几率、碰撞截面等这些空间科学中非常重要的基本知识,则了解得很少,甚至对这些物理量的某些参数只知道其量级。核试验中遇到的很多问题也都与这些知识有关。因此还必须对原子物理进行新的实验和理论探讨。
运用
原子物理学的发展对激光技术的产生和发展,作出过很大的贡献。激光出现以后,用激光技术来研究原了物理学问题,实验精度有了很大提高,因此又发现了很多新现象和新问题。射频和微波波谱学新实验方法的建立,也成为研究原子光谱线的精细结构的有力工具,推动了对原子能级精细结构的研究。因此,在20世纪50年代末以后,原子物理学的研究又重新被重视起来,成为很活跃的领域。
[编辑本段]主要发展方向
原子对撞
近十多年来,对原子碰撞的研究工作进展很快,已成为原子物理学的一个主要发展方向。目前原子碰撞研究的课题非常广泛,涉及光子、电子、离子、中性原子等与原子和分子碰撞的物教材封面理过程。与原子碰撞的研究相应,发展了电子束、离子束、粒子加速器、同步辐射加速器、激光器等激光源、各种能谱仪等测谱设备,以及电子、离子探测器、光电探测器和微弱信号检测方法,还广泛地应用了核物理技术和光谱技术,也发展了新的理论和计算方法。电子计算机的应用,加速了理论计算和实验数据的处理。
原子光谱
原子光谱与激光技术的结合,使光谱分辨率达到了百万分之一赫兹以下,时间分辨率接近万亿分之一秒量级,空间分辨达到光谱波长的数量级,实现了光谱在时间、空间上的高分辨。由于激光的功率密度已达到一千万瓦每平方厘米以上,光波电场场强已经超过原子的内场场强,强激光与原子相互作用产生了饱和吸收和双光子、多光子吸收等现象,发展了非线性光谱学,从而成为原了物理学中另一个十分活跃的研究方向。
特殊条件下的原子
极端物理条件(高温、低温、高压、强场等)下和特殊条件(高激发态、高离化态)下原子的结构和物性的研究,也已成为原子物理研究中的重要领域。
总结
原子是从宏观到微观的第一个层次,是一个重要的中间环节。物质世界这些层次的结构和运动变化,是相互联系、相互影响的,对它们的研究缺一不可,很多其他重要的基础学科和技术科学的发展也都要以原子物理为基础,例如化学、生物学、空间物理、天体物理、物理力学等。激光技术、核聚变和空间技术的研究也要原子物理提供一些重要的数据,因此研究和发展原子物理这门学科有着十分重要的理论和实际意义。
⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作用效果往往表现为波动性
⑵ν高的光子容易表现出粒子性;ν低的光子容易表现出波动性
⑶光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用时往往表现为粒子性
可见光的波动性是由于大量光子引起的,或是传播引起的,或是有光子的频率引起的。
其二,要是入射的是电子可以大于两定态的能量差,如果入射的是光子就必须是两定态的能量差。题目说的是粒子(不知道是电子还是光子)
谢谢
氢原子能级分布 E1=-136ev E2=-34ev
A、满足E2-E1,即能使氢原子能级有第一能级跃迁到第二能级。A准确。
B、14ev>136,能使氢原子电离,电离后电子具有04ev的动能。相当于发生光电效应现象。B准确。
C、不满足能级差要求,C错误。
D、电子与电子碰撞,根据不同的碰撞类型,电子可以吸收11ev中的102ev,氢原子跃迁到第二能级。D准确。
答案选择ABD
问题:一些很美的物理名称?
