Разделы презентаций


Физические основы естествознания ИСТОРИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Содержание

Важнейшие астрофизические открытия 1950 Нейтринный детектор1960 Квазары, реликтовое излучение, мазерные источники, радиопульсары (НЗ)1970 Рентгеновские пульсары, источники гамма-всплесков, PSR1913+161980 Сверхновая

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Физические основы естествознания
Василий Семёнович Бескин

Лекции 1-5

Физические основы естествознанияВасилий Семёнович БескинЛекции 1-5

Слайд 2Важнейшие астрофизические открытия
1950
Нейтринный детектор
1960

Квазары, реликтовое излучение, мазерные источники, радиопульсары (НЗ)
1970

Рентгеновские пульсары, источники гамма-всплесков, PSR1913+16
1980
Сверхновая 1987а, COBE, гравитационные линзы, нейтринная астрофизика
1990
Микролинзирование, ускоренное разбегание галактик
2000
Гравитационные антенны
2010
Важнейшие астрофизические открытия 1950    Нейтринный детектор1960    Квазары, реликтовое излучение, мазерные источники,

Слайд 3Важнейшие астрофизические открытия
1950
Нейтринный детектор
1960

Квазары, реликтовое излучение, мазерные источники, радиопульсары (НЗ)
1970

Рентгеновские пульсары, источники гамма-всплесков, PSR1913+16
1980
Сверхновая 1987а, COBE, гравитационные линзы, нейтринная астрофизика
1990
Микролинзирование, ускоренное разбегание галактик
2000
Гравитационные антенны
2010
Важнейшие астрофизические открытия 1950    Нейтринный детектор1960    Квазары, реликтовое излучение, мазерные источники,

Слайд 4
ИСТОРИЧЕСКОЕ
ВВЕДЕНИЕ

ИСТОРИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Слайд 5Классический мир (c, G)
Пространство координата
Время

событие
Траектория r = r(t)
Уравнения движения a = F/m

Непрерывность
Принцип детерминизма
Независимость от наблюдателя


Классический мир (c, G)Пространство     координата Время

Слайд 6Преобразования Лоренца
Х.А.Лоренц(1853-1928)

Преобразования ЛоренцаХ.А.Лоренц(1853-1928)

Слайд 7Преобразования Лоренца
H.A.Lorentz(1853-1928) L.V.Lorenz(1829-1891)

Преобразования ЛоренцаH.A.Lorentz(1853-1928)  L.V.Lorenz(1829-1891)

Слайд 8Преобразования Лоренца
H.A.Lorentz(1853-1928) L.V.Lorenz(1829-1891)

преобразования Лоренца

калибровка Лоренца
сокращение Лоренца
Лоренц-фактор
сила Лоренца

формула Лоренца — Лоренца

Преобразования ЛоренцаH.A.Lorentz(1853-1928)  L.V.Lorenz(1829-1891)преобразования Лоренца      калибровка Лоренца    сокращение ЛоренцаЛоренц-факторсила

Слайд 9Преобразования Лоренца
H.A.Lorentz(1853-1928) L.V.Lorenz(1829-1891)

преобразования Лоренца

калибровка Лоренца
сокращение Лоренца
Лоренц-фактор
сила Лоренца

формула Лоренца — Лоренца

Преобразования ЛоренцаH.A.Lorentz(1853-1928)  L.V.Lorenz(1829-1891)преобразования Лоренца      калибровка Лоренца    сокращение ЛоренцаЛоренц-факторсила

Слайд 10Преобразования Лоренца
О.Хевисайд(1850-1925)

Функция Хевисайда

сила Лоренца, черенковское излучение, etc.


Преобразования ЛоренцаО.Хевисайд(1850-1925)Функция Хевисайдасила Лоренца, черенковское излучение, etc.

