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 Понравилась страница? Лайкни для друзей: |
|
|