『壹』 物理學分為哪些類我要全面的
1、牛頓力學(Newton mechanics)與分析力學(analytical mechanics)研究物體機械運動的基本規律及關於時空相對性的規律
2、電磁學(electromagnetism)與電動力學(electrodynamics)研究電磁現象,物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律
3、熱力學(thermodynamics)與統計力學(statistical mechanics)研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現
4、狹義相對論(special relativity)研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律。
5、廣義相對論(general relativity)研究在大質量物體附近,物體在強引力場下的動力學行為。
6、量子力學(quantum mechanics)研究微觀物質運動現象以及基本運動規律
此外,還有:粒子物理學、原子核物理學、原子與分子物理學、固體物理學、凝聚態物理學、激光物理學、等離子體物理學、地球物理學、生物物理學、天體物理學等等。
(1)原泊物理包括是什麼意思擴展閱讀:
物理學的六大性質
1、真理性:物理學的理論和實驗揭示了自然界的奧秘,反映出物質運動的客觀規律。
2、和諧統一性:神秘的太空中天體的運動,在開普勒三定律的描繪下,顯出多麼的和諧有序。物理學上的幾次大統一,也顯示出美的感覺。
牛頓用三大定律和萬有引力定律把天上和地上所有宏觀物體統一了。麥克斯韋電磁理論的建立,又使電和磁實現了統一。愛因斯坦質能方程又把質量和能量建立了統一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動性實現了統一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統一了。
3、簡潔性:物理規律的數學語言,體現了物理的簡潔明快性。如:牛頓第二定律,愛因斯坦的質能方程,法拉第電磁感應定律。
4、對稱性:對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現為事物發展變化或客觀規律的對稱性。如:物理學中各種晶體的空間點陣結構具有高度的對稱性。豎直上拋運動、簡諧運動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、正粒子和反粒子、正物質和反物質、正電和負電等。
5、預測性:正確的物理理論,不僅能解釋當時已發現的物理現象,更能預測當時無法探測到的物理現象。例如麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在,盧瑟福預言中子的存在,菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑,狄拉克預言電子的存在。
6.精巧性:物理實驗具有精巧性,設計方法的巧妙,使得物理現象更加明顯。
物理學的發展:
應用物理學專業的畢業生主要在物理學或相關的科學技術領域中從事科研、教學、技術開發和相關的管理工作。科研工作包括物理前沿問題的研究和應用,技術開 發工作包括新特性物理應用材料如半導體等,應用儀器的研製如醫學儀器、生物儀器、科研儀器等。
應用物理專業的就業范圍涵蓋了整個物理和工程領域,融物理理 論和實踐於一體,並與多門學科相互滲透。
應用物理學專業的學生如具有扎實的物理理論的功底和應用方面的經驗,能夠在很多工程技術領域成為專家。
我國每年培養本科應用物理專業人才約12000人。和該專業存在交叉的專業包括物理專業,工程物理專業,半導體和材料專業等。人才需求方面,我國對應用物理專業的人才需求仍舊是供不應求。
『貳』 古代的「物理」什麼意思
1元古到西周(公元前770年以前)
人類從會用火到石器時代.又從石器時代
過渡到青銅時代,西周時代手工業特別發達,
出現了「百工匠」;如造車輪的「輪匠」,造車
軸的「軸匠」,造箭的「矢匠」等.在這些手
工技術中有豐富的物理學知識,但人們沒有認
識.
2奴隸社會向封建社會過渡期(公元前770
年—前221年)
此時期對物理學知識有了系統研究和論
述,主要著作有:《墨經》和《考工記》等.對
力、熱、光等都有論述.
2. 1力學方面
《墨經》最早對力下了定義:「力荊之所以
奮也」.意思是力是使物體運動狀態改變的原
因.《墨經》第114. 116條對時間和空間最早
作出了正確定義:「宇或徒,說在長宇久」;
「行修以久,說在先後」.意思是說物體位置改
變是空間隨著時間自近而遠的持續增長.「墨
經」還最早論述了「杠桿原理」和「浮體平衡
原理」
2. 2熱學方面
《考工記》中:「凡鑄金之狀,金(銅)與
錫;黑蝕之氣竭,黃白次之;黃白氣竭,青白
次之;青白之氣竭,青氣次之.然後可鑄也」
是我國最早對溫度的認識,這段大意是在熔煉
金屬過程中,根據物體顏色判斷物體冷熱程度.