Слайд 11Преобразования Лоренца

Преобразования Лоренца

Слайд 12Преобразования Лоренца

Преобразования Лоренца

Слайд 13Преобразования Лоренца

Преобразования Лоренца

Слайд 14Преобразования Лоренца

Преобразования Лоренца

Слайд 15Лоренц-инвариантность

Лоренц-инвариантность

Слайд 16Классическая механика
Уравнения движения однозначно
определяют траекторию системы

Нет направления времени

Классическая механикаУравнения движения однозначноопределяют траекторию системыНет направления времени

Слайд 17Статистическая физика

Тоже классическая физика
Но:

Есть неопределенность

Есть направление времени


Статистическая физикаТоже классическая физикаНо:Есть неопределенностьЕсть направление времени

Слайд 18Статистическая физика
Л.Больцман (1844-1906)

Вероятность – результат
неполной информации.
Эргодическая гипотеза –
усреднения

по времени и
ансамблю равнозначны.
Принцип равнораспределения
по степеням свободы.

Статистическая физикаЛ.Больцман (1844-1906)Вероятность – результатнеполной информации. Эргодическая гипотеза – усреднения по времени иансамблю равнозначны.Принцип равнораспределения по степеням

Слайд 21Треугольник Паскаля

1

1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
1 5 10 10 5 1
1 6 15 20 15 6 1


Треугольник Паскаля

Слайд 22Треугольник Паскаля

N/2+1

Треугольник ПаскаляN/2+1

Слайд 23Треугольник Паскаля
N/2+1

Треугольник ПаскаляN/2+1

Слайд 24Статистическая физика
Задача № 1



Статистическая физикаЗадача № 1

Слайд 25Статистическая физика
                                                       
a
a
a
a

Статистическая физика                                                         aaaa

Слайд 26Статистическая физика
                                                       

Статистическая физика                                                        

Слайд 27Статистическая физика
Примерно поровну
0.00000000000001

Все в одной половине

0.0000000000000000000000000001

Статистическая физикаПримерно поровну0.00000000000001Все в одной половине0.0000000000000000000000000001

Слайд 28Статистическая физика
Главный вывод:
редкие события не играют никакой роли

Статистическая физикаГлавный вывод:редкие события не играют никакой роли

Слайд 29Турбулентность


Турбулентность

Слайд 30














































Турбулентность
Не описывается статистикой

























































ТурбулентностьНе описывается статистикой

Слайд 31Турбулентность
Главный вывод:
редкие события определяют все

ТурбулентностьГлавный вывод:редкие события определяют все

Слайд 32Динамический хаос
Э.Лоренц (1917-2008)

Динамический хаосЭ.Лоренц (1917-2008)

Слайд 33Динамический хаос
Э.Лоренц (1917-2008)
Бабочка Лоренца
Аттрактор Лоренца

Динамический хаосЭ.Лоренц (1917-2008)Бабочка ЛоренцаАттрактор Лоренца

Слайд 34Начальные условия
Монета

Турбулентное течение
Начальные условия     Монета

Слайд 35Классический мир (c, G)
Пространство координата
Время

событие
Траектория r = r(t)
Уравнения движения a = F/m

Непрерывность
Принцип детерминизма
Независимость от наблюдателя


Классический мир (c, G)Пространство     координата Время

Слайд 36Квантовый мир (h)
Состояние
Вероятность



Дискретность
Неопределенность эксперимента
Зависимость от измерительного прибора

Квантовый мир (h)СостояниеВероятностьДискретностьНеопределенность экспериментаЗависимость от измерительного прибора

Слайд 37Постоянная Планка
М.Планк (1858-1947)

Постоянная ПланкаМ.Планк (1858-1947)

Слайд 38Й.Фраунгофер (1787-1826), Г.Кирхгоф (1824-1887), Р.В.Бунзен (1811-1899), И.Я.Бальмер (1825-1898), Й.Р.Ридберг (1854-1919),

В.Ритц (1878-1909)

Й.Фраунгофер (1787-1826), Г.Кирхгоф (1824-1887),  Р.В.Бунзен (1811-1899), И.Я.Бальмер (1825-1898),  Й.Р.Ридберг (1854-1919), В.Ритц (1878-1909)

Слайд 39Спектральный анализ
Дискретность частот
1 Å = 0,1 нм

Спектральный анализДискретность частот1 Å = 0,1 нм

Слайд 40Солнечный спектр, 620 - 660 нм

Солнечный спектр, 620 - 660 нм

Слайд 41Тепловое излучение
Дискретность энергии?


Л.Больцман(1844-1906), Й.Стефан (1835-1893)
Д.Рэлей (1842-1919), Д.Джинс (1877-1946),
В.Вин (1864-1928)

М.Планк (1858-1947)

Тепловое излучениеДискретность энергии?Л.Больцман(1844-1906), Й.Стефан (1835-1893)Д.Рэлей (1842-1919), Д.Джинс (1877-1946),В.Вин (1864-1928)М.Планк (1858-1947)

Слайд 42Тепловое излучение
Дискретность энергии?

М.Планк (1858-1947)

Тепловое излучениеДискретность энергии?М.Планк (1858-1947)

Слайд 43Тепловое излучение

Тепловое излучение

Слайд 44Прозрачность атмосферы

Прозрачность атмосферы

Слайд 45Реликтовое излучение (CMB)
Предыстория

Теория горячей Вселенной

Г.А.Гамов (1904-1968)

Реликтовое излучение (CMB)ПредысторияТеория горячей ВселеннойГ.А.Гамов (1904-1968)

Слайд 46Реликтовое излучение (CMB)
Предыстория

В 1955 году аспирант Тигран Арамович Шмаонов

в
Пулковской Обсерватории под руководством С.Э.Хайкина
и Н.Л.Кайдановского провёл измерения радиоизлучения
из космоса

на длине волны 32 см и обнаружил шумовое
СВЧ излучение.
Вывод: «Оказалось, что абсолютная величина эффективной
температуры радиоизлучения фона...равна 4 ± 3 К».
Шмаонов отмечал независимость интенсивности излучения
от направления на небе и от времени. После защиты
диссертации он опубликовал об этом статью в журнале
«Приборы и техника эксперимента».
(Википедия)
Реликтовое излучение (CMB)Предыстория В 1955 году аспирант Тигран Арамович Шмаонов вПулковской Обсерватории под руководством С.Э.Хайкинаи Н.Л.Кайдановского провёл

Слайд 47Реликтовое излучение (CMB)
А.Пензиас, В.Вильсон

Реликтовое излучение (CMB)А.Пензиас, В.Вильсон

Слайд 48Реликтовое излучение (CMB)
Дипольная компонента
V ~ 630 км/с
(Земля
V ~ 30 км/с)

Преобразования

Лоренца

Реликтовое излучение (CMB)Дипольная компонентаV ~ 630 км/с(ЗемляV ~ 30 км/с)Преобразования Лоренца

Слайд 49Реликтовое излучение (CMB)
COBE
Д.Смут, Д.Мазур

Реликтовое излучение (CMB)COBEД.Смут, Д.Мазур

Слайд 50Реликтовое излучение (CMB)
РЕЛИКТ-1
И.А.Струков,А.А.Брюханов, М.В.Сажин, Д.П.Скулачев

Реликтовое излучение (CMB)РЕЛИКТ-1И.А.Струков,А.А.Брюханов, М.В.Сажин, Д.П.Скулачев

Слайд 51Реликтовое излучение (CMB)
WMAP - анизотропия 10−5

Реликтовое излучение (CMB)WMAP - анизотропия 10−5

Слайд 52Фотоэффект
Свет – это частицы?


А.Г.Столетов (1839-1896)
А.Эйнштейн (1879-1955)

ФотоэффектСвет – это частицы?А.Г.Столетов (1839-1896) А.Эйнштейн (1879-1955)

Слайд 531921 г. Нобелевская премия
За заслуги перед
теоретической физикой
и особенно за
объяснение

закона
фотоэлектрического
эффекта

1921 г. Нобелевская премияЗа заслуги передтеоретической физикой и особенно заобъяснение закона фотоэлектрическогоэффекта

Слайд 54Эффект Комптона
Да, свет – это частицы

А.Комптон (1892-1962)

Эффект КомптонаДа, свет – это частицыА.Комптон (1892-1962)

Слайд 55Эффект Комптона

Эффект Комптона

Слайд 56Эффект Комптона
см

Эффект Комптона см

Слайд 57Обратный Комптон-эффект (IC)

Обратный Комптон-эффект (IC)

Слайд 59Крабовидная туманность

Крабовидная туманность

Слайд 60Обратный Комптон-эффект (IC)

Обратный Комптон-эффект (IC)

Слайд 61Опыты Резерфорда

Э.Резерфорд (1871-1937)
Частицы?

Опыты Резерфорда Э.Резерфорд (1871-1937)Частицы?

Слайд 62Атом Бора

Нет, не во всем частицы.

Н.Бор (1885-1962)

Атом Бора Нет, не во всем частицы.Н.Бор (1885-1962)

Слайд 63Атом Бора

Нет, не во всем частицы.

Н.Бор (1885-1962)

Атом Бора Нет, не во всем частицы.Н.Бор (1885-1962)

Слайд 64Атом Бора

Нет, не во всем частицы.

Н.Бор (1885-1962)
см

Атом Бора Нет, не во всем частицы.Н.Бор (1885-1962)см

Слайд 65Магнетон Бора

Магнетон Бора

Слайд 66Лайман, Бальмер, etc.


Лайман, Бальмер, etc.

Слайд 67Дуализм
Л.де Бройль (1892-1987)

Дуализм Л.де Бройль (1892-1987)

Слайд 68Дифракция электронов
Л. Биберман, Н. Сушкин, В. Фабрикант (1947)
МЭИ

Дифракция электроновЛ. Биберман, Н. Сушкин, В. Фабрикант (1947)МЭИ

Слайд 69Дифракция электронов


Дифракция электронов

Слайд 70Так что же получается?
Фотон – иногда частица, иногда волна
Электрон –

иногда частица, иногда волна

Но это только начало…
Отсутствие траектории
Невозможность предсказать результат



Так что же получается?Фотон – иногда частица, иногда волнаЭлектрон – иногда частица, иногда волнаНо это только начало…Отсутствие

Слайд 71А.Эйнштейн: «Бог не играет в кости»





Однако два примера:
Радиоактивный распад ядра
Прохождение

света через поляризатор

А.Эйнштейн: «Бог не играет в кости»Однако два примера:Радиоактивный распад ядраПрохождение света через поляризатор

Слайд 73Квантовый мир (h)
Состояние
Вероятность


Дискретность
Неопределенность эксперимента
Зависимость от измерительного прибора

Квантовый мир (h)СостояниеВероятностьДискретностьНеопределенность экспериментаЗависимость от измерительного прибора

Слайд 74
ВОЛНЫ

ВОЛНЫ

Слайд 75Бегущая волна
Фаза


Волновой
вектор

Бегущая волнаФазаВолновойвектор

Слайд 76Бегущая волна
Фазовая скорость


Длина волны

Бегущая волнаФазовая скоростьДлина волны

Слайд 77Стоячая волна
L

Стоячая волнаL

Слайд 78Электромагнитная волна

Электромагнитная волна

Слайд 79Групповая скорость




Групповая скорость

Слайд 80Групповая скорость
Групповая скорость

Групповая скоростьГрупповая скорость

Слайд 81след
Задача № 2

следЗадача № 2

Слайд 82Соотношение неопределенностей
k


k



k
Δx
Δk

Соотношение неопределенностейk kkΔxΔk

Слайд 83Соотношение неопределенностей
Средне-квадратичные
отклонения от среднего
значения.
Т.е. статистика.

Соотношение неопределенностейСредне-квадратичныеотклонения от среднегозначения.Т.е. статистика.

Слайд 84Распределение Гаусса
                                                       
a
a
a
a

Распределение Гаусса                                                         aaaa

Слайд 85Средние
Дискретные





Непрерывные

СредниеДискретныеНепрерывные

Слайд 86Средние
По углам




r
r
ϕ
θ



ϕ

СредниеПо угламrrϕθϕ

Слайд 87Средние
По углам




r
r
ϕ
θ


)

СредниеПо угламrrϕθ)

Слайд 88Соотношение неопределенностей

Соотношение неопределенностей

Слайд 89Соотношение неопределенностей

Соотношение неопределенностей

Слайд 90Соотношение неопределенностей
ω


ω



ω
Δt
Δω

Соотношение неопределенностейω ωωΔtΔω

Слайд 91Соотношение неопределенностей
Статистический характер
Средне-квадратичные отклонения от среднего значения.

Т.е. статистика.


Соотношение неопределенностейСтатистический характер   Средне-квадратичные отклонения от среднего значения.   Т.е. статистика.

Слайд 92Соотношение неопределенностей
Две основных постановки задачи:

Финитное – уровень энергии




Инфинитное – поток частиц


Соотношение неопределенностейДве основных постановки задачи: Финитное – уровень энергии    Инфинитное – поток частиц

Слайд 93Соотношение неопределенностей
Статистический характер
Средне-квадратичные отклонения от среднего значения.

Т.е. статистика.


Если частица-волна не занимает все пространство,


то у нее НЕТ определенного импульса (и энергии).
Соотношение неопределенностейСтатистический характер   Средне-квадратичные отклонения от среднего значения.   Т.е. статистика. Если частица-волна не

Слайд 94Соотношение неопределенностей
Мелкая яма
L
U0

Соотношение неопределенностейМелкая яма LU0

Слайд 95Соотношение неопределенностей
Мелкая яма
L
U0

Соотношение неопределенностейМелкая яма LU0

Слайд 96Соотношение неопределенностей
Туннелирование
L

Соотношение неопределенностейТуннелированиеL

Слайд 97Соотношение неопределенностей

Соотношение неопределенностей

Слайд 98Туннелирование

Туннелирование

Слайд 99Соотношение неопределенностей
Волна-убийца

Соотношение неопределенностейВолна-убийца

Слайд 100Соотношение неопределенностей
ω


ω



ω
Δt
Δω

Соотношение неопределенностейω ωωΔtΔω

Слайд 101Соотношение неопределенностей
Ширина уровней

Соотношение неопределенностейШирина уровней

Слайд 102Плотность состояний
Сколько состояний в диапазоне dx dk

Плотность состоянийСколько состояний в диапазоне dx dk

Слайд 103Плотность состояний
Коробка
L

N
π/L 2π/L 3π/L 4π/L

kx








1

Плотность состоянийКоробкаLN π/L  2π/L  3π/L  4π/L    kx 1

Слайд 104Плотность состояний
Коробка
L





N
π/L 2π/L 3π/L 4π/L

kx
1

Плотность состоянийКоробкаLN π/L  2π/L  3π/L  4π/L    kx 1

Слайд 105Плотность состояний
Коробка
2L
π/L 2π/L 3π/L 4π/L

kx
N



1









Плотность состоянийКоробка2L π/L  2π/L  3π/L  4π/L   kx N1

Слайд 106Плотность состояний

Плотность состояний

Слайд 107Закон Релея-Джинса
Главная гипотеза



Закон Релея-ДжинсаГлавная гипотеза

Слайд 108w
Закон Релея-Джинса
S
L = cΔt

wЗакон Релея-ДжинсаSL = cΔt

Слайд 109Закон Релея-Джинса
Задача № 3

Закон Релея-ДжинсаЗадача № 3

Слайд 110Формализация – предпосылки

Формализация – предпосылки

Слайд 111Формализация – предпосылки
Вероятность

по ансамблю

по времени
Какая доля частиц в

правой части комнаты
Формализация – предпосылкиВероятностьпо ансамблю            по времениКакая

Слайд 112Статистическая физика
Л.Больцман (1844-1906)

Вероятность – результат
неполной информации.
Эргодическая гипотеза –
усреднения

по времени и
ансамблю равнозначны.
Принцип равнораспределения
по степеням свободы.

Статистическая физикаЛ.Больцман (1844-1906)Вероятность – результатнеполной информации. Эргодическая гипотеза – усреднения по времени иансамблю равнозначны.Принцип равнораспределения по степеням

Слайд 113Формализация – предпосылки
Вероятность

для волн

по

времени

Бегущая волна
Формализация – предпосылкиВероятностьдля волн

Слайд 114Формализация – предпосылки
Вероятность

для волн

по

времени

Стоячая волна
Формализация – предпосылкиВероятностьдля волн

Слайд 115Формализация – предпосылки
Вероятность

для волн

по

времени

Сумма двух волн
Формализация – предпосылкиВероятностьдля волн

Слайд 116Формализация – предпосылки

Вероятность

для волн

по времени



Вывод:
квадрат амплитуды, усредненный по времени, есть хороший претендент на роль вероятности события.
Формализация – предпосылки           Вероятностьдля волн

Слайд 117Формализация – реализация
Э.Шредингер (1887-1961) В.Гейзенберг (1901-1976)

Формализация – реализацияЭ.Шредингер (1887-1961) В.Гейзенберг (1901-1976)

Слайд 118Формализация – реализация
Э.Шрёдингер (1887-1961) В.Хайзенберг (1901-1976)

Формализация – реализацияЭ.Шрёдингер (1887-1961) В.Хайзенберг (1901-1976)

Слайд 119Формализация – реализация
Э.Шредингер (1887-1961)

Формализация – реализацияЭ.Шредингер (1887-1961)

Слайд 120Дискретность – стоячие волны
L

Дискретность – стоячие волныL

Слайд 121Дискретность – стоячие волны
L

Дискретность – стоячие волныL

Слайд 122Уравнение Шредингера
Уравнение, не решение!

Уравнение ШредингераУравнение, не решение!

Слайд 123Школьный уровень
Готовые решения уравнений
(многие из которых даже не формулируются)

Школьный уровеньГотовые решения уравнений (многие из которых даже не формулируются)

Слайд 124Научный уровень
Формулировка уравнений и их решение

Научный уровеньФормулировка уравнений и их решение

Слайд 125Научный уровень
Формулировка уравнений и их решение


Уравнение второго порядка

Необходимы ДВА начальных условия

Научный уровеньФормулировка уравнений и их решение  Уравнение второго порядка Необходимы ДВА начальных условия

Слайд 126Уравнение Шредингера
Определение вероятности

Уравнение ШредингераОпределение вероятности

Слайд 127Уравнение Шредингера
Согласование с классическим пределом

Уравнение ШредингераСогласование с классическим пределом

Слайд 128Уравнение Шредингера
Прорыв в физику 20 века

Уравнение ШредингераПрорыв в физику 20 века

Слайд 129Уравнение Шредингера
Две основных постановки задачи:

Финитное – уровень энергии

Описывает вероятность

нахождения в точке

Инфинитное – поток частиц
Описывает вероятность
прохождения


Уравнение ШредингераДве основных постановки задачи: Финитное – уровень энергии    Описывает вероятность

Слайд 130Уравнение Шредингера
Гармонический
осциллятор

Уравнение ШредингераГармонический осциллятор

Слайд 131Уравнение Шредингера
Гармонический
осциллятор
Планк был прав
Уровни Ландау



Нулевой уровень

Уравнение ШредингераГармонический осцилляторПланк был правУровни ЛандауНулевой уровень

Слайд 132Циклотронные линии
Для электронов
энергия 10 кэВ
при
B~1012 Гс
Для протонов
при
B~1015 Гс

Циклотронные линииДля электроновэнергия 10 кэВпри B~1012 ГсДля протоновпри B~1015 Гс

Слайд 133Нижний уровень
Следует из соотношения неопределенностей
Более того – в точности минимальное

значение

Нижний уровеньСледует из соотношения неопределенностейБолее того – в точности минимальное значение

Слайд 134Нижний уровень
Бесконечная энергия нулевого состояния – вакуума
Экспериментальная проверка –

эффект Казимира

Нижний уровеньБесконечная энергия нулевого состояния – вакуума Экспериментальная проверка – эффект Казимира

Слайд 135Эффект Казимира
Отсутствие волн между
пластинами приводит к силе
притяжения.

Эффект КазимираОтсутствие волн междупластинами приводит к силепритяжения.

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика