Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Лекция 19





Тема 16 ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
- частицы, которые на данном уровне развития науки рассматриваются как первичные, далее неразложимые.
Физика элементарных частиц ➨ устанавливает характеристики этих микрообъектов, проводит их классификацию, изучает свойства фундаментальных взаимодействий, анализирует обусловленные ими процессы.
Этапы в развитии физики элементарных частиц:
Первый этап - от электрона до позитрона 1897-1932 г.г. ➨ греческий философ Демокрит назвал простейшие нерасчленимые далее частицы атомами (что означает «неделимый»). В конце 19 века было открыто сложное строение атомов, электрон (1897г.) был выделен, как составная часть атома. В 20 веке были открыты протон (1919г.) и нейтрон (1932г.), – частицы, входящие в состав атомного ядра. Стало ясно, что атом имеет сложную структуру и не является элементарным.
Второй этап - от позитрона до кварков 1932-1964 г.г. ➨ выяснилось, что все элементарные частицы не являются неизменными. Они способны превращаться друг в друга, и эти взаимные превращения – главный факт их существования. Большинство элементарных частиц нестабильны и самопроизвольно превращаются с течением времени в другие частицы; исключение составляют фотон, электрон, протон и нейтрино. Все частицы имеют двойников – античастицы. Например, античастицей электрона является позитрон. Частица и античастица при столкновении исчезают (аннигилируют), превращаясь в другие частицы. Например, столкновение электрона и позитрона сопровождается рождение двух или трех -квантов.
Третий этап - от гипотезы о кварках (1964) до наших дней ➨ в 70-е годы число открытых элементарных частиц насчитывало несколько десятков. Была открыта группа так называемых «странных» частиц (К-мезонов и гиперонов) с массами, превышающими массу нуклонов. Затем к ним прибавилась большая группа частиц с еще большими массами, их назвали «очарованными». Были открыты короткоживущие частицы - резонансы с временем жизни порядка 10-22-10-23с. В связи с этим была высказана гипотеза, согласно которой все сильно взаимодействующие элементарные частицы построены из более фундаментальных частиц – кварков. Они были обнаружены внутри протонов и нейтронов при наблюдении рассеяния электронов и нейтрино больших энергий на нуклонах. В свободном состоянии кварки не найдены, видимо расщепить нуклоны и другие частицы на кварки невозможно. В настоящее время общее число известных элементарных частиц (вместе с античастицами) приближается к 400.
Уровень элементарных частиц  
· классификация физических систем ➨ физические системы и процессы, в них протекающие, можно классифицировать по типичным размерам исследуемых объектов и типичным расстояниям между ними (характерные масштабы);
мегамир ➨ характерные масштабы большие, порядка миллионов световых лет (изучается космологией и астрофизикой);
макромир ➨ окружающие нас тела, обладающие «обычными» размерами (предмет макроскопической физики);
микромир ➨ характерные масштабы не превышают 10-8м (изучает квантовая физика);
Микромир · микроскопические уровни ➨ в микромире выделяются три уровня, различающиеся по характерным масштабам и энергиям ;
❶ молекулярно-атомный уровень ~ м; ~ эВ;  
❷ ядерный уровень ~ м; ~ эВ;
❸ элементарные частицы ➨ в настоящее время уровень элементарных частиц разбит на два подуровня: · адронов; · фундаментальных частиц;
· уровень адронов ➨ на адроном уровне расположены составные частицы, в том числе протон и нейтрон ;
· уровень фундаментальных частиц ➨ уровень истинно элементарных частиц; на нем находятся: электрон (лептоны), фотон (переносчики взаимодействий), а так же частицы и (кварки).  
Фундаментальные взаимодействия ➨ все процессы, в которых участвуют элементарные частицы, обусловленные взаимодействиями между ними;
· типы фундаментальных взаимодействий ➨ сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное; ➨ эти взаимодействия отличаются интенсивностью процессов, вызываемых среди элементарных частиц;  
сильное (ядерное) взаимодействие ➨ самое сильное из фундаментальных взаимодействий; имеет характер притяжения; свойственно частицам, называемым адронами, к числу которых принадлежат протон и нейтрон ; обеспечивает стабильность атомных ядер;  
электромагнитное ➨ характеризуется как взаимодействие, в основе которого лежит связь с электромагнитным полем; характерно для всех элементарных частиц, за исключением нейтрино, антинейтрино и фотона; ответственно за существование атомов и молекул, обусловливая взаимодействие в них положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов;  
слабое взаимодействие ➨ наиболее медленное из всех взаимодействий, протекающих в микромире; в отличие от других взаимодействий не приводит к образованию связанных состояний элементарных частиц, а имеет распадный характер;  
гравитационное ➨ присуще всем без исключения частицам; имеет характер притяжения; осуществляется через гравитационное поле; ввиду малости масс элементарных частиц оно пренебрежимо мало в процессах микромира;  
· интенсивность взаимодействий ➨ об интенсивности взаимодействий можно судить по скорости процессов, вызываемых ими; для сравнения берут скорости процессов при энергиях сталкивающихся частиц около 1 ГэВ; обычно интенсивности взаимодей-ствий сравнивают с сильным взаимодействием, принятым за единицу.  
· сравнительные характеристики Взаимодействий Взаимо- действие Интен- сивность Длительность процессов, с Радиус действия, см
Сильное   10-23 10-13
Электро-магнитное 10-2 10-20
Слабое 10-14 10-9 10-16
Гравита-ционное 10-31 -
           