2. 3磁學方面
春秋末期(約公元前5世紀)《管子
·地數篇》有:「山上有慈石,其下有銅金".
約公元前239年的《呂氏春秋·精通》中有:
「慈石召鐵,或引之也」.這是世界上最早對磁
現象的認識.
2. 4光學方面
《墨經》著作中有八條對幾何光學的專門
論述,這八條主要論述了:光的直進性和小孔
成像,平面鏡反射及成像,球面鏡成像.
3從秦、漢到隋唐五代(公元前 221年—
公元960年)
這個時期製造了許多大型復雜機械:西漢
初的指南車和記里鼓車;張衡(78年—139
年)的渾天儀和地動儀:畢嵐的「翻車」(即
龍骨水車)和名為「渴烏」的虹吸管;(公元
2世紀)唐僧一行梁令瓏的水運渾儀.(公元
725年)此時期主要科學代表著有:東漢王充
(27年—約79年)所著的《論衡》,東漢
C25年—220)年的《淮南萬畢術》
3. 1力學方面
《論衡.狀留篇》中的:「是故車行於陸,
船行於溝,其滿而重者行遲,空而輕者行疾".
「任重,其進取疾速,難矣」.意即在一定外力
條件下,較重的物體運動較慢,其開始運動和
加快運動也難.《論衡》中:「古之多力者、身
能負荷千鈞.手能決角伸鈞,使之自舉,不能
離地」.最早提出系統的內力不能使物體運動
的結論.
3. 2感學方面.《淮南萬畢術》道:「磁石櫃
茶」.說明了人們已經認識了磁石(磁極)之
間存在著相互推斥力作用.《論衡·是應篇》
道:「司南之構,投之於地,其抵指南」.人們
製造了指南針(句狀司南).
3. 3熱學方面
《論衡》中:「雲霧、雨之徽也,夏則為露,
冬則為霜,溫則為雨,寒則為雪,雨露凍凝者,
皆由地發,不從天降也」的論述,是世界上最
早分析一年四季物態變化形成的原因.《論稀
.寒溫篇》中的論述:「夫近水則寒,近火則溫,
遠則漸微.何則?氣之所加,遠近有差也」.是
世界上最早對熱傳導的論述.
3. 4聲學方面
《論衡·變虛篇》中:「令人操行變氣遠近,
宜與魚等;氣應而變,宜與水均」,意思是人
的行動(包括說話)使其周圍的「氣」發生振
動,並能向外傳播,如同魚使水振動的水波一
樣向外傳播.
3. 4光學方面
《論衡·率性篇》中:「取火於天,五月丙
午日中之時,消煉五石(五石可能指石英石).
鑄以為器,磨礪生光,仰以向日,則火來至」
《淮南萬畢術》載道:削冰為圓,舉以向日,以
艾承其影,則火生」.以上說明用透鏡聚光取
火,即叫「陽隧」.《淮南萬畢術》中的「取大
鏡高懸,盛水盆於其下,則見四鄰矣」記述了
我國最早創制的開管式潛望鏡.
3. 5電學方面
《論衡》中的「頓牟掇芥慈石級緘」.(頓
牟:墟泊;芥:=種很輕草木;械:針;綴:
吸引);說明人們已經對電、磁有了相當深刻
的認識.
4宋,元時期(960年—1369年)
這個時期創制了大型機械和大型生產工
具.撰寫出五本科學著作:北宋沈括(1031年
—1095年)著的《夢溪筆談》;北宋曾公亮
(999年—1078年)著的《武經總要》;北宋
李誡(1035— 1110年)著的《營造法式);北
宋蘇頌(1020年·- 1101年)、韓公廉(生卒
年代不詳)著的《新儀象法要》;元代趙友欽
(1279年—1368年)著的《革象新書》,我
國四大發明中的三大發明火葯、指南針和活字
印刷術也是這個時期產生的.
4. 1力學方面
《營造法式》一書,全書36卷,其中圖樣
6卷,系統地總結了歷代建築經驗,有豐富的
材料力學和建築力學知識.《新儀象法要》一
書中,記載了蘇頌和韓公廉在1092年創制一
架大型水運儀象台,即天文鍾,這台機器應用
了很多力學知識.
