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大学普通物理总结适合理科较浅
第一章绪论
⏹一、学习本门课的目的
⏹1、掌握与心理学有关的人的某些生理部分的物理机制
⏹2、借鉴物理学的一些研究方法来进行心理学研究
⏹3、了解物理学的发展动态,拓展知识面,来推动心理学的发展
1、古代物理学的发展
物理学基本上还处在对现象的描述、经验的简单总结和思辨性的猜测阶段,实验的巨大作用还没有被充分认识到。
⏹在西方,古巴比伦人曾用“日晷”和水钟计时,还发明了梁式天平;古希腊人泰勒斯最早记录了摩擦过的琥珀会吸引轻小物体,天然的磁石具有吸铁的性质;阿里斯托芬曾有过用玻璃点火熔化石蜡的记录;欧几里德曾有过用凹面镜聚集太阳光试验的记述。
⏹阿拉伯人阿勒·哈增曾做过圆柱面镜、球面镜、锥面镜的反射和折射实验,他还用一根带有五个秤盘的奇妙杠杆,测定在空气中和在水中物体的重量,发现空气也有重量和阿基米德定律在空气中同样适用,等等。
⏹古希腊阿基米德(公元前约287-前212)和托勒密(约90-168)的实验。
阿基米德对杠杆进行了实验和研究,总结出杠杆定律,即二重物平衡时所处的距离与重量成反比。
他还发明了阿基米德螺旋提水器,并用滑轮做了许多实验。
杠杆定律的发现和应用在当时引起了轰动。
阿基米德的另一个重要贡献是做了浮力实验,建立了浮力定律。
他在《论浮体》一书中指出:
“浸入液体的物体所失去的重量,就等于它排开的液体的重量。
”这也是一个从实验总结为理论的定量实验
⏹尧舜时代,我们的祖先就用“圭表”来观象授时;后又使用“日晷”,即利用日影位置的变化测量时间;至春秋时期已普遍使用“科漏”,利用水滴滴漏的方法来计时,我国在春秋时期的度量衡制已日趋完备;到了秦朝,我国的度量衡制得到了进一步的发展和统一。
⏹在力学实验方面,据《墨经》所载,墨家就研究过圆球的随遇平衡问题,已初步认识了简单几何体的重心问题。
⏹对于测定固体比重的方法,《考工记》中就记载了用水浮法来进行定性的估测。
对于液体比重的测定,最迟到东汉就已测出“水一升重十三辆”(《后汉书礼仪志》)。
原始的液体比重计早在唐代《西阳杂俎》中就有记载:
莲子放在水中一定下沉,放在制盐用的咸卤中则能浮着。
到元代陈椿(《熬波图咏》)把莲子放在4种浓度不同的卤水中浸泡,形成4种比重不同的莲子,然后将
⏹它们同时放入同一种卤水中,视其浮起来的数目多少来推断卤水比重的大小。
这与现代的浮子式比重计原理基本相同。
⏹《考工记》中“舆人为车”就记载了水平仪的雏形。
到了北魏,水平仪已被配置在较精密的仪器上,如用铁铸成的浑天仪底板上设有“十字水平”,以校准仪器水平。
对于浮力的认识,《墨经》中已指出物体所受的浮力是因为水被物体排开的缘故。
晋代的《苻子》就已记载了利用水浮法称重的实例。
《宋史·方技传》记载了利用浮力起重——打捞铁牛的实例。
⏹对于简单机械,早在春秋时期就已有了使用权衡——天平与杠杆的记载。
⏹《墨经》中记载了墨家实验研究杠杆原理的做法:
天平横梁的一臂加重物,另一臂必需加砝码,两者必须等重才能平衡;杠杆的提纽到重物的一臂比较短,提纽到秤锤一臂比较长,如果两边等重,秤锤一边下落。
到了周代史佚发明了杠杆和滑车的混合体——辘轳。
⏹在声学实验方面,《墨子》中就记载了(运用固体传声和气腔共振)将两种稍有不同的坛埋入地以判断地下声源
⏹的方法。
《庄子·杂篇》中就记载了当时在乐器制作后做过的很细致的共振实验。
《异苑》中曾记载了张华(232—300)改变器物的固有频率以消除共鸣的方法。
宋人沈括在《梦溪笔谈》中记载了他所设计的世界上最早的用纸人演示共振的实验。
⏹在热学方面,《考工记》中记载了利用凹球面镜对日聚焦取火。
西汉《淮南子》记载了一种利用两个重量相同而吸湿能力不同的物体来验湿的天平式验湿器,书中还记载了“艾火令鸡子飞”的关于“热气球”的实验设计。
唐代盛行的
