能否用超级计算机运用近代物理知识模拟大量原子的运动进而推断出宏观物质会发生怎样的化学反应

● 热机的发明和使用，提供了第一种模式：
　　● 电气化的进程，提供了第二种模式：核能的利用激光器的产生层析成像技术(CT)超导电子技术技术—— 物理—— 技术物理—— 技术—— 物理粒子散射实验X 射线的发现受激辐射理论低温超导微观理论电子计算机的诞生
　　● 1947年 贝尔实验室的巴丁，布拉顿和肖克来发明了晶体管，标志着信息时代的开始
　　● 1962年 发明了集成电路
　　● 70年代后期 出现了大规模集成电路
　　● 1925 26年 建立了量子力学
　　● 1926年 建立了费米 狄拉克统计
　　● 1927年 建立了布洛赫波的理论
　　● 1928年 索末菲提出能带的猜想
　　● 1929年 派尔斯提出禁带，空穴的概念同年贝特提出了费米面的概念
　　● 1957年 皮帕得测量了第一个费米面超晶格材料纳米材料光子晶体晶体管的发明大规模集成电路电子计算机信息技术与工程
　　● 几乎所有的重大新(高)技术领域的创立，事先都在物理学中经过长期的酝酿.
　　● 当今物理学和科学技术的关系两种模式并存，相互交叉，相互促进“没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”. —— 李政道量子力学能带理论人工设计材料五. 物理学的方法和科学态度提出命题推测答案理论预言实验验证修改理论现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学从新的观测事实或实验事实中提炼出来，或从已有原理中推演出来建立模型；用已知原理对现象作定性解释，进行逻辑推理和数学演算新的理论必须提出能够为实验所证伪的预言一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则当一个理论与实验事实不符时，它就面临着被修改或被推翻 六. 怎样学习物理学著名物理学家费曼说：科学是一种方法.它教导人们：一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了解到了什么程度，如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则；如何思考事物，做出判断，如何区别真伪和表面现象 .著名物理学家爱因斯坦说：发展独立思考和独立判断地一般能力，应当始终放在首位，而不应当把专业知识放在首位.如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立思考和工作，他必定会找到自己的道路，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化 .

从哥白尼开始，公元2世纪,古希腊天文学家托勒密提出了地心说,认为宇宙中的天体,包括太阳,围绕着地球运转.这一学说受到了教会的欢迎,统治了西方社会对宇宙的认识长达一千多年.
16世纪,波兰天文学家哥白尼提出了新的宇宙体系理论——日心说.1610年,意大利天文学家伽利略首次将望远镜用于天文观测,观察到了太阳黑子、月球表面、行星的盈亏,以及木星的四颗卫星.现在，越来越多的历史事实证明，人类文明之所以有今天，是同一些杰出物理学家的工作分不开的。其中尤其以创建了经典力学的伽利略、牛顿及创建了狭义和广义相对论的爱因斯坦最具有代表性。当我们回顾这几位划时代的科学家的时候，就会发现，虽然他们生活在极为不同的时代，从经典力学到现代物理学也已经发生了巨大变化，但是，在这些人身上，我们却可以看到许多共同的特征。首先，他们都是不受成见或传统思想所束缚的探索者。他们的科学研究工作，往往是从那些被认为早有定论、不容怀疑的地方打开缺口的。他们研究的问题，就是我们今天看来，也会觉得是“太”基本了，“太”抽象了。比如，什么是时间？什么是空间？什么是相对？什么是绝对？什么是天体运动的规律？什么是宇宙的起源？等等。这些问题对于人们日常关心的 图1 从牛顿定律到爱因斯坦相对论[1]现实世界来说，似乎是另一个世界的事。然而，事实证明，由于在这些“学院式”问题上的进展所带来的技术进步，是不能用任何其他东西代替得了的。其次，他们都坚持自然科学的研究方法。尽管他们关心的是抽象的问题，但是他们并不进行思辨式的空谈。相反，他们是采用理论和物理实验或天文观测相对比的方法来考查每一个概念、每一种假说，由此来判断理论的是非成败。再次，他们大都不仅仅是狭义的自然科学家，而且是具有崇高胸怀的人。例如，爱因斯坦就是一位崇尚理性、崇尚科学和民主的代表。他曾经说过：“人只有献身于社会，才能找到那实际上是短暂而有风险的生命的意义。”他还愤慨于那种慑于强权而惧谈科学精神的态度，他说：“试问，要是乔尔丹诺•布鲁诺、斯宾诺莎、伏尔泰和洪保德也都这样想，这样行事，我们会在哪里呢？”正因此，他们和他们的理论往往不见容于当时的统治者。伽利略遭到宗教法庭的迫害，爱因斯坦遭到德国法西斯的迫害。可笑的是，甚至在70年代，不学无术的“四人帮”大搞法西斯文化专制主义时期，相对论还在中国遭到了围剿！尽管这些历史，都已像恶梦一样地过去了，但是，今天回顾一下，不仅对了解物理学的进展是有益的，甚至是必需的。因为，如果我们只了解学术的细节，而不掌握科学的精神和科学之成为真正科学的灵魂，那我们就不可能真正把科学移植过来，让她生根、开花、结果。这本小册子的目的，是打算介绍从牛顿定律到爱因斯坦相对论的一些主要发展线索。由于篇幅有限，加之不用（或仅少量用）数学工具，所以，我们仅仅想把最基本的思想和概念交待清楚。也许这也是主观的愿望，实际上并没有达到，或没有完全达到。很希望读者批评指正。这本小册子是去年秋天在丛书编委会建议下才开始筹划的。后来，我和褚耀泉同志陆续写出了一个初稿。现在，趁我在意大利讲学期间，又抽出一些时间从头重新改写了一遍。这几天，我住在林琴科学院，窗外一眼看到的就是印在伽利略《对话》一书上的那个林琴科学院的院徽。虽然，这个世界上最老的科学院的徽记已经十分陈旧了，可是，每当写到伽利略的时候，它都不能不使你肃然起敬。明天就是1979年3月14日，即爱因斯坦诞生整整100周年的日子，今天终于赶完了全书，谨以此作为对伽利略和爱因斯坦这两位永远值得人们景仰的科学巨子的纪念吧！