4. 2磁學方面
《夢溪筆談》第58條:「以磁石磨針鋒,則
銳處指南,亦有指北者,恐石性不同」,這段
話說明當時已發現了磁鐵有兩極;《夢溪筆
談》第437記載的:「方家以磁石磨針鋒,則
能指南,然常微偏東,不全南也」.記述的磁
偏角,比西方發現地磁偏角早了四百多年.
《夢溪筆談》中還介紹了指南針四種安裝法:水
浮法;指甲法;碗唇法;懸絲法.
4. 3光學方面
《夢溪筆談》記述的:「陽艘向日照之.則
光聚向內,離鏡一二寸,光聚為一點,大如麻
寂,著物則火發」.「陽健面窪,以一指迫而照
之則正,漸遠則無所見,過此遂倒」.這是說
手指在鏡面與焦點之間處成正立像.在焦點處
無像,在焦點以外成倒立像.說明當時對凸透
鏡聚光及球面鏡成像已進行相當成功的研究.
宋末元初趙友欽用上千隻熾光作為光源進行
小孔成像的大型光學實驗,證明了光源大小、
強度與小孔的大小、距離以及像的大小、亮度
三者之間的關系.說明了當時物理學研究已經
進人實驗科學時代.
4. 4聲學方面
《夢溪筆談》中:「欲知其應者,先調其弦,
先調其弦令聲和,乃剪紙人加弦上,鼓其應弦,
則紙人躍,它弦即不動」.這是沈括以紙游碼
實驗證明了聲的共振現象,比英國的諾布爾所
做的「紙游碼」實驗早500年.
5明、清時期(1368年—1911年)
由於時代中葉以後,維護封建倫理的官方
教育後來發展為「八股」的科舉取士制,嚴重
阻礙科學技術發展,是我國科學發展的落後時
期.但是個別的有關物理學方面也有獨創發
現:明代朱載育(1536年—約1614年)發
明的十二平均律,用以公比攀 Z的等比級數
平均分配音律,成為近代平均音階的鼻祖;明
末宋應星(1587 - ?)的《天工開物》在
《論氣·氣聲》是集發聲、傳播、接收為一體
的一部系統的聲學大著.
『叄』 物理學的含義是什麼包括什麼知識
物理學是研究物質運動最一般規律和物質基本結構的學科。主要研究領域包括:聲,光,電,熱,力,磁等。作為自然科學的帶頭學科,物理學研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律,因此成為其他各自然科學學科的研究基礎。它的理論結構充分地運用數學作為自己的工作語言,以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標准,它是當今最精密的一門自然科學學科。
物理學研究的領域可分為下列四大方面:
1.凝聚態物理——研究物質宏觀性質,這些物相內包含極大數目的組元,且組員間相互作用極強。最熟悉的凝聚態相是固體和液體,它們由原子間的鍵和電磁力所形成。更多的凝聚態相包括超流和波色-愛因斯坦凝聚態(在十分低溫時,某些原子系統內發現);某些材料中導電電子呈現的超導相;原子點陣中出現的鐵磁和反鐵磁相。凝聚態物理一直是最大的的研究領域。歷史上,它由固體物理生長出來。1967年由菲立普·安德森最早提出,採用此名。
2.原子,分子和光學物理——研究原子尺寸或幾個原子結構范圍內,物質-物質和光-物質的相互作用。這三個領域是密切相關的。因為它們使用類似的方法和有關的能量標度。它們都包括經典和量子的處理方法;從微觀的角度處理問題。原子物理處理原子的殼層,集中在原子和離子的量子控制;冷卻和誘捕;低溫碰撞動力學;准確測量基本常數;電子在結構動力學方面的集體效應。原子物理受核的影晌。但如核分裂,核合成等核內部現象則屬高能物理。 分子物理集中在多原子結構以及它們,內外部和物質及光的相互作用,這里的光學物理只研究光的基本特性及光與物質在微觀領域的相互作用。
3.高能/粒子物理——粒子物理研究物質和能量的基本組元及它們間的相互作用;也可稱為高能物理。因為許多基本粒子在自然界不存在,只在粒子加速器中與其它粒子高能碰撞下才出現。據基本粒子的相互作用標准模型描述,有12種已知物質的基本粒子模型(誇克和輕粒子)。它們通過強,弱和電磁基本力相互作用。標准模型還預言一種希格斯-波色粒子存在。現正尋找中。