⏹“马骑人物、旋转如飞”的走马灯,宋代的“走线流星”、“地老鼠”等“火箭”,都是利用热空气流直接推动的装置。
⏹在电磁学实验方面,早在《管子》、《吕氏春秋》、《三国志》中就有磁石能吸铁而不能吸铜等其他金属和非金属的记载。
对静电力的研究,三国时代发现“琥珀不取腐芥”。
晋人《博物志》中记载了摩擦起电。
在对磁性的进一步实验研究方面,西汉《淮南万毕术》记载了“磁石提棋”、“磁石拒棋”的磁体相吸、相斥现象,并介绍了鸡血中拌入磁粉和铁粉后晾干,以得到人造磁体的方法。
汉代王充的《论衡
⏹是应篇》记载了利用磁体指极性制造指南仪器“司南”。
北宋初年《武经总要》记载了用“地磁感应法”制作人造磁体,以及将“司南”改为“指南鱼”的方法。
沈括的《梦溪笔谈》记载了“以磁石磨针锋,则能指南”的“摩擦传磁法”,以及对“指南鱼”进行了实验改进,发现了指南针的四种支悬方法。
⏹在光学实验方面,古人曾做过大量的较系统的研究。
《墨经》中阐述了影的成因,本影、半影的生成,反射成影及影的大小的变化规律;记载了小孔成
⏹像,光的反射,平面镜、凸面镜、凹面镜反射成像以及像的大小、像的正倒与位置的实验。
《墨经》的光学(和光学实验)比欧几里德光学还早一百多年。
西汉《淮南万毕术》记载了“高悬大镜,坐见四邻”的潜望镜雏形,以及以冰来制作凸透镜用以对太阳聚焦取火。
沈括在《梦溪笔谈》中记载了研究针孔成像、凸面镜、凹面镜成像规律的实验。
⏹这里要特别提出的是,宋末元初的赵友钦在《革象新书》中记载了对光的针孔成像和照度进行的设计巧妙的大型实验研究,实验可分为五个部分。
⏹
(1)光源、小孔、像屏三者距离
⏹保持不变,孔径有大小之别,可见两个像大小一样,但浓淡(照度)不同。
⏹
(2)利用针孔成像来模拟日月蚀,并表明针孔所成之像为倒立像。
⏹(3)改变像距,研究像的大小与照度随像距而变化的规律,实验得到照度随光源的强度增加而增加,随距离的增加而减小(在西方,400年后才由德国科学家兰伯特得出照度跟距离平方成反比的规律)。
⏹(4)改变物距,实验表明物距变大,像变小变狭,但变浓。
⏹(5)改变孔的大小和形状,研究大孔成像与小孔成像的区别。
⏹赵友钦的这一大型实验可以说在世界物理学史上是首创的。
⏹综上所述,在古代物理学的发展中,中外物理学先驱者们的大量的实验工作,不管是从系统的观测和记录方面来看,还是从在人为条件下重复物理现象、确定量度标准和仪器、制造实验和观测仪器等方面来看,都可称之为物理实验。
其中阿基米德的浮力实验、托勒密的光学折射实验、赵友钦的小孔成像和照度实验等,甚至可成为卓越的物理实验。
⏹在这一时期,物理实验的特点是
(1)零星不系统;
(2)定量实验较少、定性实验较多;(3)大多数实验仅限于现象的描述或一般的解释,没有进行归纳而形成系统的
⏹理论;(4)没有用实验来检验已有的理论。
⏹由此可见,在这一时期的实验方法和实验的科学思想水平还是较低的,这就使得物理学还没有真正走上科学的道路。
⏹2、经典物理学的发展
⏹经典物理学是在16、17世纪的文艺复兴时期和科学革命中诞生的。
以伽利略为代表的一大批杰出科学家,把实验方法与物理规律的研究结合起来,对物理学的发展做出了划时代的贡献。
下面
⏹我们简单地回顾一些在经典物理发展中有重要地位的著名实验。
⏹在力学实验方面,伽利略(1564--1642)的斜面实验和落体实验,发现了运动定律和自由落体规律。
⏹17世纪中叶在碰撞的实验研究中,瓦利斯(1616—1703)、惠更斯(1629—1695)和马略特分别得出了动量守恒定律。
⏹库仑(1736—1806)的扭秤实验和摩擦实验,得到了库仑力的平方反比定律和摩擦定律。
⏹胡克(1635—1703)的弹性实验,发现了弹性的基本定律。
⏹傅科(1819—1868)的傅科摆,验证了泊松的关于地球自转引起的偏转力的理论;傅科继续用实验研究地球自转的力学问题,发明了回转仪。
⏹卡文迪许(1731—1810)用扭秤装置测定地球密度,得到了地球密度和引力常数。
