阿佛伽德罗常数和它的测定

阿佛伽德罗常数是物理学、化学中的一个重要的基本常数.它的发现与确定对原产分子学说的最后胜利,对微观现象同宏观现象联系的建立,对化学的发展和化学计量的确立起了决定性的作用. 十九世纪初,英国的化学家道尔顿建立了原子学说.但是他的学说很快就与盖-吕萨克发现的气体化合体积定律发生了不可调和的矛盾.这一矛盾的解决是意大利物理学家阿佛伽德罗的贡献.阿佛伽德罗首先把原子与分子区别开来,提出分子(组合分子)和原子(基本分子)是两种不同的概念.根据这种概念及盖-吕萨克的体积定律,他于1811年提出了著名的阿佛伽德罗假说:在同温同压下…     

物体在液体里悬浮实验的改进

《初中物理》第一册,在讨论物体的浮沉条件时说:“浸没在液体里的物体,……如果浮力等于它的重量,物体就可以停留在液体里任何深度的地方(即悬浮)”.做好该实验,对学生确信这一物理现象的存在,和对阿基米德定律的加深理解非常重要.因为初中学生往往对物体在水中上浮或下沉的现象见得较多,而对物体停留在液体中的现象较为稀见.然而做好这一     

勒纳和光电效应

我们知道,爱因斯坦(A. Einstein)获得1921年诺贝尔物理学奖的原因是“因为对理论物理学所作的贡献,特别是因发现了光电效应定律”.诺贝尔奖金评选委员会的这一决定,使德国另一位著名的物理学家勒纳(P. Lenard,1862—1947)大为恼火,因为正是他对光电效应作了系统而有成就的研究.他不仅和汤姆孙(J.J.Thomson)同时证明光电效应是由下述事实造成,即从金属表面发射了带负电的微粒(即电子),而且他还在一篇较长的论文中,报道了他在光电效应研究中得出的两个重要发现。劳厄(M.von Laue)曾称这两个重要发现为“两个惊人的规律”.勒纳一直坚持认为…     

电磁感应中的“佯谬”与电磁感应定律的表述

一、电磁感应定律的两种 表述形式 当一固定导体回路内磁通量发生变化时,回路中将产生感生电动势 固定感是变化磁场激发的感应电场产生的。 另一方面,当导体切割磁通时,运动导体中的电子将受洛仑力 F=(v× B),而在导体中产生动生电动势 稳定 因此当B随时间而变,而导体回路整体或部分又因运动而切割磁通时,回路中的总电动势为 感+6动= (1)式应是电磁感应定律的普遍表述,概念很清晰,但是许多书却宁愿把牛曼(1845年)导出的公式作为电磁感应定律的普遍表述,大概是这一表述形式简洁,符合物理学家把电磁感应现象作统一表述的要求,一些书还从(2)…     

基于热质理论的热波传递现象研究

基于热质的概念应用牛顿力学原理建屯了热质输运的控制方程,推导得到了普适的导热定律.在惯性力可以忽略时它即退化为傅立叶导热定律,反映出非傅立叶导热现象的本质是热质的惯性引起的.当热流和温度对空间的惯性以及温度对时间的惯性可以忽略时,所得到的导热定律可以退化为CV模型.对热波传递的数值分析表明:当热扰动和热流都比较小时,热流在空间加速的惯性可以忽略,基丁热质理论的热波方程和CV模型符合得很好;但是,在描述较大的热扰动时,由于热流的空间加速惯性不能够被忽略,CV模型的结果在两个温度波峰叠加时会出现负温度的非物理现象,而基于热质理论的普适导热定律的结果则克服了这一缺陷.     

朱载堉及其平均律──纪念朱载堉诞生450周年

今年是明代杰出的科学家和艺术家朱载■诞生450周年.他对音乐理论的贡献标志着中国两千年封建社会中声学实验和研究成就的最高峰.王子载■的名字早在一、二百年前就传遍了欧洲学术界,他学识渊博、多才多艺,李约瑟博士曾称颂他为“文艺复兴时代的人.” 一、朱载■的生平概略 朱载■是明仁宗朱高炽的第六代孙,生于嘉靖十五年(公元1536年),卒于万历三十五年十二月(公元1612年1月).他的父亲朱厚烷嗣郑王,因此,有人称他为“王子载■”. 据顺治年间编修的《河南通志》卷五十八载:“载■儿时……无师授,辄能累黍定黄钟,演为象法、算经、审律、制器,…     

赫兹和电磁波的发现

一百年前1),德国物理学家赫兹在实验上发现了电磁波.这是物理学史上的一件大事,也是人类文化史上的一件大事,因为它确定了麦克斯韦电磁理论的正确性,开辟了物理学的新领域,也为电磁波的应用打开了大门,导至了无线电通信和电视的出现,极大地丰富了人类的生活.为了纪念这一重大发现的一百周年,我们在这里对赫兹生平和他发现电磁波的经过,作一简单介绍. 一、赫兹生平简介 赫兹(Hertz,Heinrich Rudolf)于 1857年2月22日生于德国汉堡的一个比较富裕和有文化的家庭里.他六岁上小学,成绩优秀,名列第一.他爱好做实验,十二岁时家里给了他一些木工工…     