4.天體物理——天體物理和天文學是物理的理論和方法用到研究星體的結構和演變,太陽系的起源,以及宇宙的相關問題。因為天體物理的范圍寬。它用了物理的許多原理。包括力學,電磁學,統計力學,熱力學和量子力學。1931年卡爾發現了天體發出的無線電訊號。開始了無線電天文學。天文學的前沿已被空間探索所擴展。地球大氣的干擾使觀察空間需用紅外,超紫外,伽瑪射線和x-射線。物理宇宙論研究在宇宙的大范圍內宇宙的形成和演變。愛因斯坦的相對論在現代宇宙理論中起了中心的作用。20世紀早期哈勃從圖中發現了宇宙在膨脹,促進了宇宙的穩定狀態論和大爆炸之間的討論。1964年宇宙微波背景的發現,證明了大爆炸理論可能是正確的。大爆炸模型建立在二個理論框架上:愛因斯坦的廣義相對論和宇宙論原理。宇宙論已建立了ACDM宇宙演變模型;它包括宇宙的膨脹,黑能量和黑物質。 從費米伽瑪-射線望運鏡的新數據和現有宇宙模型的改進,可期待出現許多可能性和發現。尤其是今後數年內,圍繞黑物質方面可能有許多發現。
物理學包括了
●牛頓力學(Mechanics)與理論力學(Rational mechanics)研究物體機械運動的基本規律及關於時空相對性的規律
●電磁學(Electromagnetism)與電動力學(Electrodynamics)研究電磁現象,物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律
●熱力學(Thermodynamics)與統計力學(Statistical mechanics)研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現
●相對論(Relativity)研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律
●量子力學(Quantum mechanics)研究微觀物質運動現象以及基本運動規律
此外,還有:
粒子物理學、原子核物理學、原子與分子物理學、固體物理學、凝聚態物理學、激光物理學、等離子體物理學、地球物理學、生物物理學、天體物理學等等。
『肆』 原動力是什麼源動力是什麼
源動力指的是動力的根源,而原動力則指的是動力的根底。
原動力粘度是指液體受外力作用移動時,分子間產生的內摩擦力的量度。
運動粘度表示液體在重力作用下流動時內摩擦力的量度,其值為相同溫度下的動力粘度與其密度之比,在國際單位制中以㎡/s(米平方每秒)表示。習慣用厘斯(cSt)為單位。1厘斯=10^(-6)米^(2)/秒=1毫米^(2)/秒。
原動力系數計算:
度量流體粘性大小的物理量。又稱粘性系數、動力粘度,比例系數,粘性阻尼系數,記為μ。
牛頓粘性定律指出,在純剪切流動中相鄰兩流體層之間的剪應力(或粘性摩擦應力)為式中dv/dy為垂直流動方向的法向速度梯度。粘度數值上等於單位速度梯度下流體所受的剪應力。
速度梯度也表示流體運動中的角變形率,故粘度也表示剪應力與角變形率之間比值關系。按國際單位制,粘度的單位為帕·秒。有時也用泊或厘泊(1泊=10^(-1)帕·秒,1厘泊= 10^(-2)泊)。
粘度是流體的一種屬性,不同流體的粘度數值不同。同種流體的粘度顯著地與溫度有關,而與壓強幾乎無關。氣體的粘度隨溫度升高而增大,液體則減小。
『伍』 物理性質是什麼意思
物理性質釋義:物質不需要發生化學變化就表現出來的性質,如狀態、顏色、氣味、密度、硬度、沸點、溶解性等。
物質的物理性質如:顏色、氣味、狀態、是否易融化、凝固、升華、揮發,還有些性質如熔點、沸點、硬度、導電性、導熱性、延展性等,可以利用儀器測知。還有些性質,通過實驗室獲得數據,計算得知,如溶解性、密度等。在實驗前後物質都沒有發生改變。這些性質都屬於物理性質。
如水的蒸發;蠟燭質軟,不易溶於水,一般石蠟成白色;紙張破碎等。不通過化學變化就可以表現出來的性質就是物理性質。經過化學變化表現出來的性質就是化學性質。
(5)原泊物理包括是什麼意思擴展閱讀:
物理性質屬於統計物理學范疇,即物理性質是大量分子所表現出來的性質,不是單個原子或分子所具有的。
例如:物質的顏色是大量分子集體所具有的性質,是單個分子所不具有的。
通常用觀察法和測量法來研究物質的物理性質,如可以觀察物質的顏色、狀態、熔點和溶解性;可以聞氣味(實驗室里的葯品多數有毒,未經教師允許絕不能用鼻子聞和口嘗);也可以用儀器測量物質的熔點、沸點、密度、硬度、導電性、導熱性、延展性、溶解性和揮發性、吸附性、磁性。