引力常数是基本物理常数之一,它的数值对物理学和实际工作有重要意义。
⏹厄缶(1848—1919)用扭秤方法研究惯性质量和引力质量的等价性,得到了非常精确的结果,为引力理论的确
⏹立奠定了重要的作用,被爱因斯坦称做“为扩充相对论辩护的著名的物理事实”
⏹在热学实验方面,最基本的是量热学实验。
布莱克(1728—1799)和他的学生通过对量热学实验研究发现了热容量,提出了比热的概念,发现了热量守恒定律。
量热学实验在热学发展中起了重要的作用,它使热学走上了严格定量的道路。
⏹伦福德(1753—1814)的摩擦生热实验和戴维(1778—1829)的冰摩擦生热的实验为热的运动说提供了有力的支持,成了能量守恒与转化定律的前奏。
⏹焦耳((1818—1889)从事热功当量实验研究30多年,为热和功的相当性提供了可靠的依据,为能量守恒与转化定律得以确立奠定了牢固的实验基础。
⏹分子速度分布律是分子运动论和统计力学的重要理论基础。
1859年麦克斯韦(1831—1879)提出气体分子速度分布律后,就于1860年做了著名的气体粘滞性随压强改变的实验,对速度分布律做了间接验证。
1911年杜诺依尔设计并制成了分子束装置。
1920年后斯特恩等人用分子束实验技术对分子速度分布
⏹律进行直接验证,直到1955年才被米勒精确测定。
⏹布朗运动是分子无规则热运动的有利证据,它的研究对认识分子、分子的存在有重要意义。
1827年布朗发现了布朗运动,并对它进行了长期的实验研究。
1906年爱因斯坦提出了布朗运动理论。
佩兰(1870—1942)对布朗运动理论进行了全面的实验验证,证明了液体中分布微粒的乳浊液分布方程和布朗运动位移公式,为分子的存在提供了直接证
⏹据。
⏹在电磁学实验方面,库仑定律的发现和检验是实验的一个重要的贡献。
库仑定律是电磁学的基石,也是麦克斯韦方程的基石。
如果库仑力与距离平方反比定律有偏差,那么麦克斯韦方程就要做重大修正,光子就应有静止质量,不同频率电磁波就有不同速度,狭义相对论的光速不变原理就要被否定,等等。
从1769年起,为了证明电荷之间的作用力与距离平方反比的规律,罗比逊的转
⏹臂支架实验、卡文迪许的同心球实验、库仑的电扭秤实验和振荡电扭秤实验、麦克斯韦改进的同心球实验等,都做了精确的确定。
⏹奥斯特(1777—1851)对电流磁效应的惊人发现既证实了电与磁之间相互联系的客观存在,又发现了沿垂直方向起作用的一种旋转力。
奥斯特实验开创了电磁学的繁荣时期。
⏹安培(1775—1836)把奥斯特实验扩展为电流之间的相互作用,并提出了安培定则。
为了定量研究电流之间的相互作用,安培设计了四个极其精巧的实验,并在这些实验的基础上进行数学推演,得出了普遍的电动力公式,为电动力学奠定了理论基础。
⏹法拉第(1791—1867)对磁产生电进行了多年的实验研究,终于在1831年8月29日发现了电磁感应现象,他还对各种实验结果归纳总结,把产生感应电流的情况分为五类
(1)变化中的电流
(2)变化中的磁场(3)运动中的稳恒电流(4)运动中的磁铁(5)运动中的导线。
⏹罗兰(1848—1901)实验确证了电流的磁效应,它不但进一步明确了电与磁的联系,而且促进了洛仑兹电子论的形成,奠定了电学近代理论的基础,在电磁学发展史上具有重要意义。
⏹麦克斯韦的电磁场理论把电、磁和光三个领域综合在一起,预言了光也是一种电磁波,具有划时代的意义。
赫兹(1857—1894)通过实验发现了电磁波,并证实它的传播速度正是光速,有力地证实了麦克斯韦电磁场理论。
⏹在光学实验方面,牛顿(1642—1727)从笛卡尔的棱镜实验得到启发,又借鉴胡克和玻义耳的分光实验,成功地进行了白光的色散和复合实验。
这一实验具有重要的意义,它不仅对认识光的本性和建立颜色理论奠定了基础,而且为光谱学的发展开辟了道路。
⏹托马斯·杨(1773—1829)的双缝干涉实验为光的波动学说提供了确凿的证据。
