Развитие физики конца XIX-XX века

Работа включает в себя: Реферат+Презентация(14 слайдов)+Текст презентации(рассчитана на 20 минут). ...

Введение 3
1 Развитие физики конца XIX века 4
1.1 Хронология открытий человечества в конце XIX века 5
1.2 Общая характеристика научных открытий в конце XIX века 6
1.2.1 Законченная теория электромагнетизма (1873 г.) 6
1.2.2 Теория рассеяния света (1879 г.) 7
1.2.3 Открытие пьезоэлектрического эффекта (1880—1881 гг.) 8
1.2.4 Открытие жидких кристаллов (1888 г.) 9
1.2.5 Открытие рентгеновского излучения (1895 г.) 10
2 Развитие физики XX века 12
2.1 Хронология открытий человечества в физике в XX веке 13
2.2. Самые громкие научные открытия ХХ века по физике 17
2.2.1 Планетарная модель атома (1911 г.) 17
2.2.2 Общая теория относительности (1915 г.) 18
2.2.3 Открытие нейтрона (1932 г.) 18
2.2.4 Теоретическое предсказание существования кварков (1964 г.) 19
Заключение 20
Список использованных источников 21

История физики исследует эволюцию физики — науки, изучающей фундаментальные (наиболее общие) свойства и законы движения объектов материального мира. Предметом истории физики являются выявление и обобщённый анализ основных событий и тенденций в развитии физических знаний.
До XVII века механика, физика, науки о Земле, астрономия и даже физиология были частью «пакета знаний», называвшегося «натуральная философия» и соединявшего позитивные сведения о природных явлениях с умозрительными фантазиями и ошибочными заключениями о причинах этих явлений. История физики как самостоятельной науки начинается в XVII веке с опытов Галилея и его учеников. Теоретический фундамент классической физики создал Ньютон в конце XVII века. Сочетание быстрого технологического развития и его теоретического осмысления в XVIII—XIX веках привело к выявлению коренных физических понятий (масса, энергия, импульс, атомы и т. д.) и открытию фундаментальных законов их взаимосвязи, хорошо проверенных в экспериментах.
В начале XX века сразу в нескольких областях была обнаружена ограниченность сферы применения классической физики. Появились теория относительности, квантовая физика, теория микрочастиц. Но количество нерешённых физических проблем по-прежнему велико, и это стимулирует деятельность физиков по дальнейшему развитию данной науки.

Обратный пьезоэлектрический эффект используется: в акустических излучателях, в пьезокерамических излучателях звука (эффективны на высоких частотах и имеют небольшие габариты (такие например встраиваются в музыкальные открытки, различные оповещатели, применяемые во всевозможных бытовых устройствах от наручных часов до кухонной техники), в ультразвуковых излучателях для увлажнителей воздуха, ультразвуковой гидроочистки (в частности, ультразвуковых стиральных машин и промышленных ультразвуковых ванн), в излучателях гидролокаторов (сонарах), в системах механических перемещений (активаторах),в системах сверхточного позиционирования, например в системе позиционирования иглы в сканирующем туннельном микроскопе или позиционер перемещения головки жёсткого диска, в адаптивной оптике, для изгиба отражающей поверхности деформируемого зеркала, в пьезоэлектрических двигателях, для подачи чернил в струйных принтерах.Прямой и обратный эффект одновременно используются: в кварцевых резонаторах, используемых как эталон частоты, в пьезотрансформаторах для изменения напряжения высокой частоты, в приборах на эффекте поверхностных акустических волн, в ультразвуковых линиях задержки электронной аппаратуры, в датчиках на поверхностных акустических волнах.Пьезоэлектрики широко используются в современной технике в качестве элемента датчика давления.1.2.4 Открытие жидких кристаллов (1888 г.)Кто: Фридрих Рейницер, Friedrich Richard Reinitzer (25 February 1857 in Prague – 16 February 1927 in Graz) was an Austrian botanist and chemist. In late 1880s, experimenting with cholesteryl benzoate, he discovered properties of liquid crystals (named later by Otto Lehmann).