Презентация на тему "Становление современной естественно-научной картины мира"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Лекция 3. Становление современной естественно-научной картины мира. 1. Концепции классического естествознания: электромагнитная концепция. 2.Концепции современной физики: квантово-механическая концепция описания микромира. 3. Становление современной естественно-научной картины мира. 4.Атомистическая концепция строения материи. 5. Классификация элементарных частиц.

• 
  Слайд 2
  

  1. Концепции классического естествознания: электромагнитная концепция Явление электромагнетизма открыл в 1820 году Х.К.Эрстед, который впервые заметил магнитное действие электрических токов. В 1830 году М.Фарадей ввел понятие «поле», в 1845 году обнаружил, что времен-ное изменение в магнитных полях порождает электрический ток. В 1873 году Джеймс Максвелл опубли-ковал первый трактат, в котором впервые систематизировал все фундаментальные уравнения по электричеству и магнетизму.

• 
  Слайд 3
  

  Выводы из теории Максвелла: Источник электрического поля – это постоянные электрические заряды, переменные магнитные поля (изменяющиеся во времени). Источником магнитного поля являются движущиеся электрические заряды и переменные электрические поля. Переменное магнитное поле возбуждает электрическое, а переменное электрическое поле возбуждает магнитное. Переменное электромагнитное поле не привязано к заряду, способно самостоятельно существовать и распространяться в пространстве

• 
  Слайд 4
  

  Переменные электрические и магнитные поля – это проявление единого электро-магнитного поля, которое нужно рассмат-ривать как вид материи. Электромагнитное поле обладает импульсом, энергией и массой, изменение его состояния носит волновой характер. Скорость распростра-нения электромагнитной волны в вакууме оказалась равной скорости света. Был сде-лан вывод, что свет – это электромагнитная волна. В 1888 году Герц доказал это экспериментально.

• 
  Слайд 5
  

  В конце Х1Х столетия физика пришла к выводу, что материя существует в двух видах: дискретного вещества и непрерывного поля. Вещество и поле различаются как корпускулярные и волновые сущности: вещество дискретно и состоит из атомов, а поле непрерывно. Вещество и поле различаются по своим физическим характеристикам: частицы вещества обладают массой покоя, а поле нет. Вещества и поле различаются по степени проницаемости: вещество мало проницаемо, а поле, наоборот, полностью проницаемо. Скорость распространения поля равна скорости света, а скорость движения частиц вещества- меньше на много порядков.

• 
  Слайд 6
  

  2. Концепции современной физики: квантово-механическая концепция описания микромира. В процессе изучения теплового излучения М.Планк пришел к выводу, что в процессах излучения энергия может выделяться или поглощаться не непрерывно и не в любых количествах, а в известных порциях- квантах. Энергия квантов определяется через число колебаний соответствующего вида излучения и универсальную постоянную Е= h Y. День опубликования формулы - 14 декабря 1900 года в истории физики считается днем рождения квантовой физики, как начало эры нового естествознания.

• 
  Слайд 7
  

  А.Эйнштейн, в 1905 году обосновал фотонную (квантовую) теорию света. Свет рассматривался как постоянно распространяющееся в пространстве волновое явление, и вместе с тем, как поток неделимых энергетических световых квантов или фотонов. Свет различной окраски состоит из световых квантов различной энергии. Таким образом, получено объяснение явления фотоэлектри-ческого эффекта: наличие или отсутствие фотоэффекта определяется не интенсивностью падающей волны, а её частотой (за эту работу А.Эйнштейн в 1922 г. получил Нобелевскую премию).

• 
  Слайд 8
  

  В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул идею о корпускулярно-волновых свойствах всех видов материи: ато-мов, молекул , даже макроскопических тел . Согласно де Бройлю, любому телу с массой, движущемуся со скоростью соответствует волна. Первое опытное подтверждение гипо-тезы де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме материи было получено в 1927 году американскими физиками К.Дэвиссоном и Л.Джермером.

• 
  Слайд 9
  

  Немецкий физик В.Гейзенберг в 1926 г. сформулировал принцип неопределенности и датский физик Н.Бор в 1928 году установил принцип дополнительности, на основании которых описывается поведение микрообъектов. Соотношение неопределенностей: для частиц, обладающих корпускулярно-волновым дуализмом, нельзя одновременно точно определить два параметра. Чем точнее определяется координата, тем менее точно можно определить импульс. Принцип дополнительности: понятия частица и волна дополняют друг друга и в тоже время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего.