⏹光速是基本物理常数之一,早在1676年罗默(1644—1710)在定期观测木星的卫星运动中,首先获得了光速有限的证据:
c≈2×108m/s。
1728年布拉德雷(1692—1762)根据恒星光行差算得光速为c=3.1×108m/s。
1923年迈克尔逊主持了大规模的实验,直至1927年他先后进行了5次实验,结果惊人一致,测得c=(2.99796±0.00060)×108m/s。
⏹迈克尔逊和莫雷利用巨大的迈克尔逊干涉仪,为证明以太的存在而进行了一次又一次地测量以太漂移速度的实验,最终测得以太的漂移速度为零。
这是一个具有重大历史意义的实验,它对19世纪占统治地位的以太理论以沉重的打击,激励了当时一些著名的物理学家对物体的电动力学理论的研究,从而为爱因斯坦创立狭义相对论铺平了道路。
⏹19世纪初,沃拉斯顿观察到太阳光谱的不连续性。
夫琅和费(1787—1827)用望远镜观测太阳光谱,对太阳光谱中的
⏹黑线进行了研究。
惠斯通(1802—1875)用不同的金属电极的电火光做光源,发现了不同金属有不同的谱线,可以作为各自的特征。
1959年基尔霍夫(1824—1887)对光的吸收和发射之间的关系做了更进一步的研究,发现在同一温度下所有物体对同一波长的光线,其发射本领和吸收本领之比是一常数,这一定量的基本定律叫基尔霍夫定律。
这一定律不仅奠定了热辐射的理论基础,也是光谱学的重要规律。
基尔霍夫和本生(1811—1899)采用的光谱分析实验方法,对自然科学各个分支都有重要意义。
⏹1882年罗兰成功地刻制了凹面光栅,并用它拍摄了精细的太阳光谱图。
凹面光栅大大地推动了光谱学的发展。
1896年塞曼(1865—1943)效应的发现和1931年氘的发现所用的光谱仪器都是罗兰的凹面光栅。
物理学由于光谱实验提供了极其丰富的原子信息而引起了深刻的变化。
⏹由上可见,经典物理实验对于经典物理学的发展起到了很大的推动和促进作用,它在经典物理学中的地位是极其重要的。
以伽利略对自由落体问题的研究为例,伽利略把科学的实验方法发展
⏹到了一个全新的高度,从此开始了物理学的一个新的时代,使物理学走上了真正科学的道路。
爱因斯坦和英费尔德在《物理学的进化》中评论说:
“伽利略的发现以及他所用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端。
”
⏹3、现代物理学的发展
⏹经典物理从16世纪到19世纪末,历经300年的发展,已达到了比较完整和成熟的阶段。
当时不少物理学家认为
⏹物理学的基本理论已经完善,以后只需对一些细节问题进行补充和修正,对一些物理常数测得更精确一些就可以了。
正当19世纪末物理学家庆贺物理学大厦落成之际,科学实验却发现了许多经典物理无法解释的事实。
其中,电子的发现、x射线的发现和放射性现象的发现具有根本的意义,被称为世纪之交物理学的三大发现。
这些事实与经典物理的理论产生了尖锐的矛盾,从而引起了物理学的革命,导致了现代物理的诞生。
下面我们简单回顾一些在现代物理发展中就有重要地位的著名实验。
⏹1879年霍尔(1855—1938)在研究载流导体在磁场中受力的性质时,发现了电流通过金属在磁场作用下产生横向电动势的霍尔效应。
霍尔效应的应用十分广泛。
利用霍尔效应可以确定半导体材料的基本参数。
用实验方法研究物质的导电现象—测量霍尔系数和电导率,曾推动了半导体理论的发展。
1980年发现了量子化霍尔效应,利用这种效应可以极精确地测定精细结构常数(精确到10-6),并提供一种电阻的精确的绝对单位(精确到10-8)。
这项发现的深远
⏹意义现在还难以估计。
⏹原子光谱的研究在原子物理学的发展中起了重要作用。
特别是氢原子光谱,人们对它的研究已有100多年,在实验方面进行了精细结构的探测,数据越来越精确,它推动了电子和电磁场相互作用理论—量子电动力学的发展。
⏹塞曼于1896年发现的塞曼效应(光受到磁体作用时谱线将会加宽。