『陸』 高中物理包括哪幾大部分
高中物理包括必修一、必修二、選修1-1、選修1-2、選修2-1、選修2-2、選修2-3、選修3-1、選修3-2、選修3-3、選修3-4、選修3-5
必修一的知識為:(1)運動的描述、(2)相互作用與運動規律
必修二的知識為:(1)機械能和能源(2)拋體運動與圓周運動(3)經典力學的成就與局限性
選修1-1的知識為:(1)電磁現象與規律(2)電磁技術與社會發展(3)家用電器與日常生活
選修1-2的知識為:(1)熱現象與規律(2)熱與生活(3)能源與社會發展
選修2-1的知識為:(1)電路與電工(2)電磁波與信息技術
選修2-2的知識為:(1)力與機械(2)熱與熱機
選修2-3的知識為:(1)光與光學儀器(2)原子結構與核技術
(6)原泊物理包括是什麼意思擴展閱讀:
學習物理常用的方法:
一、觀察的幾種方法
1、順序觀察法:按一定的順序進行觀察。
2、特徵觀察法:根據現象的特徵進行觀察。
3、對比觀察法:對前後幾次實驗現象或實驗數據的觀察進行比較。
4、全面觀察法:對現象進行全面的觀察,了解觀察對象的全貌。
二、過程的分析方法
1、化解過程層次:一般說來,復雜的物理過程都是由若干個簡單的「子過程」構成的。因此,分析物理過程的最基本方法,就是把復雜的問題層次化,把它化解為多個相互關聯的「子過程」來研究。
2、探明中間狀態:有時階段的劃分並非易事,還必需探明決定物理現象從量變到質變的中間狀態(或過程)正確分析物理過程的關鍵環節。
『柒』 物理學包含哪些東西
物理學包含了以下幾方面:
1. 牛頓力學(Mechanics)與理論力學(Rational mechanics)---研究物體機械運動的基本規律及關於時空相對性的規律;
2. 電磁學(Electromagnetism)與電動力學(Electrodynamics)---研究電磁現象,物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律;
2. 熱力學(Thermodynamics)與統計力學(Statistical mechanics)---研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現;
3. 相對論(Relativity)---研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律;
4. 量子力學(Quantum mechanics)----研究微觀物質運動現象以及基本運動規律;
此外,還有:
粒子物理學、原子核物理學、原子與分子物理學、固體物理學、凝聚態物理學、激光物理學、等離子體物理學、地球物理學、生物物理學、天體物理學等等。
『捌』 物理學的都是什麼
物理學是研究物質運動最一般規律和物質基本結構的學科。作為自然科學的帶頭學科,物理學研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律,因此成為其他各自然科學學科的研究基礎。它的理論結構充分地運用數學作為自己的工作語言,以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標准,它是當今最精密的一門自然科學學科。
物理學研究的領域可分為下列四大方面:
1. 凝聚態物理:研究物質宏觀性質,這些物相內包含極大數目的組元,且組員間相互作用極強。最熟悉的凝聚態相是固體和液體,它們由原子間的鍵和電磁力所形成。更多的凝聚態相包括超流和波色-愛因斯坦凝聚態(在十分低溫時,某些原子系統內發現);某些材料中導電電子呈現的超導相;原子點陣中出現的鐵磁和反鐵磁相。凝聚態物理一直是最大的的研究領域。歷史上,它由固體物理生長出來。1967年由菲立普·安德森最早提出,採用此名。