物理学家力图寻找一切物理现象的基本规律，从而统一地理解一切物理现象。这种努力虽然逐步有所进展，但现在离实现这—目标还很遥远。看来人们对客观世界的探索、研究是无穷无尽的。

经典力学
经典力学是研究宏观物体做低速机械运动的现象和规律的学科。宏观是相对于原子等微观粒子而言的；低速是相对于光速而言的。物体的空间位置随时间变化称为机械运动。人们日常生活直接接触到的并首先加以研究的都是宏观低速的机械运动
自远古以来，由于农业生产需要确定季节，人们就进行天文观察。16世纪后期，人们对行星绕太阳的运动进行了详细、精密的观察。17世纪开普勒从这些观察结果中总结出了行星绕日运动的三条经验规律。差不多在同一时期，伽利略进行了落体和抛物体的实验研究，从而提出关于机械运动现象的初步理论。
牛顿深入研究了这些经验规律和初步的现象性理论，发现了宏观低速机械运动的基本规律，为经典力学奠定了基础。亚当斯根据对天王星的详细天文观察，并根据牛顿的理论，预言了海王星的存在，以后果然在天文观察中发现了海王星。于是牛顿所提出的力学定律和万有引力定律被普遍接受了。
经典力学中的基本物理量是质点的空间坐标和动量：一个力学系统在某一时刻的状态，由它的某一个质点在这一时刻的空间坐标和动量表示。对于一个不受外界影响，也不影响外界，不包含其他运动形式(如热运动、电磁运动等)的力学系统来说，它的总机械能就是每一个质点的空间坐标和动量的函数，其状态随时间的变化由总能量决定。
在经典力学中，力学系统的总能量和总动量有特别重要的意义。物理学的发展表明，任何一个孤立的物理系统，无论怎样变化，其总能量和总动量数值是不变的。这种守恒性质的适用范围已经远远超出了经典力学的范围，现在还没有发现它们的局限性。
早在19世纪，经典力学就已经成为物理学中十分成熟的分支学科，它包含了丰富的内容。例如：质点力学、刚体力学、分析力学、弹性力学、塑性力学、流体力学等。经典力学的应用范围，涉及到能源、航空、航天、机械、建筑、水利、矿山建设直到安全防护等各个领域。当然，工程技术问题常常是综合性的问题，还需要许多学科进行综合研究，才能完全解决。
械运动中，很普遍的一种运动形式就是振动和波动。声学就是研究这种运动的产生、传播、转化和吸收的分支学科。人们通过声波传递信息，有许多物体不易为光波和电磁波透过，却能为声波透过；频率非常低的声波能在大气和海洋中传播到遥远的地方，因此能迅速传递地球上任何地方发生的地震、火山爆发或核爆炸的信息；频率很高的声波和声表面波已经用于固体的研究、微波技术、医疗诊断等领域；非常强的声波已经用于工业加工等。

