现代物理学基础的思考之七热学与光学问题思考.doc

现代物理学基础的思考之七：热学与光学问题思考 目录 第一章：热学问题的讨论 1、经典物理学对于温度的定义 2、现代物理学对于温度认识的发展 3、温度与引力关系浅析 4、热的本质的思考 第二章：光子的静止质量问题 1.光子的静止质量问题的由来 2、光子的静止质量在物理学中的重要意义 3.测量光子静止质量的方法 第三章：光的电磁本质 把光子运动质量视为惯性质量的困难 光的电磁本质 光的电磁本质的实验基础 光的电磁本质的意义 光子与电子的比较 场强叠加原理的解释 光的偏振 磁光效应 9、 光的干涉与衍射 10、 广义相对论红移危机的解决 第四章:光速不变性原理 1、真空光速不变性原理的解释 2、非惯性系中的真空光速不变性原理 3、真空光速不变性原理与相对性原理的关系 4、根据真空光速不变原理推导多普勒效应公式 5、群速度与相速度 6、“玻色-爱因斯坦”凝聚态简介 第五章 ：关于超光速的争论 1、关于超光速的争论 2、“超光速”的定义 3、超光速对于宇宙探索的意义 4、量子力学中的超光速现象 5、超光速与狭义相对论的关系 6、快子理论简介 7、“超光速”的实例分析 8、中微子的“超光速” 热学问题 经典物理学对于温度的定义 现代物理学认为温度是表示物体冷热程度与体系粒子平均动能近似成正比，就是体系粒子平均动能的宏观表现 宏观物体是由大量的微粒──分子或原子组成的.一切物质（气体、液体和固体）的分子都在做永不停息的无规则运动.就每个分子来说，它的具体运动过程具有很大的偶然性，但从总体上看，大量分子的运动却遵循统计平均规律.理想气体分子的平均平动动能为 　　 每个分子平均平动动能只与温度有关，与气体的种类无关. 说明：(1) 温度是大量分子热运动平均平动动能的度量.它反映了宏观量T 与微观量ε的统计平均值之间的关系. (2) 温度是统计概念，是大量分子热运动的集体表现. 对于单个或少数分子来说，温度的概念就失去了意义. （3）温度是某一系统的宏观性质，它决定了该系统与其它系统处于热平衡，一切彼此处于热平衡的系统有相同的温度. 分子的无规则运动叫做分子的热运动.对气体分子来说，根据分子热运动规律，采取统计平均的方法，可以导出热力学温度T与气体分子运动的平均平动动能的关系为：,式中为分子的平均平动动能，k＝1．380662×10－23JK－1，为玻尔兹曼常数.上式说明气体分子的平均平动动能只与温度有关，并与热力学温度成正比.它揭示了宏观量T与微观量之间的关系.从宏观上看，温度表示物质的冷热程度，从微观上看，温度是表征大量气体分子的平均平动动能的平均值的物理量.这表明温度标志着物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度，温度越高，就说明物体内部分子热运动越剧烈. 在海洋深处，液体的压强比较大，分子的平均动能比海平面高出一些，但是温度反倒低一些，当然需要考虑到太阳的照射因素. 2、现代物理学对于温度认识的发展 普朗克希望通过分析热辐射，能够解开热学和电磁学之间联系的奥秘.他想通过自己的研究，将物理学中这两个领域彼此不相矛盾地统一起来. 温度的实质就是使物质产生振动，这种振动是原子、粒子层次的，而不是物体的物理振动.这种振动，与出现声音的物理振动是不同的.温度越高，粒子的振动频率就越大.当振动的频率达到一定的数值时，能破坏粒子内部的微粒的聚合力.这时根据温度的高低，会产生聚合和裂变两种状况：当温度达到摄氏三千多万度时，高温产生的极高的振动频率破坏了元素粒子内部结构的聚合力，使粒子重新组合.核聚变反应开始，恒星内部将由氢元素开始，依次从较轻元素氢聚合成较重元素，直到铁元素的出现.如果温度继续升高，比如，达到了超新星爆炸的温度，同样道理，元素又会重新合成，生成了铁元素以上的自然界里存在的所有重元素，比如，金、铀、锕等.如果温度继续升高，则物极必反，事物的发展程序走向反面. 笔者认为现代物理学对于温度的认识已经突破经典物理学的限制，在没有实物粒子的真空也有温度的概念，而是通过光谱定义，波长与温度成反比. 3、温度与引力关系浅析 （1）现代物理学对于引力与温度关系的认识 在重力场中的三维空间中,介质在xyz 方向上温度均为常数,即终极态均温.如郎道、吉布斯、王竹溪的热力学著作中均有专门介绍,他们都是利用能量判据导出了在重力场中温度是到处一