2. 原子、分子和光學物理:研究原子尺寸或幾個原子結構范圍內,物質-物質和光-物質的相互作用。這三個領域是密切相關的。因為它們使用類似的方法和有關的能量標度。它們都包括經典和量子的處理方法;從微觀的角度處理問題。原子物理處理原子的殼層,集中在原子和離子的量子控制;冷卻和誘捕;低溫碰撞動力學;准確測量基本常數;電子在結構動力學方面的集體效應。原子物理受核的影晌。但如核分裂,核合成等核內部現象則屬高能物理。 分子物理集中在多原子結構以及它們,內外部和物質及光的相互作用,這里的光學物理只研究光的基本特性及光與物質在微觀領域的相互作用。
3. 高能/粒子物理:粒子物理研究物質和能量的基本組元及它們間的相互作用;也可稱為高能物理。因為許多基本粒子在自然界不存在,只在粒子加速器中與其它粒子高能碰撞下才出現。據基本粒子的相互作用標准模型描述,有12種已知物質的基本粒子模型(誇克和輕粒子)。它們通過強,弱和電磁基本力相互作用。標准模型還預言一種希格斯-波色粒子存在。
4. 天體物理:天體物理和天文學是物理的理論和方法用到研究星體的結構和演變,太陽系的起源,以及宇宙的相關問題。因為天體物理的范圍寬。它用了物理的許多原理。包括力學,電磁學,統計力學,熱力學和量子力學。1931年卡爾發現了天體發出的無線電訊號。開始了無線電天文學。天文學的前沿已被空間探索所擴展。地球大氣的干擾使觀察空間需用紅外,超紫外,伽瑪射線和x-射線。物理宇宙論研究在宇宙的大范圍內宇宙的形成和演變。愛因斯坦的相對論在現代宇宙理論中起了中心的作用。20世紀早期哈勃從圖中發現了宇宙在膨脹,促進了宇宙的穩定狀態論和大爆炸之間的討論。1964年宇宙微波背景的發現,證明了大爆炸理論可能是正確的。大爆炸模型建立在二個理論框架上:愛因斯坦的廣義相對論和宇宙論原理。宇宙論已建立了ACDM宇宙演變模型;它包括宇宙的膨脹,黑能量和黑物質。 從費米伽瑪-射線望運鏡的新數據和現有宇宙模型的改進,可期待出現許多可能性和發現。
物理學(Physics):物理現象、物質結構、物質相互作用、物質運動規律
物理學研究的范圍 ——物質世界的層次和數量級
空間尺度:
原子、原子核、基本粒子、DNA長度、最小的細胞、太陽山哈勃半徑、星系團、銀河系、恆星的距離、太陽系、超星系團等。人蛇吞尾圖形象地表示了物質空間尺寸的層次。
微觀粒子Microscopic:質子 10⁻¹⁵ m
介觀物質mesoscopic
宏觀物質macroscopic
宇觀物質cosmological 類星體 10²⁶m
時間尺度:
基本粒子壽命 10⁻²⁵s
宇宙壽命 10¹⁸s
按空間尺度劃分:量子力學、經典物理學、宇宙物理學
按速率大小劃分: 相對論物理學、非相對論物理學
按客體大小劃分:微觀、介觀、宏觀、宇觀
按運動速度劃分: 低速,中速,高速
按研究方法劃分:實驗物理學、理論物理學、計算物理學
分類簡介
●牛頓力學(Mechanics)與理論力學(Rational mechanics)研究物體機械運動的基本規律及關於時空相對性的規律
●電磁學(Electromagnetism)與電動力學(Electrodynamics)研究電磁現象,物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律
●熱力學(Thermodynamics)與統計力學(Statistical mechanics)研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現
●相對論(Relativity)研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律
●量子力學(Quantum mechanics)研究微觀物質運動現象以及基本運動規律
此外,還有:
粒子物理學、原子核物理學、原子與分子物理學、固體物理學、凝聚態物理學、激光物理學、等離子體物理學、地球物理學、生物物理學、天體物理學等等。
研究領域
物理學研究的領域可分為下列四大方面:
1.凝聚態物理——研究物質宏觀性質,這些物相內包含極大數目的組元,且組員間相互作用極強。最熟悉的凝聚態相是固體和液體,它們由原子間的鍵和電磁力所形成。更多的凝聚態相包括超流和波色-愛因斯坦凝聚態(在十分低溫時,某些原子系統內發現);某些材料中導電電子呈現的超導相;原子點陣中出現的鐵磁和反鐵磁相。凝聚態物理一直是最大的的研究領域。歷史上,它由固體物理生長出來。1967年由菲立普·安德森最早提出,採用此名。