热学、热力学和经典统计力学

热学是研究热的产生和传导，研究物质处于热状态下的性质及其变化的学科。人们很早就有冷热的概念。对于热现象的研究逐步澄清了关于热的一些模糊概念(例如区分了温度和热量)，并在此基础上开始探索热现象的本质和普遍规律。关于热现象的普遍规律的研究称为热力学。到19世纪，热力学已趋于成熟。
物体有内部运动，因此就有内部能量。19世纪的系统实验研究证明：热是物体内部无序运动的表现，称为内能，以前称作热能。19世纪中期，焦耳等人用实验确定了热量和功之间的定量关系，从而建立了热力学第一定律：宏观机械运动的能量与内能可以互相转化。就一个孤立的物理系统来说，不论能量形式怎样相互转化，总的能量的数值是不变的，因此热力学第一定律就是能量守恒与转换定律的一种表现。
在卡诺研究结果的基础上，克劳修斯等科学家提出了热力学第二定律，表达了宏观非平衡过程的不可逆性。例如：一个孤立的物体，其内部各处的温度不尽相同，那么热就从温度较高的地方流向温度较低的地方，最后达到各处温度都相同的状态，也就是热平衡的状态。相反的过程是不可能的，即这个孤立的、内部各处温度都相等的物体，不可能自动回到各处温度不相同的状态。应用熵的概念，还可以把热力学第二定律表达为：一个孤立的物理系统的熵不会着时间的流逝而减少，只能增加或保持不变。当熵达到最大值时，物理系统就处于热平衡状态。
深入研究热现象的本质，就产生了统计力学。统计力学应用数学中统计分析的方法，研究大量粒子的平均行为。统计力学根据物质的微观组成和相互作用，研究由大量粒子组成的宏观物体的性质和行为的统计规律，是理论物理的一个重要分支。
非平衡统计力学所研究的问题复杂，直到20世纪中期以后才取得了比较大的进展。对于一个包含有大量粒子的宏观物理系统来说，系统处于无序状态的几率超过了处于有序状态的几率。孤立物理系统总是从比较有序的状态趋向比较无序的状态，在热力学中，这就相应于熵的增加。
处于平衡状态附近的非平衡系统的主要趋向是向平衡状态过渡。平衡态附近的主要非平衡过程是弛豫、输运和涨落，这方面的理论逐步发展，已趋于成熟。近20～30年来人们对于远离平衡态的物理系统，如耗散结构等进行了广泛的研究，取得了很大的进展，但还有很多问题等待解决。
在一定时期内，人们对客观世界的认识总是有局限性的，认识到的只是相对的真理，经典力学和以经典力学为基础的经典统计力学也是这样。经典力学应用于原子、分子以及宏观物体的微观结构时，其局限性就显示出来，因而发展了量子力学。与之相应，经典统计力学也发展成为以量子力学为基础的量子统计力学。

