ch9 近代物理的特质.ppt

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ch9 近代物理的特质

CH9 近代物理的特質 9-1 古典物理到近代物理 古典物理(1900年前) 十九世紀末,物理學家克耳文認為物理學已發展完善,以後所需做的僅是增加小數點後的準確度而已。 近代物理(1900年後) 古典物理無法解釋的新實驗 黑體輻射、光電效應、康卜吞散射 原子模型、原子光譜等 質點力學與電磁學轉換律、絕對座標系、光速恆定等 近代物理兩大基石 相對論:高速運動或極大質量修正 量子力學:微觀粒子修正 CH9 近代物理的特質 9-2 形而上定義到操作型定義 時間與空間 牛頓力學 絕對空間 絕對時間 馬克士威 電磁波理論 愛因斯坦 相對論(時空) 形而上與操作型定義 形而上定義 將時間視為是唯一的絕對時間,這種沿襲傳統的習慣性,不需經實驗來定義時間概念的方法,可稱為對時間的形而上定義。 操作型定義 以確切的測量觀點,來解釋和定義時間間距的方法,稱為對時間的操作型定義。 CH9 近代物理的特質 9-3 連續性到量子化 黑體輻射 黑體:在任何溫度下,能吸收任何投射於其上頻率電磁波,加熱時也能輻射任何頻率電磁波。 克耳文將黑體輻射問題稱為「物理晴空的一朵烏雲」 量子論 量子論:1900年,德國人卜朗克(Planck)提出能量應該是由許多微小單位構成,每一個能量單位即稱為「能量量子energy quantum」 任何形式的輻射能,從一個數值變成另一個數值時,其過程是不連續的,而是由許多微小變化所累積而成。 波耳軌道量子化、量子躍遷解釋建立原子模型 愛因斯坦光量子解釋光電效應 CH9 近代物理的特質 9-4 精確性到不確定性 不確定性原理 測不準原理(uncertainty principle) 1926年,德國人海森堡(Heisenberg)提出任何觀測行為必會改變被測物體的狀態,而有某種不準度存在。 測不準並不是微觀世界的特殊結果,它適用於任何尺度觀測,只是在巨觀下,不準度非常微小,以至於沒有任何實質意義。 同時精確的測定位置和速度是不可能的! CH9 近代物理的特質 9-5 決定性到機率性 決定性與機率性 因果律(causality)與決定論 古典物理中,我們假如了解某個因的本質,則我們必可精確的預測其結果,例如只要知道物體初始狀態,由運動定律便可預知物體在任何時刻的狀態,我們稱此觀點為決定論。 機率性 因為測不準原理的限制,微觀世界中相同的因可能得到不同的果,但即使有些為能絕對被確認描述的現象,量子物理仍可準確地說出其出現「機會」的大小。 結論 古典物理與近代物理變化 物體位置與動量不能同時被精確的測量 * 物體位置與動量不能同時被精確的測量 *

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