2.原子,分子和光學物理——研究原子尺寸或幾個原子結構范圍內,物質-物質和光-物質的相互作用。這三個領域是密切相關的。因為它們使用類似的方法和有關的能量標度。它們都包括經典和量子的處理方法;從微觀的角度處理問題。原子物理處理原子的殼層,集中在原子和離子的量子控制;冷卻和誘捕;低溫碰撞動力學;准確測量基本常數;電子在結構動力學方面的集體效應。原子物理受核的影晌。但如核分裂,核合成等核內部現象則屬高能物理。 分子物理集中在多原子結構以及它們,內外部和物質及光的相互作用,這里的光學物理只研究光的基本特性及光與物質在微觀領域的相互作用。
3.高能/粒子物理——粒子物理研究物質和能量的基本組元及它們間的相互作用;也可稱為高能物理。因為許多基本粒子在自然界不存在,只在粒子加速器中與其它粒子高能碰撞下才出現。據基本粒子的相互作用標准模型描述,有12種已知物質的基本粒子模型(誇克和輕粒子)。它們通過強,弱和電磁基本力相互作用。標准模型還預言一種希格斯-波色粒子存在。現正尋找中。
4.天體物理——天體物理和天文學是物理的理論和方法用到研究星體的結構和演變,太陽系的起源,以及宇宙的相關問題。因為天體物理的范圍寬。它用了物理的許多原理。包括力學,電磁學,統計力學,熱力學和量子力學。1931年卡爾發現了天體發出的無線電訊號。開始了無線電天文學。天文學的前沿已被空間探索所擴展。地球大氣的干擾使觀察空間需用紅外,超紫外,伽瑪射線和x-射線。物理宇宙論研究在宇宙的大范圍內宇宙的形成和演變。愛因斯坦的相對論在現代宇宙理論中起了中心的作用。20世紀早期哈勃從圖中發現了宇宙在膨脹,促進了宇宙的穩定狀態論和大爆炸之間的討論。1964年宇宙微波背景的發現,證明了大爆炸理論可能是正確的。大爆炸模型建立在二個理論框架上:愛因斯坦的廣義相對論和宇宙論原理。宇宙論已建立了ACDM宇宙演變模型;它包括宇宙的膨脹,黑能量和黑物質。 從費米伽瑪-射線望運鏡的新數據和現有宇宙模型的改進,可期待出現許多可能性和發現。尤其是今後數年內,圍繞黑物質方面可能有許多發現。
物理學史
●伽利略·伽利雷(1564年-1642年)人類現代物理學的創始人,奠定了人類現代物理科學的發展基礎。
● 1900-1926年 建立了量子力學。
● 1926年 建立了費米狄拉克統計。
● 1927年 建立了布洛赫波的理論。
● 1928年 索末菲提出能帶的猜想。
● 1929年 派爾斯提出禁帶、空穴的概念,同年貝特提出了費米面的概念。
● 1947年貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克萊發明了晶體管,標志著信息時代的開始。
● 1957年 皮帕得測量了第一個費米面超晶格材料納米材料光子。
● 1958年傑克.基爾比發明了集成電路。
● 20世紀70年代出現了大規模集成電路。
物理與物理技術的關系:
● 熱機的發明和使用,提供了第一種模式:技術—— 物理—— 技術
● 電氣化的進程,提供了第二種模式:物理—— 技術—— 物理
當今物理學和科學技術的關系兩種模式並存,相互交叉,相互促進「沒有昨日的基礎科學就沒有今日的技術革命」。例如:核能的利用、激光器的產生、層析成像技術(CT)、超導電子技術、粒子散射實驗、X 射線的發現、受激輻射理論、低溫超導微觀理論、電子計算機的誕生。幾乎所有的重大新(高)技術領域的創立,事先都在物理學中經過長期的醞釀。
物理學的方法和科學態度:提出命題 → 理論解釋 → 理論預言 → 實驗驗證 →修改理論。
現代物理學是一門理論和實驗高度結合的精確科學,它的產生過程如下:
①物理命題一般是從新的觀測事實或實驗事實中提煉出來,或從已有原理中推演出來;
②首先嘗試用已知理論對命題作解釋、邏輯推理和數學演算。如現有理論不能完美解釋,需修改原有模型或提出全新的理論模型;
④新理論模型必須提出預言,並且預言能夠為實驗所證實;
⑤一切物理理論最終都要以觀測或實驗事實為准則,當一個理論與實驗事實不符時,它就面臨著被修改或被推翻。
● 怎樣學習物理學?