经典电磁学、经典电动力学
经典电磁学是研究宏观电磁现象和客观物体的电磁性质的学科。人们很早就接触到电和磁的现象，并知道磁棒有南北两极。在18世纪，发现电荷有两种：正电荷和负电荷。不论是电荷还是磁极都是同性相斥，异性相吸，作用力的方向在电荷之间或磁极之间的连接线上，力的大小和它们之间的距离的平方成反比。在这两点上和万有引力很相似。18世纪末发现电荷能够流动，这就是电流。但长期没有发现电和磁之间的联系。
19世纪前期，奥斯特发现电流可以使小磁针偏转。而后安培发现作用力的方向和电流的方向，以及磁针到通过电流的导线的垂直线方向相互垂直。不久之后，法拉第又发现，当磁棒插入导线圈时，导线圈中就产生电流。这些实验表明，在电和磁之间存在着密切的联系。
在电和磁之间的联系被发现以后，人们认识到电磁力的性质在一些方面同万有引力相似，另一些方面却又有差别。为此法拉第引进了力线的概念，认为电流产生围绕着导线的磁力线，电荷向各个方向产生电力线，并在此基础上产生了电磁场的概念。
现在人们认识到，电磁场是物质存在的一种特殊形式。电荷在其周围产生电场，这个电场又以力作用于其他电荷。磁体和电流在其周围产生磁场，而这个磁场又以力作用于其他磁体和内部有电流的物体。电磁场也具有能量和动量，是传递电磁力的媒介，它弥漫于整个空间。
19世纪下半叶，麦克斯韦总结了宏观电磁现象的规律，并引进位移电流的概念。这个概念的核心思想是：变化着的电场能产生磁场；变化着的磁场也能产生电场。在此基础上他提出了一组偏微分方程来表达电磁现象的基本规律。这套方程称为麦克斯韦方程组，是经典电磁学的基本方程。麦克斯韦的电磁理论预言了电磁波的存在，其传播速度等于光速，这一预言后来为赫兹的实验所证实。于是人们认识到麦克斯韦的电磁理论正确地反映了宏观电磁现象的规律，肯定了光也是一种电磁波。
由于电磁场能够以力作用于带电粒子，一个运动中的带电粒子既受到电场的力，也受到磁场的力，洛伦兹把运动电荷所受到的电磁场的作用力归结为一个公式，人们就称这个力为洛伦茨力。描述电磁场基本规律的麦克斯韦方程组和洛伦茨力就构成了经典电动力学的基础。
事实上，发电机无非是利用电动力学的规律，将机械能转化为电磁能：电动机无非是利用电动力学的规律将电磁能转化为机械能。电报、电话、无线电、电灯也无一不是经典电磁学和经典电动力学发展的产物。经典电动力学对生产力的发展起着重要的推动作用，从而对社会产生普遍而重要的影响。
光学和电磁波
光学研究光的性质及其和物质的各种相互作用，光是电磁波。虽然可见光的波长范围在电磁波中只占很窄的一个波段，但是早在人们认识到光是电磁波以前，人们就对光进行了研究。
17世纪对光的本质提出了两种假说：一种假说认为光是由许多微粒组成的；另一种假说认为光是一种波动。19世纪在实验上确定了光有波的独具的干涉现象，以后的实验证明光是电磁波。20世纪初又发现光具有粒子性，人们在深入入研究微观世界后，才认识到光具有波粒二象性。
光可以为物质所发射、吸收、反射、折射和衍射。当所研究的物体或空间的大小远大于光波的波长时，光可以当作沿直线进行的光线来处理；但当研究深入到现象细节，其空间范围和光波波长差不多大小的时候，就必须要考虑光的波动性。而研究光和微观粒子的相互作用时，还要考虑光的粒子性。
光学方法是研究大至天体、小至微生物以至分子、原子结构的非常有效的方法。利用光的干涉效应可以进行非常精密的测量。物质所放出来的光携带着关于物质内部结构的重要信息，例如：原子所放出来原子光谱的就和原子结构密切相关。
近年来利用受激辐射机制所产生的激光能够达到非常大的功率，且光束的张角非常小，其电场强度甚至可以超过原子内部的电场强度。利用激光已经开辟了非线性光学等重要研究方向，激光在工业技术和医学中已经有了很多重要的应用。
现在用人工方法产生的电磁波的波长，长的已经达几千米，短的不到一百万亿分之一厘米，覆盖了近20个数量级的波段。电磁波传播的速度大，波段又如此宽广已成为传递信息的非常有力的工具。
在经典电磁学的建立与发展过程中，形成了电磁场的概念。在物理学其后的发展中，场成了非常基本、非常普遍的概念。在现代物理学中，场的概念已经远远超出了电磁学的范围，成为物质的一种基本的、普遍的存在形式。
狭义相对论和相对论力学
在经典力学取得很大成功以后，人们习惯于将一切现象都归结为由机械运动所引起的。在电磁场概念提出以后，人们假设存在一种名叫“以太”的媒质，它弥漫于整个宇宙，渗透到所有的物体中，绝对静止不动，没有质量，对物体的运动不产生任何阻力，也不受万有引力的影响。可以将以太作为一个绝对静止的参照系，因此相对于以太作匀速运动的参照系都是惯性参照系。