• 
  Слайд 10
  

  В квантовой механике предсказание поведения микрообъектов носит вероятностный характер, который описывается при помощи волновой функции Э.Шредингера. Законы квантовой механики статистические. Соответствие между динамическими и статистическими научными теориями:a) для каждой статистической теории существует приближенный динамический аналог, справедливый, когда можно пренебречь флуктуациями b) статистическая теория всегда описывает более широкий круг явлений, чем ее динамический аналог

• 
  Слайд 11
  
• 
  Слайд 12
  

  Атомистическая концепция строения материи. Атомистическая гипотеза строения материи, высказанная в античности Демокритом, была возрождена в ХУШ веке Дж.Дальтоном. В 1864 году Д.И.Менделеев построил систему химических элементов, основанную на их атомном весе. В 1897 году Дж.Томсоном открыл электрон - отрицательно заряженную частицу, входящую в состав атомов. Поскольку в целом атом электронейтрален, было сделано предположение о наличии в составе атома положительно заряженной частицы.

• 
  Слайд 13
  

  Модели атома У. Томсон ( лорд Кельвин) в 1902 году создал первую модель атома («пудинг с изюмами»). Ø≈10-10 м

• 
  Слайд 14
  

  Резерфорд в 1911 г. предложил планетарную модель атома. В центре находится маленькое, но тяжелое ядро, а легкие электроны расположены на достаточно большом расстоянии от него.

• 
  Слайд 15
  

  Нильс Бор в 1913 году применил принцип квантования при решении вопроса о строении атома и характеристике атомных спектров. Постулаты: 1. Электроны в атоме могут двигаться только по определенным стационарным орбитам, и при этом энергия не излучается (Боровская орбита). 2. Атом излучает или поглощает квант энергии при переходе электрона из одного энергетического состояния в другое (с одной орбиты на другую).

• 
  Слайд 16
  

  Современная концепция строения атома.

• 
  Слайд 17
  
• 
  Слайд 18
  

  Принцип Паули: В атоме не может быть электронов, у которых все квантовые числа равны. Это связано с тождественностью частиц. В атоме не может быть двух электронов в одинаковых энергетических состояниях.

• 
  Слайд 19
  

  Строение ядра. Ядро представляет собой центральную часть атома. В нем сосредоточены положительный электрический заряд и основная часть массы атома; по сравнению с радиусом электронных орбит размеры ядра чрезвычайно малы: 10–15–10–14 м. Ядра состоят из протонов и нейтронов, имеющих почти одинаковую массу, протон несет электрический заряд. Полное число протонов называется атомным номером Z атома, который совпадает с числом электронов в нейтральном атоме. Ядерные частицы (протоны и нейтроны), называемые нуклонами, удерживаются вместе очень большими силами называемыми «сильное взаимодействие».

• 
  Слайд 20

  Классификация элементарных частиц.

  В конце Х1Х века стало очевидно, что имеются «кирпичики мироздания», которые были названы элементарными частицами. Элементарные частицы - микрочастицы, внутреннюю структуру которых на современном уровне развития науки нельзя представить как совокупность других частиц. Каждая частица ведет себя как единое целое. Элементарные частицы могут превращаться друг в друга. Элементарные частицы имеют массу, электрический заряд и спин, ряд дополнительных, характерных для них величин (квантовых чисел).

• 
  Слайд 21
  

  Элементарные частицы Фермионы Бозоны Кварки Лептоны

• 
  Слайд 22
  

  Взаимодействия между частицами. по интенсивности располагаются в следующей последовательности: сильные, электромагнитные, слабые, гравитационные, Слабое взаимодействие - связано с распадом частиц, например, с происходящими в атомном ядре превращениями нейтрона в протон , электрон и антинейтрино. Большинство частиц нестабильны благодаря слабому взаимодействию. Сильные взаимодействия - обусловливают возникновение сил, связывающих нейтроны и протоны и образование материальной системы с высокой энергией связи- атомные ядра, которые весьма устойчивы.

• 
  Слайд 23
  

  Электромагнитное взаимодействие – более дальнодействующее, чем сильное. В процессе электромагнитного взаимодействия электроны и ядра соединяются в атомы, атомы в молекулы. В определенным смысле, это взаимодействие является основным в химии и биологии. Гравитационное взаимодействие- самое слабое по интенсивности, не учитывается в теории элементарных частиц.

• 
  Слайд 24
  

  Механизм взаимодействий один: за счет обмена другими частицами - переносчиками взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие – переносчик - фотон Гравитационное взаимодействие – переносчики - кванты поля тяготения – гравитоны (пока не обнаружены). И фотоны, и гравитоны не имеют массы (массы покоя) и всегда движутся со скоростью света. Слабые взаимодействия – переносчики - векторные бозоны. Переносчики сильных взаимодействий - глюоны (от английского слова glue- клей), с массой покоя равной нулю.

• 
  Слайд 25
  

  Современная физика пришла к выводу, что все 4 фундаментальных взаимодействия можно получить из одного – суперсилы. Спасибо за внимание.