著名物理學家費曼說:科學是一種方法,它教導人們:一些事物是怎樣被了解的,什麼事情是已知的,了解到了什麼程度,如何對待疑問和不確定性,證據服從什麼法則;如何思考事物,做出判斷,如何區別真偽和表面現象?著名物理學家愛因斯坦說:發展獨立思考和獨立判斷的一般能力,應當始終放在首位,而不應當把專業知識放在首位.如果一個人掌握了他的學科的基礎理論,並且學會了獨立思考和工作,他必定會找到自己的道路,而且比起那種主要以獲得細節知識為其培訓內容的人來,他一定會更好地適應進步和變化 。
● 學習的觀點:從整體上邏輯地,協調地學習物理學,了解物理學中各個分支之間的相互聯系。
● 物理學的本質:物理學並不研究自然界現象的機制(或者根本不能研究),我們只能在某些現象中感受自然界的規則,並試圖以這些規則來解釋自然界所發生任何的事情。我們有限的智力總試圖在理解自然,並試圖改變自然,這是物理學,甚至是所有自然科學共同追求的目標。
以物理學為基礎的相關科學:化學,天文學,自然地理學等。
學科性質
基本性質
物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。這種運動和轉變應有兩種。一是早期人們通過感官視覺的延伸,二是近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果,間接認識物質內部組成建立在的基礎上。物理學從研究角度及觀點不同,可分為微觀與宏觀兩部分,宏觀是不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經出現的,微觀物理學隨著科技的發展理論逐漸完善。
其次,物理又是一種智能。
誠如諾貝爾物理學獎得主、德國科學家玻恩所言:「如其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現,倒不如說是因為那裡包含了一個關於自然現象的科學思想方法基礎。」物理學之所以被人們公認為一門重要的科學,不僅僅在於它對客觀世界的規律作出了深刻的揭示,還因為它在發展、成長的過程中,形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系。正因為如此,使得物理學當之無愧地成了人類智能的結晶,文明的瑰寶。
大量事實表明,物理思想與方法不僅對物理學本身有價值,而且對整個自然科學,乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。有人統計過,自20世紀中葉以來,在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎,甚至經濟學獎的獲獎者中,有一半以上的人具有物理學的背景;——這意味著他們從物理學中汲取了智能,轉而在非物理領域里獲得了成功。——反過來,卻從未發現有非物理專業出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例。這就是物理智能的力量。難怪國外有專家十分尖銳地指出:沒有物理修養的民族是愚蠢的民族!
總之,物理學是對自然界概括規律性的總結,是概括經驗科學性的理論認識。
六大性質
1.真理性:物理學的理論和實驗揭示了自然界的奧秘,反映出物質運動的客觀規律。
2.和諧統一性:神秘的太空中天體的運動,在開普勒三定律的描繪下,顯出多麼的和諧有序。物理學上的幾次大統一,也顯示出美的感覺。牛頓用三大定律和萬有引力定律把天上和地上所有宏觀物體統一了。麥克斯韋電磁理論的建立,又使電和磁實現了統一。愛因斯坦質能方程又把質量和能量建立了統一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動性實現了統一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統一了。
3.簡潔性:物理規律的數學語言,體現了物理的簡潔明快性。如:牛頓第二定律,愛因斯坦的質能方程,法拉第電磁感應定律。
4.對稱性:對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現為事物發展變化或客觀規律的對稱性。如:物理學中各種晶體的空間點陣結構具有高度的對稱性。豎直上拋運動、簡諧運動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、正粒子和反粒子、正物質和反物質、正電和負電等。
5.預測性:正確的物理理論,不僅能解釋當時已發現的物理現象,更能預測當時無法探測到的物理現象。例如麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在,盧瑟福預言中子的存在,菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑,狄拉克預言電子的存在。
6.精巧性:物理實驗具有精巧性,設計方法的巧妙,使得物理現象更加明顯。