近代物理知识总结
一、黑体辐射（了解）与能量子
1.一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，叫热辐射。
2.黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体叫黑体。
3．黑体辐射的实验规律
①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．
②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．
a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．
b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．
4．★★★ 普朗克能量子：带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．
爱因斯坦光子说：空间传播的光本身就是一份一份的，每一份能量子

叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν。
二、光电效应规律
(1)每种金属都有一个极限频率．
(2) 光电流的强度与入射光的强度成正比．
(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．
(4) 光子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光的频率增大而增大．
理解：（1）光照强度（单色光） 光子数 光电子数 饱和光电流
（2）光子频率ν 光子能量 ε＝hν
爱因斯坦光电效应方程（密立根验证） Ek＝hν－W0
遏制电压 Uce=Ek
三、光的波粒二象性与物质波
1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．光电效应（光子有能量）康普顿效应（光子有动量和能量）说明光具有粒子性．
光的本性：光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．
2．光波是概率波．大量的、频率低的粒子波动性明显（注意有粒子性，只是不明显）
3. 德布罗意物质波（电子衍射证实）:任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量. ()
原子结构
1.英国物理学家汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，判定其为电子，并求出了电子的比荷。密立根通过油滴实验测出了电子电荷，并发现电荷是量子化的。

2．卢瑟福α粒子散射实验：说明原子具有核式结构。
绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来。．
3．卢瑟福提出原子核式结构模型
二、玻尔原子结构假说（是科学假说、类似还有安培分子电流假说）
1．定态（能量量子化）2．轨道量子化3．跃迁条件：
4．氢原子的能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量

5. 对原子跃迁和电离理解：
跃迁：原子从低能级（高能级）E初向高能级（低能级）E末跃迁，只吸收（辐射）hν＝E末－E初的能级差能量光子．可以吸收EkE末－E初的能级差能量的电子。
基态电离：基态的氢原子吸收大于等于13.6eV能量的光子或电子后使氢原子电离。
6.一个处于量子数为n的激发态的氢原子，最多可以辐射n-1中不同频率的光子，一群处于量子数为n的激发态的氢原子，最多可以辐射种不同频率的光子。
7.氢原子的能量(类比天体模型)：E总=EK+EP，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大．
8.波尔模型的局限：成功之处为将量子观点引入原子领域，提出定态和跃迁。不足之处为保留了经典粒子的观念，仍把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。
原子核部分
1.法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核还具有复杂的结构．
居里夫妇发现放射性元素钋（Po）和镭(Ra)。
2．原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子．
X元素原子核的符号为X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．
种类
组成
电荷量
质量
贯穿本领
电离
α射线

2e
4mp
最弱
很强
β射线

－e

较强
较弱
γ射线
光子（电磁波）
0
静止质量为零
最强
很弱
3.原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．
α衰变： X→Y＋He α衰变的实质：2H＋2n→He
β衰变： X→Y＋e β衰变的实质：1

n → 0

e+1

H
γ射线是α或β衰变后产生的新核能级跃迁辐射出来。
4．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．
①半衰期概念适用于大量核衰变（少数个别的核衰变时，谈半衰期无意义）
②半衰期由核的性质来决定，与该元素的物理性质（状态、压强、温度、密度等）
化学性质或存在形式均无关
③N=N0（1／2）t／τ ，m=m0（1／2）t／τ ， I=I0（1／2）t／τ
I——单位时间内衰变的次数 ，τ——半衰期
N0、m0、I0为最初量，N、m、I为t时间后剩下未衰变量
衰变次数的方法：先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再确定β衰变的次数
5．核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能克服库仑力而紧密地结合在一起，这种力称为核力．其特点为：
(1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多．
(2)核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内．
(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．
6．原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量，叫原子核的结合能．结合能与核子数之比称比结合能，比结合能越大，原子核中核子结合越牢固，原子核越稳定
7．质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损．
8.中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳当。
9．爱因斯坦质能方程为E=mc2，若核反应中的质量亏损为Δm，释放的核能ΔE=Δm c2.
10．重核裂变和轻核聚变过程中都有质量亏损，释放出核能。
11．慢化剂：石墨、重水、轻水（普通水）。镉棒（控制棒）控制链式反应的速度。
12.氢弹、太阳内部发生的是热核反应（聚变）。原子弹、核电站等（重核裂变）
13放射性同位素及其应用和防护
(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；
(2)烟雾报警器的使用——利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子浓度；
(3)农业应用—— γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等；
(4)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质．

