物理学发展简史

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一、古典物理学与近代物理学:
1、古典物理学:廿世纪以前所发展的物理学称为古典物理学,以巨观的角度研究物理,可分为力学、热学、光学、电磁学等主要分支。

2、近代物理学:廿世纪以后(1900年卜朗克提出量子论后)所发展的物理学称为近代物理学,以微观的角度研究物理,量子力学与相对论为近代物理的两大基石。

二、物理学重要人物及其理论简表:
一、古典物理学对人类生活的影响:
1、力学:简单机械(杠杆、轮轴、滑轮、斜面、螺旋、劈) ……
2、光学:
(一)反射原理:
(1)平面镜:镜子……
(2)凹面镜:手电筒、车灯、探照灯……
(3)凸面镜:路口、商店监视镜……
(二)折射原理:
(1)凸透镜:放大镜、显微镜、相机……
(2)凹透镜:眼镜、相机……
3、热学:蒸汽机、内燃机、引擎、冰箱、冷(暖)气机……
4、电学:
(一)利用电能运作:一般电器用品,如:电视机、冰箱、洗衣机……
(二)利用电磁感应:发电机、变压器……
(三)利用电磁波原理:无线通讯、雷达……
二、近代物理学对人类生活的影响:
1、半导体:
(一)半导体:导电性介于导体和绝缘体间之一种材料,可
分为元素半导体(如:硅、锗等)和化合物半导体(如:砷化镓等)两种。

(二)用途:
(1)半导体制成晶体管,体积小、耗电量少,具有放大
电流讯号功能。

(2)半导体制成二极管具整流能力。

(3)集成电路(IC):
(A)1958年发展出「集成电路」技术,系利用长晶、
蚀刻、蒸镀等方式于一小芯片上容纳上百万个晶体管、二极管、电阻、电感、电容等电子组件之技术,而此电路即称为集成电路。

(B)IC之特性:体积小、效率高、耗电低、稳定性高、
可大量生产。

(C)IC之应用:计算机、手机、电视、计算器、手表
等电子产品。

(4)计算机信息科技之扩展大辐改变了人类的生活习惯,故俗称第二次工业革命。

2、雷射:
(一)原理:利用爱因斯坦「原子受激放射」理论,诱发大
量原子由受激态同时做能态之跃迁并放射同频率之光子,藉以将光加以增强。

(二)特性:聚旋光性好、强度高、光束集中、频率单一(单色光)。

(三)应用:
(1)工业上:测量、切割、精密加工……
(2)医学上:切割手术(肿瘤、近视)……
(3)军事上:定位、导引……
(4)生活、娱乐上:激光视盘、光纤通讯……
3、光纤:
(一)光纤:将高纯度石英熔融抽丝制成极细之圆柱体,柔软可挠曲,含内层(纤芯)及外层(包层)两层。

(二)原理:纤芯之折射率大于包层,光讯号以特定角度射
入纤芯之一端后,因连续之全反射而传递至另一端。

(三)特性:
(1)通讯容量大(频宽较大),约为传统铜线之10倍以上。

(2)重量轻、价格便宜。

(3)传输过程中耗能低,利于长程传输。

(4)不受干扰,保密性佳。

(四)应用:通讯。

4、核能发电:
(一)核能:较大原子核发生分裂(核裂变,如:核弹、核电厂内部)或较小原子核发生融合(核聚变,如:氢弹、太阳内部)时,因生成物质量减少而转变成能量,此能量称为核能。

(二)原理:质量与能量之转换遵守爱因斯坦狭义相对论中之「质能互换公式」:2。

E mc
(三)过程:利用铀235在可控制的情形下进行核分裂反应,产生之核能转变成热能使水变成水蒸气后,推动发电机产生电能,【核能⇒热能⇒动能⇒电能】。

5、超导体:
(一)超导体:1908年翁内斯发现部份物质于某特定温度(临界温度
T)以下,其电阻完全消失,此时此物称为超导体。

c
(二)特性:超导体具有「零电阻」及「完全反磁性」之特性。

(三)高温超导体:1987年朱经武、吴茂昆发现钇钡铜氧化物之临界温度约为92K,高于液态氮之沸点77K,称为「高温超导体」。

(四)应用:超强力磁铁、磁浮列车。

一、物理量:
1、定义:物理学上所使用的量。

2、分类:
(一)依有无方向性而分:
(1)向量:兼具大小及方向性者,如:速度、力……
(2)纯量:仅具大小无方向性者,如:体积、时间、功……
(二)依定义方式而分:
(1)基本量:由基本概念定义而出之物理量,共有时间、长度、质量、电流、温度、发光强度(光度)、物质的量(物量)七种。

(2)导出量:由基本量所定义出之物理量,如:体积、面积、
速度等。

(3)物理学(力学)上最常用的三个基本量:时间、长度、质量。

二、测量:
1、定义:将待测物理量与一标准量做比较的过程。

2、结果:⎧⎧⎫⎪⎨⎬⎨⎩⎭⎪⎩
準確值 數值有效數字測量結果一位估計值單位
3、科学记号:将一数字化为n a 10(1a 10)⨯≤<之形式,称为科学记号。

4、数量级:一数化为科学记号后
(一)
若a 3.16≥
≈,则其数量级为n 110+ (二)
若a 3.16<
≈,则其数量级为n 10
三、单位:。