第一次伟大的综合──纪念牛顿的《自然哲学之数学原理》发表三百周年

从远古到十七世纪中叶,人类对自然奥秘的探索是在黑暗中摸索着缓慢前进的. 在这漫长的时间里,在力学范围内主要是记录了一些现象,积累和总结了一些观测结果和实验定律.主要有阿基米德关于重心、浮力和简单机械的研究;斯台文(S.Stevein)关于斜面上力的平衡及力的平行四边形法则;伽利略关于摆的等时性、落体与抛体的运动规律;第谷·布拉赫(Tycho　Brahe)和开普勒对天体运动的观测和规律的研究;帕斯卡关于流体静力学的研究;惠更斯关于振子运动和碰橙现象的研究等.然而这些实验定律是离散的、孤立的,互相没有逻辑联系.因此在这一阶段还没有形…     

电力平方反比律的实验验证

电库仑定律是电磁学的基本实验定律之一。它告诉我们,两个静止点电荷之间的作用力与点电荷电量的乘积成正比,与点电荷之间距离的平方成反比。后者又称为电力平方反比律。平方反比律自十八世纪后半期确立以来,经过不少物理学家的实验验证,至今这方面的工作仍在继续进行。一、定律的确立和验证的历史概况 平方反比律的确立有一段奇特的历史。富兰克林(B.Franklin,1706-1790)最早观察到放在金属杯中的软木小球完全不受金属杯上电荷的影响,但没有看出这一现象的意义。1755年,他把他观察到的现象写信告诉他的朋友普里斯特列(J.Priestley,1733-1…     

中国磁学研究的几位先驱者

 中国是世界上最早对磁现象有所认识,并应用物质磁性的国家。对世界文明作出重大贡献的指南针,就是中国古代人民利用磁体的指极性制成的,它是中国古代四大发明之一。中国现代磁学研究是从20世纪开始的,叶企孙、施汝为、李荫远等就是这一领域的先驱者。(一)叶企孙(1898-1977)于20世纪20年代在美国取得博士学位后,回国先后担任清华大学和北京大学的教授。他在物理学研究和教育方面有许多贡献,作为中国磁学研究的先驱者,他的奠基性工作有如下3项。1.中国开创现代磁学研究的第一人叶企孙在美国留学期间,于1920年进入哈佛大学。     

M.法拉第和他的科学成就——纪念M.法拉第诞辰二百周年

今年9月22日,是伟大的英国物理学家、化学家M.法拉第(Michael Faraday 1791-1867)诞辰二百周年纪念日.我怀着崇敬的心情撰写此文. 法拉第出身贫寒,自学成才,工作勤奋,热心科普工作,是一位实验大师.他发现了电磁感应现象.法拉第用电解定律和磁致旋光效应,研究了物质的抗磁性和顺磁性,提出了力线和场的概念,主张自然界的各种力相互有关,并反对超距作用的观点.他的工作为J.C.麦克斯韦建立电磁场理论打下了基础[1]. 一、青少年时代与早期的科学工作 法拉第出生于萨里群纽因顿,他的父亲是位铁匠,家境贫寒.五岁时随父母到伦敦.13岁时,他就到一家…     

人类探索热本质的足迹──关于《探索热本质》一书的评介

《探索热的本质》一书是北京出版社出版的“自然科学史话”丛书中的一本.这本书是国内出版的第一本较为全面系统地介绍热学发展史的中级科普作品.它从计温学的诞生谈起,向我们介绍了历史上“热质说”和“热动说”长期的争论以及热力学第一定律和第二定律建立的过程,宣告了两类永动机幻想的破灭,最后,通过这些热现象的探索,从微观上揭示了热的本质。 本书通过回顾人们探索热的本质的历程,帮助我们了解热学理论和它目前发展的广阔前景,同时揭示出热学与生产技术、与其它自然科学的学科以及哲学思想发展之间历史的、辩证的联系. 为了解释热现象…     

迈氏干涉仪中定域干涉的光程差

一、问题的来由在迈氏(迈克尔孙)干涉仪的实验中,通常可以观察到下列现象: 1.当用点光源时,只要调好光路,则无论前后如何移动测观屏(图1),屏上总能呈现干涉条纹。这是非定域干涉。     

热电子、双离子成分对离子漂移迴旋不稳定性的影响

分析了热电子、温(热)离子成分对离子漂移迴旋不稳定性的影响。给出了临界稳定热电子成分值α与温(热)离子成分值、离子温度比和离子抗磁漂移速度的关系;讨论了热电子、温(热),冷离子成分对不稳定性各谐频分支的影响;分析了热电子成分稳定作用的物理机制。     

高温测量技术(Ⅰ)

1)七个基本物理量及其单位是:长度—米(m):质 量—千克(kg); 时间—秒(s):电流强度—安 培(A):热力学温度—开尔文(K): 光强度—坎 德拉(cd):物质的量—摩尔(mol). 一、引 言 温度是七个基本物理量之一1).温度的宏观定义是“冷热程度的表示”或是“互为热平衡的两物体,其温度相等”.热力学第零定律为建立温度的概念提供了实验基础.第零定律说,如果两个热力学系统的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡,则它们彼此也必定处于热平衡.该定律说明,处于热平衡状态的所有热力学系统都具有共同的宏观性质.这一宏观特性用温度表示,即一切互为热平…     

近藤(Kondo)效应介绍

在稀磁合金中,由于杂质与传导电子的交换作用,使这类系统的低温电子特性表现出一系列的反常.最早观测到的是在电阻随温度变化的曲线上出现极小;其次是磁化率偏离居里定律,有效磁矩随温度降低连续减小,以及比热和热功率在低温下出现宽峰等一系列反常现象.日本物理学家近藤(J.Kondo)首先对电阻极小现象作出了正确的理论解释,并提出了深入研究的基本问题,大大活跃了这一研究领域,从此人们将稀磁合金中低温反常现象的研究通称为Kondo效应. 一、电阻极小现象 早在1930年Meissner和Voight[1]就观测到金(Au)的电阻温度曲线在10K附近出现了一个浅…     

大音希声,大象无形——纪念叶企孙老师110周年诞辰

叶企孙老师是中国杰出的物理学家、教育家和爱国者. 叶先生在物理学上的成就有目共睹.早在1921年,他用X射线法重新测定了普朗克常数h的值为(6.556±0.009)×10-27尔格秒(其不确定值度为0.14%),这是20世纪二三十年代公认为最精确的值,在国际物理学界沿用达十余年之久.他在铁磁性金属的研究方面也有重要建树.除此而外,他的重要贡献还在于开拓我国物理学的教学和研究,可以说他是这方面的先锋人物之一,功不可没.     

封面说明

正本刊2019年的封面上刊登照片及图片,纪念在氦-II中观察到超流80周年以及物理学大师卡皮察(P. L. Kapitza),蒂萨(L.Tisza)和朗道(L.D.Landau)在这一研究领域中的贡献.卡皮察和朗道是苏联物理学家.卡皮察1894年7月8日生于喀琅施塔要塞,卒于1984年.1919年,他毕业于列宁格勒工艺学院,并在1921年赴英国剑桥大学读取博士学位,在那里生活了14年,从事有     

基于热质运动概念的普适导热定律

根据爱因斯坦的质能等效关系式,热能具有的等效质量称为热质,从而在固态和气态介质中分别建立了声子气质量和热子气质量的概念.应用牛顿定律建立了含有驱动力、阻力和惯性力的热质(声子气或热子气)运动的动量守恒方程.由于热量在介质中的传递本质上就是热质(声子气和热子气)在介质中的运动,所以热质动量守恒方程就是普适的导热定律,能够统一描述各种条件下的导热规律.当热流密度不是很大从而热质惯性力可以忽略时,热质动量守恒方程就退化为傅里叶导热定律,这表明傅里叶导热定律是特殊条件下的导热定律,对于微纳尺度条件下的导热,热流密度可以极高,由速度空间变化引起的惯性力不能忽略,在稳态导热情况下也将出现非傅里叶导热,此时在计算或者实验中不能用热流密度除温度梯度求导热系数.在超快速加热条件下,必需考虑惯性力,与基于CV导热模型的波动方程相比,普适的导热定律增加了因速度空间变化引起的惯性力项,所以在介质中热波叠加时不会出现产生负温度的非物理现象,表明基于热质运动概念的普适导热定律更为合理. 关键词： 傅里叶导热定律 普适导热定律 热质运动 非傅里叶导热     

浅谈感应电流的特性及其应用——兼谈楞次定律的创新教学

 众所周知,质量守恒(物质不灭)定律和能量守恒(能量不灭)定律是自然界中的两条普遍适应的最基本的定律。质量守恒(物质不灭)定律在化学问题的研究中得到普遍应用,能量守恒(能量不灭)定律则在物理问题中得到普遍应用。一、感应电流的特性笔者在高中物理电磁感应一章的教学中,应用能量的观点对电磁感应现象进行分析研究,发现、概括和归纳了感应电流的特性,在教学中提出了感应电流的特性这一新概念与新观点:引导学生揭示了感应电流的特性及其具有的物理本质,并归纳出了应用感应电流的特性解决相关问题的方法。应用能量的观点对电磁感应现象进行分析,我们不难发现感应电流具有这样的特性:“感应电流总是要阻碍它本身的产生”。