一、光的粒子性
1、光电效应
（1）光电效应：在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。

（2）光电效应的实验规律：
装置：

①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。
③大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少），与入射光强度成正比。
④ 金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9秒。
2、波动说在光电效应上遇到的困难
波动说认为：光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。所以波动说对解释上述实验规律中的①②④条都遇到困难
3、光子说
（1）量子论：1900年德国物理学家普郎克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量E=hv
（2）光子论：1905年受因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。
即：E=hv ，其中h为普郎克恒量 h=6.63×10－34J·s
（3）光电效应方程 Ek=hv-W
4、光子论对光电效应的解释
金属中的自由电子，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能越大，飞出时最大初功能也越大。
二、波粒二象性
1、光的干涉和衍射现象，说明光具有波动性，光电效应，说明光具有粒子性，所以光具有波粒二象性。
2、个别粒子显示出粒子性，大量光子显示出波动性，频率越低波动性越显著，频率越高粒子性越显著
3、光的波动性和粒子性与经典波和经典粒子的概念不同
（1）光波是几率波，明条纹是光子到达几率较大，暗条纹是光子达几率较小，这与经典波的振动叠加原理有所不同
（2）光的粒了性是指光的能量不连续性，能量是一份一份的光子，没有一定的形状，也不占有一定空间，这与经典粒子概念有所不同
原子和原子核
一、原子结构：
1、电子的发现和汤姆生的原子模型：
（1）电子的发现：
1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子。
电子的发现表明：原子存在精细结构，还可以再分，从而打破了原子不可再分的观念。
（2）汤姆生的原子模型：

1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。
2、粒子散射实验和原子核结构模型
（1）粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革托马斯顿完成.
①装置：
② 现象：
a. 绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。
b. 有少数粒子发生较大角度的偏转
c. 有极少数粒子的偏转角超过了90度，有的几乎达到180度，即被反向弹回。
（2）原子的核式结构模型：
由于粒子的质量是电子质量的七千多倍，所以电子不会使粒子运动方向发生明显的改变，只有原子中的正电荷才有可能对粒子的运动产生明显的影响。如果正电荷在原子中的分布，像汤姆生模型那模均匀分布，穿过金箔的粒了所受正电荷的作用力在各方向平衡，粒了运动将不发生明显改变。散射实验现象证明，原子中正电荷不是均匀分布在原子中的。
1911年，卢瑟福通过对粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。
原子核半径小于10-14m，原子轨道半径约10-10m。
3、玻尔的原子模型
（1）原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾（两方面）
a. 电子绕核作圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷，要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾。
b. 电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应等于电子绕核旋转的频率，随着旋转轨道的连续变小，电子辐射的电磁波的频率也应是连续变化，因此按照这种推理原子光谱应是连续光谱，这种原子光谱是线状光谱事实相矛盾。
（2）玻尔理论
上述两个矛盾说明，经典电磁理论已不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设：
①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。
②跃迁假设：原子从一个定态（设能量为E2）跃迁到另一定态（设能量为E1）时，它辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 hv=E2-E1
③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。原子的能量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。即轨道半径跟电子动量mv的乘积等于h/2的整数倍，即：轨道半径跟电了动量mv的乘积等于h/的整数倍，即n为正整数，称量数数
（3）玻尔的氢子模型：
①氢原子的能级公式和轨道半径公式：玻尔在三条假设基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径，以及电子在各条轨道上运行时原子的能量，（包括电子的动能和原子的热能。）
氢原子中电子在第几条可能轨道上运动时，氢原子的能量En，和电子轨道半径rn分别为：
其中E1、r1为离核最近的第一条轨道（即n=1）的氢原子能量和轨道半径。即：E1=－13.6ev, r1=0.53×10-10m(以电子距原子核无穷远时电势能为零计算)
②氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫氢原子的能级。按能量的大小用图开像的表示出来即能级图。