)进一步涉及光的辐射机理,被誉为继x射线之后物理学最重要的发现之一。
反常塞曼效应的研究推动了量子理论的发展。
⏹1897年J.J.汤姆逊(1856—1940)测定了阴极射线的荷质比,发现阴极射线是由比氢原子小得多的带电粒子所组成。
他以大量的实验事实证明阴极射线、β射线和光电流都是由电子组成的,电子是原子的组成部分。
⏹在热辐射的研究中,普朗克(1858—1947)在综合维恩、帕邢、何鲁本斯的理论和实验研究成果的基础上,推出了黑体辐射的普朗克公式。
经鲁本斯用实验验证后,普朗克致力于这个公式理论基础的探索,终于在1900年底用一个谐振子能量不
⏹连续的假设推出了黑体辐射公式,从而促进了量子理论的产生。
⏹1901年考夫曼(1871—1947)用镭放出的β射线做实验,发现了电子质量随速度增加的事实,比爱因斯坦的狭义相对论还早4年。
1908年布雷勒(1863—1927)改进了考夫曼的实验,使实验精度更高,实验结果证实了洛仑兹—爱因斯坦公式。
⏹理查森(1879—1959)前后进行了12年(1901—1912)实验研究,发现了热电子发射所遵从的规律,即著名的理查森定律,为无线电电子学的发展发挥了重要的作用
⏹1905年爱因斯坦发展了普朗克的量子假说,提出了光量子理论,导出了著名的光电效应方程。
这个方程在1916年被密立根(1868—1953)的精确实验完全证实。
光电效应实验以及光量子理论的解释在物理学发展中具有重大的意义。
首先,它证明了普朗克提出的量子现象并非辐射所特有;其次,它揭示了光的波粒二象性;再次,利用光电效应制成的光电管等光电器材,在科技发展中广泛应用,其发展前景十分广阔。
⏹固体比热的研究是继黑体辐射和光
⏹电效应之后的又一重要课题。
1907年爱因斯坦把量子论用于固体比热。
1910年能斯特(1864—1941)通过对低温下固体比热的测量,验证了爱因斯坦的量子理论,引起了不少物理学家的注意,促进了量子理论的发展进入了一个新的阶段。
⏹1909年密立根独创了著名的油滴实验,测得了基本电荷e,1917年测得的e的精确值为:
⏹e=(4.770±0.005)×10-10
⏹1911年E.卢瑟福(1871—1937)
⏹根据大角度α散射的实验结果,提出了有核的原子模型。
1913年盖革和马斯登用实验证实了E.卢瑟福的理论。
E.卢瑟福的α散射实验是探测原子结构的重要手段,在20世纪30年代前发挥过巨大的作用。
E.卢瑟福开创的用高能粒子作为探测器打入原子内部以获取信息的实验方法,现在仍广泛应用于原子核物理和高能物理研究领域。
⏹1912年劳厄(1879—1960)发现了X射线晶体衍射的现象。
这是现代物理学发展中的一个重要的里程碑。
它不
⏹仅证实了X射线的电磁本性,还证明了晶体空间点阵理论的正确性,同时对晶体材料的研究、控制和改进工艺过程具有非常重要的应用价值。
自从X射线及晶体衍射被发现以后,人类对物质结构的认识发生了质的飞跃,它促进了众多科学领域得到了新的重大的发展。
⏹J.夫兰克(1882—1964)和赫兹在1914年进行了著名的夫兰克—赫兹实验(用慢电子与稀薄气体的原子碰撞的方法,测量原子的激发电位和电离电位),简单而巧妙地直接证实了原子能
⏹级的存在,清晰地揭示了原子能级图像,有力地证明了N.玻尔(1885—1962)的原子理论。
⏹1922年斯特恩和盖拉赫(1889—1979)使银原子束穿过非均匀磁场,观测到了分立的磁矩,从而证实了空间量子化理论。
这一实验在量子理论的发展中起了重大的作用。
⏹1923年康普顿(1892—1962)对X射线进行实验研究,并用光子和电子相互碰撞解释X射线散射中波长变长的实验结果。
康普顿效应为德布罗意的物
⏹质波假设提供了更完全的证据,证实了光量子动量的实在性。
⏹1927年戴维森(1881—1958)与革末(1896—1971)用低速电子进行电子散射实验,证实了电子衍射。
同年,G.P.汤姆逊(1892—1975)用高速电子获得电子衍射图样。
他们的工作不仅验证了德布罗意物质波假设,为量子理论提供了重要的实验基础,而且发展成一门独立的物理实验技术。
⏹1945年珀塞尔1912—)用共振吸收法测核磁矩。
布拉赫(1905—1983)用核感应法测核磁矩,两人从不同的角
⏹度发现了核磁共振。
核磁共振方法可使核磁矩和磁场的测量精度大大提高。
目前核磁共振已广泛地应用于许多科技领域。
⏹1958年穆斯堡尔(1929—)实现了γ射线的无反冲共振吸收,即穆斯堡尔效应。
至今已发现了几十种核素存在着穆斯堡尔效应,它已被广泛地应用于核物理、固体物理、相对论等众多科技领域,对这些学科的发展有着相当重要的作用。
⏹1962年约瑟夫森(1940—)从理
⏹论上对超导电子对的隧道效应做了预言,不久就被实验证实。
这一效应不仅对超导电性的本质有了进一步的认识,而且基于这一效应制成了各种实用的超导器件,由此形成了一门新的学科——超导电子学。
⏹由上述事实可见,现代物理是从实验发现开始,并在实验中发展起来的。
现代物理实验乃至当前物理实验方法和发展有如下一些特点和趋势。
⏹
(1)实验与物理理论越来越紧密地结合,成为不可分割和相互依赖的结合体。
物理实验更加需要理论(包括实验理论)的指导,在理论的预测和条件范围内去进行,而不是盲目地瞎碰。
⏹
(2)实验需要更先进的技术和仪器设备。
常规的仪器设备和简单的方法已不能满足当前探索物理世界的需要。
物理学要向新的更加深入的领域进军,探索更细微的结构、更远的距离、更短的时间、更大或更小的压强、更高或更低的温度等,使实验具有更高的精确度。
这就需要更先进的技术和仪器设备。
⏹(3)物理实验方法与其他学科的结合和向其他学科渗透,使得新的实验方法和技术更快地在应用领域得到推广
⏹使用。
⏹(4)当代前沿的物理实验越来越成为大规模的、集体的、综合的工程。
它的设计、建设和运转、使用都需要各方面的科学家和工程技术人员共同合作完成。
另外,还需要有许多辅助的和配套的工作。
最前沿的科学实验还需要有国际的合作。
如1983年发现w粒子和z粒子的UAI合作组,就由包括欧洲核子研究中心和美、英、法、德、意等国13所大学与研究机构在内的几十个国家的135名物理学家组成。
⏹(5)建立和利用空间实验室,充分利用太空高真空、无污染、失重等许多天然有利条件。
⏹三、现代物理学与诺贝尔奖
⏹1、基本力
⏹人类在宇宙中的地位是由自然力的相对强度所决定的。
20世纪科学的最大成就之一就是认识到自然界中只有四种基本的自然力。
在日常生活中,自然界似乎存在着许多力,但事实上,所有的
⏹力都可以归纳成四种基本力。
⏹引力是人们最熟悉的一种基本力,也是首先被牛顿用数学系统地描述的力。
引力是唯一的对任何物体都起作用的力,它源于物体的质量,质量愈大,引力就愈大。
引力的作用范围是宏观的,所以称作长程力。
随着距离的增大,引力按平方反比律逐渐减弱。
引力的绝对强度很小,电子和质子之间的引力大约是它们之间静电力的1039分之一,因此引力在微观物理中作用很小。
⏹描述力的一个重要概念是场。
历史上,牛顿曾错误地认为引力是“超距作用”,即作用从一个物体瞬时传播到另
⏹一个物体。
从20世纪的现代物理学观点来看,每一个物体都是一个引力场源,另外的物体受这个场的影响,从而感受到那个物体的作用。
引力随距离的增大而减小,这是因为远离场源处的场强减小的缘故。
⏹在19世纪,另一种基本力—电磁力也由麦克斯韦建立起严密的数学体系。
电磁场的源是电荷,所以电磁作用与引力不同,它对电中性粒子不起作用。
另一方面,电磁力又很像引力,是按距离的平方反比递减的长程力。
电磁力比引
⏹力的强度大得多,同时电荷有正反两种,因此大的物体的总磁力有可能相消,这也就是为什么在宇宙范
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