答题:牛顿。
牛顿伟大的科学家,物理学家,著名的牛顿三大定律,万有引力定律,为了纪念牛顿,用牛顿的名字命名了一个力的单位叫牛顿符号lV。1公斤等98牛顿lV。我们人类如今登上月球,登陆火星,都有它老人家万有引力的贡献。
我的理想女生应该是这样子的:有一天,你在我的参考系里静止,你透过我的瞳孔衍射在我的视网膜上留下一道艾里斑,于是我知道:我的生命经历了一个不可逆过程。你就像太阳一样对我发出辐射,虽然你很小心,把最热烈的心情放在高频次的波段。我,恨自己眼睛不够大,遗失了太多高频的波段;又恨自己的眼睛不够小,在我的视网膜上出现了相差。在这个熵急剧增加的世界里,我的平均自由程越来越短。我的灵魂,在闵可夫斯基空间里飘来飘去,飘来飘去……
宇宙中有一种非常独特的天体叫做黑洞,它对于接近它的物质具有非常大的吸引力,就算是光,也会被它吸引而跑不出来。所以我希望能找到一个具有黑洞这样性质的女生,把我深深地吸引过去。当然我也希望自己是你的黑洞,然后你就不用跑出来了~
斯蒂芬·威廉·霍金
皇家学会会员。
他因患卢伽雷氏症(肌萎缩性侧索硬化症),禁锢在一张轮椅上达40年之久,他却身残志不残,使之化为优势,克服了残废之患而成为国际物理界的超新星。他不能写,甚至口齿不清,但他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。尽管他那么无助地坐在轮椅上,他的思想却出色地遨游到广袤的时空,解开了宇宙之谜。
霍金的魅力不仅在于他是一个充满传奇色彩的物理天才,也因为他是一个令人折服的生活强者。他不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量深深地吸引了每一个知道他的人。
斯蒂芬•威廉姆•霍金于1942年1月8日(伽利略逝世300年忌日)生于英格兰牛津。他父母原住在伦敦北部,但在第二次世界大战期间,牛津被认为是一个生 育孩子较安全的地方。他八岁时,他家搬到圣•爱尔本斯,伦敦北面20英里的一 个小镇。十一岁时,史蒂芬到圣•爱尔本斯学校上学,然后上牛津的"大学学院 "(University College)--他父亲上过的学院。虽然他父亲想让他学医,但他却想学数学。而大学学院没开数学专业,所以他选择了学物理。在大学学院学了 三年,没花多大工夫,他被授予自然科学甲等荣誉学位。 然后史蒂芬到康桥做宇宙学研究,那个时候在牛津还没有一个人从事宇宙学研 究。他的导师是丹尼斯•西马,虽然他本希望弗雷德•霍依尔做他的导师的, 费雷德•霍依尔当时正在康桥工作。获得博士学位后,他在刚维尔•塞斯学院先是做助研,后来便做职业研究工作。1973年斯蒂芬离开天文学院来到应用数学和理 论物理系。自1979年,斯蒂芬做"路克斯"数学教授。这个职位是1663年根据莱 佛仁德•亨利•路克斯的遗嘱以路克斯留下的钱作基金创建的。路克斯曾经是 该大学的英国议员。第一个获得"路克斯"数学教授职位的是依扎克•巴洛, 然后是依扎克•牛顿。 斯蒂芬•霍金一直从事宇宙的基本定律的研究工作。与罗杰•彭罗斯一起,他发现爱因斯坦的广义相对论暗示了空间和时间是从大爆炸奇点处开始而至黑洞结 束。这些结果显示把广义相对论与量子理论结合起来是必要的,这是二十世纪前半世纪的另一个科学发展。他发现的这样一个结合的一个后果是黑洞不应该是完全黑的,黑洞向外辐射,最终蒸发,消失。另一个推测是宇宙在想象的时间里没 有边缘,它是无限的。这将意味着宇宙形成的方式完全是由科学定律决定的。 他发表的著作包括:与GFR艾利斯合着的《时空的大规模结构》,与W以色 列合着的《广义相对论:爱因斯坦世纪眺望》和与W以色列合着的《重力300年》 。史蒂芬•霍金有两部畅销书:他的最畅销书--《时间简史》,和后来的《黑 洞、婴儿宇宙及其它》。 霍金教授有十二个荣誉学位。1982年他被授予CBE,1989年获荣誉伙伴称号。 他获得过许多奖励,奖金,奖牌。他是英国皇家学会会员和美国国家科学学会会员。 斯蒂芬•霍金继续把他的家庭生活(他有三个子女和一个孙子女),他的理论物理研究与广泛的旅行和演讲结合起来。
理论物理学:
70年代霍金与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理,他还证明了黑洞的面积定理。霍金的生平是非常富有传奇性的,在科学成就上,他是有史以来最杰出的科学家之一,他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。尽管他那么无助地坐在轮椅上,他的思想却出色地遨游到光袤的时空,解开了宇宙之谜。
霍金教授是现代科普小说家:
他的代表作是1988年撰写的《时间简史》,这是一篇优秀的天文科普小说。作者想象丰富构思奇妙,语言优美,字字珠玑,更让人咋惊,世界之外,未来之变,是这样的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册,被译成近40种语言。
1992年耗资350万英镑的同名**问世。霍金坚信关于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用数学来表达,世人应当可以通过**——这一视听媒介来了解他那深奥莫测的学说。本书是关于探索时间本质和宇宙最前沿的通俗读物,是一本当代有关宇宙科学思想最重要的经典著作,它改变了人类对宇宙的观念。《时间简史续编》 作为宇宙学无可争议的权威,霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者,《时间简史续篇》是为想更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以坦白真挚的私人访谈形式,叙述了霍金教授的生平历程和研究工作,展现了在巨大的理论架构后面真实的“人”。
该书不是一部寻常的口述历史,而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为感人又迷人的画像和描述。对于非专业读者,本书无疑是他们享受人类文明成果的机会和滋生宝贵灵感的源泉。《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》,是由霍金1976-1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚时间、有黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力,并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解。在三年工作量并不巨大的学习之后,他获得了一等自然科学荣誉学位,之后进入剑桥大学研究宇宙学,当时牛津大学还没有宇宙学这个专业。尽管他希望能够跟当时在剑桥的弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)身边做研究,但是他的导师却是丹尼斯·西艾玛(Dens Scama)。在获得博士学位之后,他成为一名研究员,后来成为冈维尔和凯厄斯学院(Gonvlle and Caius College)的教授。
伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章
4、 梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章
5、 霍普金斯奖
6、 美国丹尼欧海涅曼奖
7、 马克斯韦奖
8、 英国皇家学会的休斯勋章
9、 1978年获物理界最有威望的大奖—阿尔伯特·爱因斯坦奖
10、与彭罗斯共同获得了1988年的沃尔夫物理奖
11、1988年霍金的书《时间简史:从大爆炸到黑洞》获沃尔夫基金奖
牛津大学
1962年 牛津毕业,去剑桥读研究生
1963年 被诊断患(卢伽雷症)肌萎缩性侧索硬化症(ALS)
1965年 获剑桥博士学位,与珍妮怀尔德(简·瓦尔德)结婚
1967年 长子罗伯特出生
1970年 女儿露西出生/开始使用轮椅
1973年 首部著作《空时的大型结构》出版
1974年 宣布发现黑洞辐射,成为皇家学会会员
1977年 被任命为剑桥大学引力物理学教授
1979年 次子蒂莫西出生/被任命为剑桥大学卢卡斯数学教授/《广义相对论评述:纪念爱因斯坦百年诞辰》出版
1981年 参加梵蒂冈宇宙学大会,宣布无边界构想/《超时空和超引力》出版/被授予大英帝国高级骑士
1985年 在瑞士病倒/实行气管造口手术从而失去语言能力,使用带造音器的计算机1988年 《时间简史:从大爆炸到黑洞》出版/获沃尔夫基金奖
1989年 被授予大英帝国荣誉爵士
1990年 与妻子离异
1991年 《时间简史》同名**上映
1993年 《“黑洞与婴儿宇宙”及其他论文》出版
2001年10月又一部力作《果壳中的宇宙》出版发行
2008年,霍金与露西吉高佛尔德合著的儿童科幻小说《乔治通往宇宙的秘密钥匙》于9月6日率先在法国出版发行。这本书是霍金写的第一本儿童读物,霍金在书中向儿童解释了自己关于时间和宇宙方面的学说。
如果现在,卢伽雷症,得到诊断了,那么,也许霍金就不是现在的"巨人"了
时间简史全文
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