近代物理與高新技術(shù)物理基礎(chǔ)

前言

　　開(kāi)設(shè)“近代物理與高新技術(shù)物理基礎(chǔ)”課，并編寫(xiě)相應(yīng)的教材，是工科物理教學(xué)改革的一種新嘗試?！　∥锢韺W(xué)是技術(shù)的基礎(chǔ)。沒(méi)有熱學(xué)、熱力學(xué)的研究就不會(huì)有以蒸汽機(jī)的發(fā)明和廣泛應(yīng)用為標(biāo)志的第一次工業(yè)革命；沒(méi)有電磁學(xué)的研究和電磁理論的建立，就不會(huì)有今天的工業(yè)電氣化和現(xiàn)代的無(wú)線電通信；沒(méi)有20世紀(jì)以來(lái)以相對(duì)論和量子力學(xué)作為理論基礎(chǔ)的近代物理學(xué)的巨大進(jìn)展，就不會(huì)有今天的微型計(jì)算機(jī)、激光和光通信、核能、納米科學(xué)和技術(shù)等各種各樣的高新技術(shù)。為了培養(yǎng)面向21世紀(jì)的、能參與國(guó)際上高新技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的工程技術(shù)人才，使他們不僅能掌握新技術(shù)、應(yīng)用新技術(shù)，還能發(fā)展新技術(shù)、創(chuàng)造新技術(shù)，就必須加強(qiáng)工科院校學(xué)生的物理基礎(chǔ)，特別是近代物理和正在發(fā)展中的高新技術(shù)的物理基礎(chǔ)。為此，我們?cè)诠た聘飨档膶W(xué)生學(xué)完共同的“大學(xué)物理”之后，設(shè)置了“近代物理與高新技術(shù)物理基礎(chǔ)”這門(mén)課，作為普通物理第三學(xué)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容。這門(mén)課對(duì)一部分系的學(xué)生為必修，對(duì)其他系為選修?！　”緯?shū)分為近代物理和高新技術(shù)物理基礎(chǔ)上下篇。在“大學(xué)物理”中，學(xué)生已學(xué)過(guò)一些近代物理的基礎(chǔ)知識(shí)，如狹義相對(duì)論、量子力學(xué)的初步知識(shí)等，對(duì)這些已經(jīng)講過(guò)的部分，本書(shū)上篇中不再重復(fù)，而把重點(diǎn)放在原子分子、原子核和粒子、廣義相對(duì)論和天體以及混沌的基本知識(shí)上。當(dāng)今科學(xué)的發(fā)展已使許多學(xué)科，如化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)等，進(jìn)入到原子分子這個(gè)層次，而核能的開(kāi)發(fā)和核技術(shù)的廣泛應(yīng)用也要求學(xué)生具有一定的核物理基礎(chǔ)知識(shí)，本教材在講述這些問(wèn)題的時(shí)候，力圖應(yīng)用學(xué)生已學(xué)過(guò)的量子力學(xué)的概念來(lái)定性說(shuō)明原子、分子和原子核的結(jié)構(gòu)與特性，盡量少用一般教材常用的半經(jīng)典矢量模型的方法，這不僅有助于學(xué)生建立正確的概念，也能使學(xué)生學(xué)過(guò)的量子力學(xué)初步知識(shí)得到鞏固和深化。粒子物理和天體物理是當(dāng)前物理學(xué)研究的重要前沿，廣義相對(duì)論和混沌則分別涉及正確的時(shí)空觀和迅速發(fā)展的非線性科學(xué)的某些基本特征，過(guò)去在普通物理特別是工科物理的教學(xué)中很少涉及這些內(nèi)容，在本教材中則用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)工具，在普通物理的層次上對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行講解和介紹，這也是使“物理前沿普物化”的一種嘗試。

內(nèi)容概要

本書(shū)分為近代物理和高新技術(shù)物理基礎(chǔ)上下篇，上篇講述原子、分子、原子核和粒子物理外，還在普通物理的層次上講述了廣義相對(duì)論和混沌；下篇講述固體物理和新材料、近代光學(xué)和信息處理、新能源等和高新技術(shù)密切相關(guān)的物理內(nèi)容。

書(shū)籍目錄

上篇 近代物理
第1章 原子結(jié)構(gòu)
第2章 分子結(jié)構(gòu)
第3章 原子核和粒子
第4章 廣義相對(duì)論和宇宙學(xué)
第5章 混沌——決定性的混亂
下篇 高新技術(shù)物理基礎(chǔ)
第6章 固體物理和新材料
第7章 近代光學(xué)和信息處理
第8章 新能源
第9章 紅外輻射與遙感
第10章 超聲與超聲技術(shù)
第11章 近代物理分析技術(shù)
結(jié)束語(yǔ)——總結(jié)和啟示
附錄I 基本的物理常數(shù)
附錄II 諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者及得獎(jiǎng)項(xiàng)目

章節(jié)摘錄

　　3．1．6核力　　原子核是質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子都帶正電，它們之間要互相排斥，為什么這些核子不散開(kāi)來(lái)反而能結(jié)合成非常緊密的原子核呢？這是因?yàn)槌速|(zhì)子之間有靜電排斥力外，在質(zhì)子與質(zhì)子、質(zhì)子與中子以及中子與中子之間還存在一種很強(qiáng)的吸引力，叫做核力，它比質(zhì)子間的靜電排斥力要強(qiáng)得多。正是依靠核力的強(qiáng)烈吸引作用才使核子結(jié)合成為一個(gè)緊密的整體——原子核。原子核的質(zhì)量、大小、結(jié)合能等很多性質(zhì)都和核力有關(guān)?！　『肆Φ男再|(zhì)是核物理研究的基本問(wèn)題之一。人們通過(guò)對(duì)核的基本性質(zhì)特別是氘核（最簡(jiǎn)單的二核子體系）性質(zhì)的分析，可以了解核力的一些特性。更主要的則是通過(guò)核子一核子散射實(shí)驗(yàn)來(lái)研究核力。但是到目前為止，我們對(duì)核力的了解仍然不能像對(duì)電磁力和萬(wàn)有引力那樣，有一個(gè)基本的理論和簡(jiǎn)潔的公式。盡管這樣，從大量的實(shí)驗(yàn)和理論分析中，我們還是對(duì)核力的性質(zhì)有了一些基本的了解，它的主要特性可歸納如下?！　。?）強(qiáng)作用　　由原子核的結(jié)合能和核子一核子散射實(shí)驗(yàn)知道，核力是一種強(qiáng)相互作用力，其作用強(qiáng)度大約比電磁力大兩個(gè)數(shù)量級(jí)。　?。?）短程性　　核力是一種近距離強(qiáng)作用力，只有當(dāng)兩個(gè)核子的距離小到約10^-16m時(shí)才會(huì)有核力作用，只要出現(xiàn)核力，作用就很強(qiáng)，相隔較遠(yuǎn)時(shí)就沒(méi)有核力作用。這和靜電作用力的性質(zhì)很不相同。

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