Смысл: Жидкие криста́ллы (сокращённо ЖК; англ. liquid crystals, LC) — это фазовое состояние, в которое переходят некоторые вещества при определенных условиях (температура, давление, концентрация в растворе). Жидкие кристаллы обладают одновременно свойствами как жидкостей (текучесть), так и кристаллов (анизотропия). По структуре ЖК представляют собой вязкие жидкости, состоящие из молекул вытянутой или дискообразной формы, определённым образом упорядоченных во всем объёме этой жидкости. Наиболее характерным свойством ЖК является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрических полей. Применение: Сегментный и точечный ЖК-дисплей. Одно из важных направлений использования жидких кристаллов — термография. Подбирая состав жидкокристаллического вещества, создают индикаторы для разных диапазонов температуры и для различных конструкций. Например, жидкие кристаллы в виде плёнки наносят на транзисторы, интегральные схемы и печатные платы электронных схем. Неисправные элементы — сильно нагретые или холодные, неработающие — сразу заметны по ярким цветовым пятнам. Новые возможности получили врачи: жидкокристаллический индикатор на коже больного быстро диагностирует скрытое воспаление и даже опухоль.С помощью жидких кристаллов обнаруживают пары́ вредных химических соединений и опасные для здоровья человека гамма- и ультрафиолетовое излучения. На основе жидких кристаллов созданы измерители давления, детекторы ультразвука. Но самая многообещающая область применения жидкокристаллических веществ — информационная техника: от первых индикаторов, знакомых всем по электронным часам, до цветных телевизоров с жидкокристаллическим экраном размером с почтовую открытку. Такие телевизоры дают изображение весьма высокого качества, потребляя меньшее количество энергии.М. Г. Томилин предложил использовать жидкие кристаллы в двухступенчатых фотографических технологиях, для сохранения изображений, регистрация внешних воздействий при этом происходит в мезофазе, а хранение — в твердокристаллическом состоянии.1.2.5 Открытие рентгеновского излучения (1895 г.)Кто: Вильгельм Конрад Рентген (Wilhelm Conrad Röntgen; 27 марта 1845 года – 10 февраля 1923 года), немецкий физик-экспериментатор. Смысл: Изучая экспериментально катодные лучи, он заметил, что находившийся вблизи катодно-лучевой трубки картон, покрытый платиносинеродистым барием, начинает светиться в тёмной комнате. В течение нескольких следующих недель он изучил все основные свойства вновь открытого излучения, названного им X-лучами ("икс-лучами").Применение: При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов (см. также рентгенография и рентгеноскопия). Кроме обычных приборов, которые дают двумерную проекцию исследуемого объекта, существуют компьютерные томографы, которые позволяют получать объёмное изображение внутренних органов.Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с помощью рентгеновского излучения называется рентгеновской дефектоскопией.В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения на кристаллах (рентгеноструктурный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК.При помощи рентгеновских лучей может быть определён химический состав вещества. В электронно-лучевом микрозонде (либо же в электронном микроскопе) анализируемое вещество облучается электронами, при этом атомы ионизируются и излучают характеристическое рентгеновское излучение. Вместо электронов может использоваться рентгеновское излучение. Этот аналитический метод называется рентгенофлуоресцентным анализом.В аэропортах активно применяются рентгенотелевизионные интроскопы, позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа в целях визуального обнаружения на экране монитора предметов, представляющих опасность.