 


Тема 17 МЕТОДЫ И ЗАКОНЫ ФИЗИКИ
ФИЗИКА ➨ наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи, а также законы ее движения.
Физика – экспериментальная наука, ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем.
· экспериментальная физика ➨ опыты, проводимые для обнаружения новых фактов и проверки известных физических законов;
· теоретическая физика ➨ формулирование законов природы и объяснение конкретных явлений на основе законов, предсказание новых явлений. При изучении любого явления эксперимент и теория в равной степени необходимы и взаимосвязаны.
Эксперимент ➨ метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления природы.
Теория ➨ система основных идей в той или иной отрасли знания; форма научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существенных связях действительности.
Моделирование ➨ исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей
· математическое моделирование ➨ замена изучения некоторого объекта или явления теоретическим исследованием его модели, в основу которой положены теоретические физические законы, подтвержденные практикой.
· физическое (экспериментальное) моделирование ➨ замена изучения некоторого объекта или явления экспериментальным исследованием его модели, имеющей ту же физическую природу.
Научная гипотеза ➨ предположение, при котором на основе фактов делается вывод о существовании явления, связи, объекта. Научная гипотеза требует проверки, доказательства, после чего она становится или научной теорией, или отбрасывается, если результат проверки отрицательный.    
Физический закон ➨ раскрывает внутреннюю связь явлений или свойств материальных объектов.
· частные законы ➨ пример – закон равномерного движения;
· общие законы ➨ для больших групп явлений, например, закон сохранения механической энергии, выполняется только в механике;
· универсальные (всеобщие) законы ➨ справедливы для любых явлений природы, например, закон сохранения и изменения энергии.
· границы применимости физических законов ➨ физические законы имеют границы своей применимости, например, формулы кинематики и динамики специальной теории относительности справедливы при скоростях, близких к скорости света; если скорость меньше скорости света, то они переходят в законы и формулы механики Ньютона.  
Роль математики в физике ➨ законы физики представляют собой количественные соотношения и формулируются на математическом языке. Математика дает не только формы записи физических законов, но и создает методы получения этих законов.  
Тема 18 ЕДИНАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА
Физическая картина мира (ФКМ) ➨ представление о природе, исходящее из некоторых общих физических принципов. ФКМ зависит от уровня развития цивилизации. ФКМ – совместный плод развития философии и наук естественного цикла: физики, химии, математики. Границы, отделяющие физику от других естественных наук, условны и меняются с течением времени. Понятия и законы физики лежат в основе всего естествознания.
Эволюция ФКМ ➨ определяется общим характером развития научных знаний общества и сменой его представлений о физическом устройстве мира. В истории физики различают три уровня научного мировоззрения – три ФКМ: механическая картина мира (МКМ), электромагнитная картина мира (ЭМКМ), квантово-полевая картина мира (КПКМ).
· механическая картина мира (МКМ) ➨ основой для создания послужили открытые в 17 веке Ньютоном законы механики. Все сложные явления природы ученые пытались объяснить на основе законов механики. Исследования электромагнитных процессов показали, что они не подчиняются механике Ньютона.  
- основные открытия этого периода   У. Гильберт 1544-1603 Англия - исследования природного электромагнетизма
И. Кеплер 1571-1630 Германия законы движения небесных тел
  Г. Галилей 1564-1642 Италия - механическое движение, телескоп
  Р. Декарт 1596-1650 Франция - система координат, функция, импульс
  Э. Торричелли 1608-1648 Италия - атмосферное давление, барометр
  Э. Мариотт 1620-1684 Франция - газовые законы
  Р. Бойль 1662-1691 Англия - газовые законы
  Х. Гюйгенс 1629-1695 Голландия - маятник, волновая теория света
  И. Ньютон 1642-1727 Англия - механика, корпускулярная теория света
· электромагнитная картина мира (ЭМКМ) ➨ основой для создания послужил открытый Максвеллом новый тип фундаментальных законов – законов электромагнитного поля которые не находили объяснения в рамках МКМ и вступали с ней в противоречие.
- основные открытия этого периода   Л. Гальвани 1737-1798 Италия - электрические контактные потенциалы
А. Вольта 1745-1827 Италия - первый химический источник тока
  А. Ампер 1775-1836 Франция - законы и теория магнетизма
  Х. Эрстед 1777-1851 Дания - магнитное действие электрического тока
  Г. Ом 1787-1854 Германия - основной закон электричества
  М. Фарадей 1791-1867 Англия - электромагнитная индукция, электролиз
  Э. Ленц 1804-1865 Россия - электромагнитная индукция, тепловое действие тока
  Д. Максвелл 1831-1879 Англия - электромагнитная теория
· квантово-полевая (современная) картина мира (КПКМ) ➨ основой послужило открытие квантовых свойств материи: новые корпускулярно-волновые представления о материи органически объединили идеи дискретности, присущие МКМ, и идеи непрерывности, свойственные ЭМКМ. Принципы квантовой теории являются общими и применимыми для описания движения всех частиц, взаимодействия между ними и их взаимных превращений.  
- основные открытия этого периода Д. Менделеев 1834-1907 Россия - периодическая система элементов
Г. Кирхгоф 1824-1887 Германия - спектральный анализ излучения
  А. Беккерель 1852-1908 Франция - открытие радиоактивности
  В. Рентген 1845-1923 Германия - открытие рентгеновского излучения
  Э. Резерфорд 1871-1937 Англия - исследования атома, модель атома
  М. Планк 1858-1947 Германия - теория излучения
  Н. Бор 1885-1962 Дания - модель атома, теория атома
  А. Эйнштейн 1879-1955 Германия - теория фотоэффекта,
  Л.де Бройль 1892-1987 Франция - корпускулярно-волновой дуализм
  П. Дирак 1902-1984 Англия - квантовая теория, античастицы
  Э. Шредингер 1887-1961 Австрия - волновая механика
  В. Гейзенберг 1901-1976 Германия - квантовая механика
Единство в строении материи ➨ в основе лежит материальность всех элементарных частиц (открытие элементарных частиц и их превращения).  
Принцип соответствия ➨ всякая новая, более общая теория является развитием классической теории, не отвергает ее полностью, а включает в себя классическую теорию, указывая границы ее применения. Например, при скоростях, много меньших скорости све-та законы и формулы специальной теории относительности переходят в законы и формулы механики Ньютона.  
Принцип причинности ➨ категория для связи явлений, из которых одно, называемое причиной, обуславливает другое, называемое следствием. Согласно принципу причинности, совокупность ряда обстоятельств всегда ведет к появлению следствий. Следствие, определяясь причиной, не оказывает обратного воздействия на нее.  
               