其中n=1的定态称为基态。n=2以上的定态，称为激发态。
二、原子核
1、天然放射现象
（1）天然放射现象的发现：1896年法国物理学，贝克勒耳发现铀或铀矿石能放射出某种人眼看不见的射线。这种射线可穿透黑纸而使照相底片感光。
放射性：物质能发射出上述射线的性质称放射性
放射性元素：具有放射性的元素称放射性元素
天然放射现象：某种元素白发地放射射线的现象，叫天然放射现象
天然放射现象：表明原子核存在精细结构，是可以再分的

高中近代物理知识点，这个一般是不会考的，物理学史都是不太会考的。

近代物理知识总结
一、黑体辐射（了解）与能量子
1.一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，叫热辐射。
2.黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体叫黑体。
3．黑体辐射的实验规律
①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．
②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．
a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．
b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．
4．★★★ 普朗克能量子：带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．
爱因斯坦光子说：空间传播的光本身就是一份一份的，每一份能量子

叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν。
二、光电效应规律
(1)每种金属都有一个极限频率．
(2) 光电流的强度与入射光的强度成正比．
(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．
(4) 光子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光的频率增大而增大．
理解：（1）光照强度（单色光） 光子数 光电子数 饱和光电流
（2）光子频率ν 光子能量 ε＝hν
爱因斯坦光电效应方程（密立根验证） Ek＝hν－W0
遏制电压 Uce=Ek
三、光的波粒二象性与物质波
1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．光电效应（光子有能量）康普顿效应（光子有动量和能量）说明光具有粒子性．
光的本性：光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．
2．光波是概率波．大量的、频率低的粒子波动性明显（注意有粒子性，只是不明显）
3. 德布罗意物质波（电子衍射证实）:任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量. ()
原子结构
1.英国物理学家汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，判定其为电子，并求出了电子的比荷。密立根通过油滴实验测出了电子电荷，并发现电荷是量子化的。

2．卢瑟福α粒子散射实验：说明原子具有核式结构。
绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来。．
3．卢瑟福提出原子核式结构模型
二、玻尔原子结构假说（是科学假说、类似还有安培分子电流假说）
1．定态（能量量子化）2．轨道量子化3．跃迁条件：
4．氢原子的能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量

5. 对原子跃迁和电离理解：
跃迁：原子从低能级（高能级）E初向高能级（低能级）E末跃迁，只吸收（辐射）hν＝E末－E初的能级差能量光子．可以吸收EkE末－E初的能级差能量的电子。
基态电离：基态的氢原子吸收大于等于13.6eV能量的光子或电子后使氢原子电离。
6.一个处于量子数为n的激发态的氢原子，最多可以辐射n-1中不同频率的光子，一群处于量子数为n的激发态的氢原子，最多可以辐射种不同频率的光子。
7.氢原子的能量(类比天体模型)：E总=EK+EP，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大．
8.波尔模型的局限：成功之处为将量子观点引入原子领域，提出定态和跃迁。不足之处为保留了经典粒子的观念，仍把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。
原子核部分
1.法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核还具有复杂的结构．
居里夫妇发现放射性元素钋（Po）和镭(Ra)。
2．原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子．
X元素原子核的符号为X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．
种类
组成
电荷量
质量
贯穿本领
电离
α射线

2e
4mp
最弱
很强
β射线

－e

较强
较弱
γ射线
光子（电磁波）
0
静止质量为零
最强
很弱
3.原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．
α衰变： X→Y＋He α衰变的实质：2H＋2n→He
β衰变： X→Y＋e β衰变的实质：1

n → 0

e+1

H
γ射线是α或β衰变后产生的新核能级跃迁辐射出来。
4．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．
①半衰期概念适用于大量核衰变（少数个别的核衰变时，谈半衰期无意义）
②半衰期由核的性质来决定，与该元素的物理性质（状态、压强、温度、密度等）
化学性质或存在形式均无关
③N=N0（1／2）t／τ ，m=m0（1／2）t／τ ， I=I0（1／2）t／τ
I——单位时间内衰变的次数 ，τ——半衰期
N0、m0、I0为最初量，N、m、I为t时间后剩下未衰变量
衰变次数的方法：先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再确定β衰变的次数
5．核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能克服库仑力而紧密地结合在一起，这种力称为核力．其特点为：
(1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多．
(2)核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内．
(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．
6．原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量，叫原子核的结合能．结合能与核子数之比称比结合能，比结合能越大，原子核中核子结合越牢固，原子核越稳定
7．质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损．
8.中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳当。
9．爱因斯坦质能方程为E=mc2，若核反应中的质量亏损为Δm，释放的核能ΔE=Δm c2.
10．重核裂变和轻核聚变过程中都有质量亏损，释放出核能。
11．慢化剂：石墨、重水、轻水（普通水）。镉棒（控制棒）控制链式反应的速度。
12.氢弹、太阳内部发生的是热核反应（聚变）。原子弹、核电站等（重核裂变）
13放射性同位素及其应用和防护
(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；
(2)烟雾报警器的使用——利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子浓度；
(3)农业应用—— γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等；
(4)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质．

力是物体间的相互作用

1.力的国际单位是牛顿，用N表示；

2.力的图示：用一条带箭头的有向线段表示力的大小、方向、作用点；

3.力的示意图：用一个带箭头的线段表示力的方向；

4.力按照性质可分为：重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力等等；

重力：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力；

a.重力不是万有引力而是万有引力的一个分力；

b.重力的方向总是竖直向下的（垂直于水平面向下）

c.测量重力的仪器是弹簧秤；

d.重心是物体各部分受到重力的等效作用点，只有具有规则几何外形、质量分布均匀的物体其重心才是其几何中心；

弹力：发生形变的物体为了恢复形变而对跟它接触的物体产生的作用力；

a.产生弹力的条件：二物体接触、且有形变；施力物体发生形变产生弹力；

b.弹力包括：支持力、压力、推力、拉力等等；

c.支持力（压力）的方向总是垂直于接触面并指向被支持或被压的物体；拉力的方向总是沿着绳子的收缩方向；

d.在弹性限度内弹力跟形变量成正比；F=Kx

摩擦力：两个相互接触的物体发生相对运动或相对运动趋势时，受到阻碍物体相对运动的力，叫摩擦力；

a.产生磨擦力的条件：物体接触、表面粗糙、有挤压、有相对运动或相对运动趋势；有弹力不一定有摩擦力，但有摩擦力二物间就一定有弹力；

b.摩擦力的方向和物体相对运动（或相对运动趋势）方向相反；

c.滑动摩擦力的大小F滑=μFN压力的大小不一定等于物体的重力；

d.静摩擦力的大小等于使物体发生相对运动趋势的外力；

合力、分力：如果物体受到几个力的作用效果和一个力的作用效果相同，则这个力叫那几个力的合力，那几个力叫这个力的分力；

a.合力与分力的作用效果相同；

b.合力与分力之间遵守平行四边形定则：用两条表示力的线段为临边作平行四边形，则这两边所夹的对角线就表示二力的合力；

c.合力大于或等于二分力之差，小于或等于二分力之和；

d.分解力时，通常把力按其作用效果进行分解；或把力沿物体运动（或运动趋势）方向、及其垂直方向进行分解；（力的正交分解法）；

矢量

矢量：既有大小又有方向的物理量（如：力、位移、速度、加速度、动量、冲量）

标量：只有大小没有方向的物力量（如：时间、速率、功、功率、路程、电流、磁通量、能量）

直线运动

物体处于平衡状态（静止、匀速直线运动状态）的条件：物体所受合外力等于零；

(1)在三个共点力作用下的物体处于平衡状态者任意两个力的合力与第三个力等大反向；

(2)在N个共点力作用下物体处于`平衡状态，则任意第N个力与（N-1）个力的合力等大反向；

(3)处于平衡状态的物体在任意两个相互垂直方向的合力为零；

机械运动

机械运动

机械运动：一物体相对其它物体的位置变化。

1.参考系：为研究物体运动假定不动的物体；又名参照物（参照物不一定静止）；

2.质点：只考虑物体的质量、不考虑其大小、形状的物体；

(1)质点是一理想化模型；

(2)把物体视为质点的条件：物体的形状、大小相对所研究对象小的可忽略不计时；

如：研究地球绕太阳运动，火车从北京到上海；

3.时刻、时间间隔：在表示时间的数轴上，时刻是一点、时间间隔是一线段；

例：5点正、9点、7点30是时刻，45分钟、3小时是时间间隔；

4.位移：从起点到终点的有相线段，位移是矢量，用有相线段表示；路程：描述质点运动轨迹的曲线；