Рентгенотерапия — раздел лучевой терапии, охватывающий теорию и практику лечебного применения рентгеновских лучей. 2 Развитие физики в XX векаВ начале XX века физика столкнулась с серьёзными проблемами — начали возникать противоречия между старыми моделями и опытными данными. Так, например, наблюдались противоречия между классической механикой и электродинамикой при попытках измерить скорость света — выяснилось, что она не зависит от системы отсчёта. Физика того времени также была неспособна описать некоторые эффекты микромира, такие как атомные спектры излучений, фотоэффект, энергетическое равновесие электромагнитного излучения и вещества, спектр излучения абсолютно чёрного тела. Движение Меркурия не соответствовало ньютоновской теории тяготения; не было найдено решения и для «гравитационного парадокса». Наконец, новые явления, обнаруженные на рубеже веков — радиоактивность, электрон, рентгеновские лучи — не были теоретически объяснены. «Это целый мир, о существовании которого никто не подозревал», заявил Пуанкаре в 1900 году, и для понимания нового мира понадобился существенный пересмотр старой физики.Ещё одной важной особенностью физики XX века стало расширение понимания единства природных сил. Уже в XIX веке появилось универсальное понятие энергии, а Максвелл объединил оптику, электричество и магнетизм. В XX веке обнаружились глубокие связи пространства и времени, вещества и излучения (частицы и волны), гравитации и геометрии, массы и энергии и многие другие взаимоотношения. Появилось немало новых разделов физики — теория относительности, квантовая механика, атомная физика, электроника, аэродинамика, радиофизика, физика плазмы, астрофизика, космология и другие.2. 1 Хронология открытий человечества в физике в XX веке1900—1917 гг. — Квантовый характер излучения и поглощения энергии, открытие фотона (М. Планк, А. Эйнштейн).1903 год — Основы теории реактивного движения. Ракетодинамика (К. Э. Циолковский).1905 год — Специальная теория относительности (А. Эйнштейн).1905 год — Математическое описание броуновского движения, подтверждение справедливости молекулярно-кинетической теории, основы статистической физики (А. Эйнштейн, М. Смолуховский).1906 год — Третье начало термодинамики (В. Нернст).1907 год — Электролюминесценция (Генри Джозеф Раунд).1911 год — Открытие сверхпроводимости металлов (Х. Камерлинг-Оннес).1911 год — Вычисление второй космической скорости (К. Э. Циолковский).1911 год — Открытие атомного ядра, планетарная модель атома (Э. Резерфорд).1911—1913 гг. — Открытие космических лучей (В. Гесс).1913 год — Квантовая теория атома (Н. Бор).1915 год — Общая теория относительности (А. Эйнштейн).1915 год — Теоретическое предсказание существования чёрных дыр на основе общей теории относительности, соответствующее современным представлениям (К. Шварцшильд).1916 год — Теоретическое предсказание существования солнечного ветра (К. Биркеланд).1918—1924 гг. — Вычисление расстояния до туманности Андромеды, открытие существования других галактик во Вселенной (Э. Эпик, Х. Шепли, Г. Кертис, Э. Хаббл).1919 год — Искусственная ядерная реакция, открытие протона (Э. Резерфорд).1920 год — Открытие сегнетоэлектриков (J. Valasek).1921 год — Открытие ядерной изомерии (О. Ган).1922 год — Модель расширяющейся Вселенной (А. А. Фридман).1924 год — Гипотеза о волновых свойствах микрочастиц (Л. де Бройль).1925 год — Открытие принципа запрета Паули (В. Паули).1925 год — Теоретическое предсказание существования конденсата Бозе — Эйнштейна, подтверждено в 1995 г. (Ш. Бозе, А. Эйнштейн).1925—1927 гг. — Принцип неопределённости, квантовая механика (В. Гейзенберг, Э. Шредингер).1926 год — Доказательство звёздной природы галактик (Э. П. Хаббл).1928 год — Релятивистская теория движения электрона, теоретическое предсказание существования античастиц (П. Дирак).1928 год — Комбинационное рассеяние света (эффект Рамана) (Чандрасекара Венката Раман).1928 год — Теория альфа-распада, открытие туннельного эффекта (Г. Гамов).1929 год — Открытие расширения Вселенной (закона Хаббла) (Э. Хаббл).1930—1933 гг. — Теоретические предсказание существования нейтрино, экспериментально подтверждено в 1951 г. (В. Паули).1931 год — Открытие космического радиоизлучения (К. Янский).1932 год — Открытие нейтрона (Дж. Чедвик).1932 год — Разработка протон-нейтронной модели атомного ядра (Д. Д. Иваненко, В. Гейзенберг).1932 год — Открытие позитрона[10] (К. Д. Андерсон).1933 год — Открытие явления полного вытеснения магнитного поля из сверхпроводника (В. Мейснер, Р. Оксенфельд).1934 год — Искусственная радиоактивность (Ф. и И. Жолио-Кюри).1934 год — Теоретическое предсказание существования темной материи (Ф. Цвикки).1934 год — Открытие явления сонолюминесценции (Г. Френцель, Г. Шульц).1934 год — Открытие ядерного фотоэффекта (Дж. Чедвик, М. Голдхабер)1934 год — Открытие широких атмосферных ливней (Б. Росси).1935 год — Открытие ядерной изомерии искусственных изотопов (И. В. Курчатов).1935 год — Теоретическое предсказание частиц-переносчиков сильного взаимодействия (Х. Юкава).1937 год — Теоретические основы синтеза цифровых схем (К. Шеннон).1938 год — Открытие расщепления ядра урана (О. Ган, Ф. Штрассман).1938 год — Теория термоядерной реакции как источника энергии звёзд (К. фон Вейцзеккер, Х. А. Бете).1938 год — Открытие явления сверхтекучести для гелия-II (П. Л. Капица)1938 год — Открытие явления ядерного магнитного резонанса (И. Раби).1940-е гг.— Квантовая электродинамика (Р. Фейнман, Дж. Швингер, С. Томонага, Ф. Дайсон).1942 год — Опытное доказательство возможности получения ядерной энергии (Э. Ферми).1946 год — Регистрация радиогалактик (Дж. Хей).1946 год — Открытие синхротронного излучения (Ф. Элдер, А. Гуревич, Р. Лангмо, Х. Поллок).1948 год — Изложение основ кибернетики (Н. Винер).1948 год — Открытие антиферромагнетиков (Л. Неэль).1948 год — Теоретическое предсказание явления притяжения тел на малых расстояниях под действием квантовых флуктуаций в вакууме (Х. Казимир).1955 год — Открытие антипротона (Э. Дж. Сегре, О. Чемберлен).1956 год — Открытие антинейтрона (Б. Корк, Г. Ламбертсон, О. Пиччони и В. Венцель).1956 год — Экспериментальное подтверждение существования электронного нейтрино (К. Коуэн, Ф. Райнес).1957 год — Теория, объясняющая явление сверхпроводимости на микроскопическом уровне (Дж. Бардин, Л. Купер, Дж. Шриффер).1958 год — Открытие магнитосферы и радиационных поясов Земли (Дж. Ван Аллен, С. Н. Вернов, А. Е. Чудаков).1959 год — Измерение параметров солнечного ветра, экспериментальное подтверждение его существования (Константин Грингауз, Луна-1).1960—1967 гг. — Стандартная модель, теория электрослабого взаимодействия (Ш. Глешоу, С. Вайнберг, А. Салам).1962 год — Экспериментальное подтверждение существования мюонного нейтрино (Л. Ледерман, М. Шварц, Дж. Стейнбергер).1964 год — Теоретическое предсказание существования кварков, открытие s-кварка в составе каонов (М. Гелл-Манн, Дж. Цвейг).1964 год — Открытие реликтового излучения (А. Пензиас, Р. Вилсон).1964 год — Открытие явления неинвариантности законов физики относительно зеркального отражения и изменения знака электрического заряда (Дж. Кронин, В. Фитч).1964 год — Разработка хиггсовского механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии, теоретическое предсказание существования поля Хиггса и бозона Хиггса (П. Хиггс, Р. Браут, Ф. Энглер).1965 год — Экспериментальное подтверждение существования антивещества (синтез анти-дейтрона) (А. Зичичи и др., ЦЕРН).1965 год — Формулировка закона Мура, предопределившего тенденции развития вычислительной техники (Г. Мур).1967 год — Открытие u- и d-кварков (эксперименты на коллайдере SPEAR).