 



 

Библиографический список литературы

 

1. Бутиков, Е.И. Оптика: Учебное пособие для вузов / Под ред. Н.И. Калитиевского. - М.: Высш. шк, 1986.

 

2. Гершензон, Е.М. Курс общей физики: Оптика и атомная физика / Е.М. Гершензон, Н.Н. Малов, В.С. Эткин. – М.: Просвещение, 1981.

 

3. Григорьев, В.И. Силы в природе / В.И. Григорьев, Г.Я. Мякишев. – М.: Наука, 1983.

 

4. Иванов, Б.Н. Законы физики: уч. пособие для вузов. – М.: Высш. шк, 1986.

 

5. Ильин, В.А. История физики. Учебное пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2003.

 

6 Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы.-3-е изд., испр.- М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001.

 

 

7 Калашников С.Г. Электричество. учеб. пособие.- М.: Наука,

1985.

 

8 Платунов Е.С.Физика. Словарь-справочник / Е.С. Платунов, В.А. Самолетов, С.Е. Буравой. - СПб: Питер, 2005.

 

9 Савельев И.В. Курс общей физики. т.3. М.: Наука,1985.

 

10 Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш.шк., 1985.

 

11 Физический энциклопедический словарь./Глав.ред. А.М. Прохоров-М.: Сов. энциклопедия, 1983.

 

12. Физическая энциклопедия: т.1-3.- М.: Изд-во Сов. Энциклопедия, 1988.

 

13 Яворский Б.М. Справочник по физике / Б.М. Яворский,

А.А. Детлаф. - М.: Наука, 1981.







Date: 2015-11-15; view: 319; Нарушение авторских прав



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.016 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию