🗊Презентация Физическая картина мира. Принципы современной физики

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ (КСЕ) Тема лекции № 3 (часть 1) Физическая картина мира. Принципы современной физики. Лектор: доцент кафедры методики обучения безопасности жизнедеятельности Силакова Оксана Владимировна

(1564 – 1642 г.)

Электромагнитная картина мира. Наибольший вклад в формирование данного представления о мире внесли работы М. Фарадея и Д. Максвелла. После создания последним на основе открытого Фарадеем явления электромагнитной индукции теории электромагнитного поля стало возможным говорить о появлении электромагнитной картины мира.

Волновые свойства света Принцип Гюйгенса — Френеля состоит в том, что каждая точка, до которой дошло световое возбуждение, в свою очередь становится источником вторичных волн и передает их во все стороны соседним точкам Интерференция света заключается в том, что при взаимном наложении двух волн происходит усиление или ослабление колебаний

Квантовые свойства света Фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. Гипотеза Планка заключается в том, что излучение и поглощение света происходит не непрерывно, а дискретно, т. е. определенными порциями (квантами), энергия Е которых определяется частотой v: E=h v;

Квантовые свойства света ЭФФЕКТ КОМПТОНА – при рассеянии монохроматического рентгеновского излучения веществом с легкими атомами в составе рассеянного излучения наряду с излучением с первоначальной длиной волны наблюдается излучение с более длинной волной.

Универсальность корпускулярно-волновой концепции Гипотеза об универсальности корпускулярно-волнового дуализма: не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают волновыми свойствами. формула де Бройля: Всем микрообъектам присущи и корпускулярные, и волновые свойства: для них существуют потенциальные возможности проявить себя в зависимости от внешних условий либо в виде волны, либо в виде частицы.

Важной частью современной физической картины мира являются четыре принципа современной физики — наиболее общие законы, влияние которых распространяется на все физические процессы, все формы движения материи. - Принцип симметрии - Принцип дополнительности и соотношения неопределенностей - Принцип суперпозиции (наложения) - Принцип соответствия

ОСНОВНЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ПРИНЦИПЫ. 1. Сдвиг времени. Изменение начала отсчета не изменяет физических законов. Время однородно но всему пространству. 2. Сдвиг системы отсчета пространственных координат. Такая операция не изменяет физических законов. Все точки пространства равноправны, и пространство однородно. 3. Поворот системы отсчета пространственных координат также сохраняет физические законы неизменными — значит, пространство изотропно. 4. Классический принцип относительности Галилея устанавливает симметрию между покоем и равномерным прямолинейным движением. 5. Обращение знака времени не изменяет фундаментальных законов и макромире, то есть процессы макромира могут описываться и при обращении знака времен.

Законы сохранения 1. Закон сохранения импульса P = m * u Если сумма внешних сил равна нулю, импульс системы тел остается постоянным при любых происходящих в ней процессах.

Законы сохранения 2. Закон сохранения момента импульса L = P * r (m*u*r) Момент импульса замкнутой системы не изменяется во времени. Если заменить линейную скорость U угловой скоростью ω, то момент импульса будет L = J * ω, где J = m*r2 - момент инерции

Законы сохранения 3. Закон сохранения энергии Екин = m u2 /2 Е пот = m * g * h Е общ = Е кин + Е пот Энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного вида в другой (1686 г. Лейбниц)

4. Закон сохранения заряда экспериментально этот заряд подтвержден в 1843 г М. Фарадеем В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов системы остается неизменной во времени, какие бы процессы ни происходили внутри замкнутой системы.

Теорема Нетер (1918 г) Устанавливает связь между свойствами симметрии и законами сохранения. Суть теоремы: непрерывными преобразованиями в пространстве-времени, оставляющими инвариантным действие, являются: сдвиг во времени, сдвиг в пространстве, трехмерное пространственное вращение, четырехмерные вращения в пространстве-времени.

Теорема Нетер из инвариантности относительно сдвига во времени следует закон сохранения знергии; относительно пространственных сдвигов – закон сохранения импульса; относительно пространственного вращения - закон сохранения момента импульса; относительно преобразований Лоренца (четырехмерное вращение в пространстве-времени) - обобщенный закон движения центра масс: центр масс релятивистской системы движется равномерно и прямолинейно.

Принципы неопределенности и дополнительности ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ: микрочастица (микрообъект) не может иметь одновременно определенную координату x и определенный импульс p, причем неопределенности этих величин удовлетворяют условию: Δx·Δp ≥ h ПРИНЦИП ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ: получение экспериментальной информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект (элементарную частицу, атом, молекулу), неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к первым.

Принципы причинности и соответствия Принцип причинности означает: состояние механической системы в начальный момент времени с известным законом взаимодействия частиц есть причина, а ее состояние в последующий момент — следствие. Принцип соответствия: всякая новая более общая теория, являющаяся развитием классической, не отвергает ее полностью, а включает в себя классическую теорию, указывая границы ее применения, причем в определенных предельных случаях новая теория переходит в старую.

Доклады к семинару «Законы физики»: 1. Первое начало термодинамики. Круговые процессы (циклы). Идеальный цикл теплового двигателя Карно; 2. Второе начало термодинамики. Энтропия; 3. Третье начало термодинамики, или тепловая теория Нернста. Неравновесная термодинамика; 4. Опыты Резерфорда. Модель атома Резерфорда; 5. Теория Бора (постулаты Бора); 6. Квантовая теория Планка. Гипотеза де Бройля. Закон Кулона; 7. Законы оптики. 8. Многоэлектронный атом. Принцип Паули; 9. Молекулярно-кинетическая теория строения вещества и газовые законы. 10. Основные понятия ядерной физики