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【物理讲义】近代物理讲义
近代物理学讲义第一部分·波粒二象性19世纪末,物理的天空中仍然存在两朵乌云,一朵是以太漂移说与实验的矛盾,另一朵是...
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2019/05

【物理讲义】近代物理讲义

近代物理学讲义

实习过程中发现很多学生不爱看书,或者看书找不到重点,于是便整理了这份近代物理部分的讲义。该讲义覆盖了高中物理选修3-5的近代物理部分的绝大部分内容,对学生常遇到的不理解的地方、误区专门进行了解释和提醒,本着更好理解记忆的原则,适当加入了大学物理内容的拓展,同时对于重点部分进行了总结归纳,便于学生对比记忆。本讲义编写耗时近一周,共计7600余词,投入了比较多的心血。所有文字均经过手敲,难免有些纰漏,望各位批评指正。知识性错误还请及时提醒以辅校正。本文字数、图片内容较多,手机端小屏幕可能看起来不太舒服,建议使用平板或电脑查看。


第一部分·波粒二象性

19世纪末,物理的天空中仍然存在两朵乌云,一朵是以太漂移说与实验的矛盾,另一朵是经典物理学对黑体辐射现象的无能为力。在这两种矛盾的推动下,物理学进入了一个新纪元。本章主要从黑体辐射实验简要介绍了能量量子化理论,以及介绍了光和实物粒子的波粒二象性。

一、黑体辐射

(一)黑体辐射的规律

黑体辐射规律

  1. 随着温度的升高,各种波长的强度都有增加;
  2. 随着温度的升高,辐射强度的极大值像波长短(频率大)的方向移动。

(二)维恩和瑞利公式

  1. 维恩短波区与实验结果接近;
  2. 瑞利长波区与实验结果接近,在短波区出现紫外灾难

二、光的粒子性

(一)光电效应实验

光电效应

  • 赫兹最早发现,接收电路受到光照更容易产生电火花,因此赫兹是最早发现光电效应的人
  • 光电效应:照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出;
  • 光电子射到正极就是正向电压,射到负极就是反向电压<u>一定要先判断这个</u>);
  • 光电效应的规律如下:

光电流与电压的关系

    1. 存在饱和电流:

      • 光强不变,增大正偏电压,光电流增大并趋于饱和值(<u>注意是正偏电压</u>)——正偏电压起到加速电子的作用;
      • 入射光越强,饱和光电流越大——光照强度决定光电子的数量。
    2. 截止频率和遏止电压:

      • 能够克服逸出功产生光电子的最小频率——$hv$和$W_0$的相对大小决定能否产生光电子;
      • 加一个反向电压使光电流恰为0时称为截止电压——截止电压$U_c$对应了最大初动能$E_k$的大小。
    3. 光电效应具有瞬时性:光强再小,光电流也是瞬时产生
    • 光电效应实验结果否定了光的电磁理论,因为按照光的电磁理论分析:

      1. 光电子初动能应该与光强有关,遏止电压应该与光强有关(实际上遏制电压满足$eU_c=hv-W_0$);
      2. 光的能量除了与频率有关还与光强有关,光强足够大,频率再小也能产生光电子,故不存在截止频率;
      3. 若光强很弱,产生光电子需要光进行长时间照射积累能量,而不是瞬时发生。

    (二)光电效应方程

    $$ E_k=hv-W_0 $$

    • 密立根后来通过实验证明了爱因斯坦的光电效应方程(他本来是想用实验推翻的),爱因斯坦由于发现光电效应方程获得诺贝尔物理学奖。

    (三)康普顿效应

    康普顿效应

    • 美国物理学家康普顿用$X$射线(本质是电磁波或者称光子束)射向石墨,发现了在不同于入射方向的散射射线,而这些散射射线的波长大于原$X$射线,按照经典理论,电磁波经过石墨被吸收能量后,变小的应该是电磁波的振幅而不是频率,也就是电磁波的波长不会改变。这个矛盾证明了光子除了具有能量之外还具有动量

    三、光和实物粒子都具有波粒二象性

    (一)光具有波粒二象性

    性质三种射粒子数量粒子速度或动量
    波动性干涉、衍射大量粒子速度小、动量小
    粒子性散射单个、少量粒子速度大、动量大

    联系光的波动性与粒子性的公式是:

    $$ p=\frac{h}{\lambda} $$

    (二)粒子的波动性

    • 德布罗意猜测实物粒子也具有波动性,称为德布罗意波物质波
    • 证明实物粒子(电子)也具有波动性是通过电子衍射实验证明的,电子衍射实验需要衍射光栅(非常窄的狭缝),晶体可以作为衍射光栅;

    电子衍射实验

    • $p=\frac{h}{\lambda}$对于实物粒子同样适用,由此式可知,动量越大的粒子波长越短,显示粒子性。

    四、概率波和不确定关系

    (一)概率波

    • 双缝干涉实验显示光子或实物粒子的波动性,体现了概率波

    电子的双缝干涉实验

    一次性同时大量发射或者一个一个的发射大量电子,经过双缝后都会在屏幕上显示出亮暗条纹(波),条纹的亮暗程度体现了光子打在光屏上不同位置的概率。因此光波或者物质波都是一种概率波,而且这种概率波不是光子(或实物粒子)相互作用引起的,而是光子(或实物粒子)自身具有的性质,也就是说条纹的亮暗程度也反映了一个粒子打在光屏上不同位置的概率。

    (二)不确定关系

    • 光的单缝衍射实验规律体现了不确定关系

    • 实验现象分析

      1. 光屏条纹亮度同样反映了粒子到达该点的概率
      2. 入射光子只有水平方向(设为y方向)的动量;
      3. 通过单缝后出现了竖直方向(x方向)的动量,这个动量具有不确定性,条纹越宽说明这个x方向的动量不确定性(我们用$\Delta p$来表示)越大(注意是在狭缝处的动量,不要把动量的注意力放在光屏上);
      4. 实验发现,狭缝越窄(尽可能使粒子的位置更精确,我们用$\Delta x$来表示位置的不确定性),条纹越宽,也就是动量的不确定性$\Delta p$越大,这说明动量的不确定性$\Delta p$和位置的不确定性$\Delta x$成负相关;
      5. 通过数学方法分析可以得到下式:

    $$ \Delta x \Delta p \ge\frac{h}{4\pi} $$

    这就是著名的不确定关系,它表明了在微观物理学中不可能同时准确地知道粒子的位置和动量,也就是不可能预测出粒子的运动轨迹。

    第二部分·原子结构与光谱

    十九世纪末人们才发现了电子,意识到原子可以再分,在此之前人们以为原子是构成物质的最小微粒。本章主要介绍原子结构的探索历程,并从波尔原子模型上解释氢原子光谱。

    一、电子的发现和“枣糕模型”

    (一)电子的发现

    • 德国物理学家普吕克尔戈德斯坦分别发现和命名了阴极射线,但是对于阴极射线的本质不清楚;
    • 英国物理学家J·J汤姆孙通过气体放电管实验发现阴极射线是带负电的粒子流,并求出这种粒子的比荷,揭示了阴极射线的本质,后来人们称这种粒子为电子;

    汤姆孙阴极射线偏转实验

    • 汤姆孙进而发现许多射线或离子流都包含电子,电子质量约是最轻原子质量的两千分之一,由此可见电子是原子的组成部分
    • 美国物理学家密立根通过油滴实验发现电荷是量子化的,存在最小的元电荷$e=1.6\times 10^{-19}C$。

    (二)枣糕模型

    • 发现电子后,1898年汤姆孙提出“枣糕模型”:原子是一个球体,正电荷弥漫性均匀分布在球内,带负电的电子镶嵌其中。

    枣糕模型

    • “枣糕模型”的矛盾:高速电子很容易穿透原子,看来原子不是一个实心球体。

    二、卢瑟福核式结构模型与波尔轨道量子化模型

    (一)卢瑟福的核式结构模型

    • 卢瑟福根据指导学生所做的 $\alpha$粒子散射实验结果,1911年提出核式结构模型

    a粒子散射实验

    • 绝大多数粒子不偏转→原子内部绝大部分是空的;
    • 少数粒子发生偏转→原子内部有带正电的原子核;
    • 极少数粒子被弹回→原子核质量很大
    • 核式结构模型的矛盾:卢瑟福核式结构模型按照经典可以描述为,原子中心有一个带正电的、很小的、几乎集中了全部质量的原子核,带负电的电子在核外绕核作圆周运动。但是如此会出现由于电子绕核转动向外辐射能量,最终会一头撞在原子核的情况,无法解释原子的稳定性。

    (二)波尔轨道量子化模型

    • 波尔在受到普朗克和爱因斯坦关于量子理论的启发,1913年提出轨道量子化模型

    波尔原子模型

    1. 电子轨道是量子化的,电子轨道半径不能取任意值,而是为特定值;
    2. 原子的能量是量子化的,量子化的能量叫做能级(能级是描述原子的能量状态,不是电子的能量状态),处在不同能级原子的稳定状态叫做定态,能量最低的定态叫做基态,其他状态叫做激发态
    3. 高能级向低能级跃迁会辐射光子,低能级向高能级跃迁会吸收光子,吸收或释放光子的能量由$hv=E_m-E_n$决定。
    • 波尔原子模型的缺陷:波尔原子模型仍保留了经典力学电子在轨道上运动的观点,根据不确定关系我们知道微观粒子的运动轨迹是无法预测的。波尔原子模型仅能解释氢原子或类氢原子光谱现象,对于复杂的原子光谱就无法解释了;

    (三)电子云模型

    • 现代人们根据电子在原子各处的概率分布,构建了电子云模型

    电子云模型

    三、原子结构模型的发展

    模型枣糕模型核式结构模型轨道量子化模型电子云模型
    注要提出者汤姆孙卢瑟福波尔科学家们
    提出时间189819771913————

    四、光谱与氢原子光谱

    (一)光谱

    • 一束光往往由多种不同波长的光组成,比如白光。将光用光栅、三棱镜分光,可以得到不同波长对应强度的记录,就是光谱

    光谱

    • 经常提到的光谱名词有线状谱、连续谱、吸收谱:

      1. 线状谱:光谱上是一条条分立的亮线,表示组成光束的光只含有某些特定的波长;
      2. 连续谱:光谱是连在一起的光带,表示组成光束的光含有各种波长;
      3. 吸收谱:连续谱光带中出现几条暗线,表示光束中缺少这几种波长的光,一般是由于连续谱光束经过某种物质后,特定波长的光被该物质吸收(如太阳高层大气吸收太阳光中的某些特定波长的光),剩下的光束形成的光谱就是吸收谱。
    • 光谱可以用来辨别物质:一种物质向外辐射的光和能够吸收外界的光的波长是一定的,比如钠可以向外辐射两种波长的光,同样钠也只能从外界吸收这两种波长的光。利用物质辐射光的光谱或者透过连续光后的吸收光谱,可以推测该物质的成分。比如我们可以用太阳光的吸收谱来确定太阳高层大气的成分。

    (二)氢原子光谱

    • 一种物质辐射的光是该物质原子从高能级向低能级跃迁辐射出能量的表现形式,因此一种物质向外辐射何种波长的光取决于其原子结构,一般我们研究最简单的氢原子的光谱。

    氢原子能级图

    • 上图为氢原子能级示意图,原子从高能级向低能级跃迁向外辐射光子,不同能级之间的跃迁会辐射出不同能量不同波长的光,根据终点能级的不同我们又把这些光分成不同的线系:

      • 高能级向第一能级跃迁(m=1)——莱曼系
      • 高能级向第二能级跃迁(m=2)——巴耳末系
      • 高能级向第三能级跃迁(m=3)——帕邢系
      • 高能级向第四能级跃迁(m=4)——布拉开系

    其中巴耳末系的光出于可见光波段,是最早被发现的线系,氢原子光的波长与跃迁能级之间的关系可以由下式给出:

    $$ \frac{1}{\lambda}=R_H(\frac{1}{m^2}-\frac{1}{n^2})\qquad m,n=1,2,3…且m<n $$

    其中$R_H$称为氢的里德伯常量,原子跃迁时,从n能级跃迁到m能级(从高能级跃迁到低能级),当$m=2$时,这个上述公式就表示巴耳末系的光,因此称为巴尔末公式。它最早由一个数学教师巴尔末推导出来。

    • 由于不同能级之间能量的差值是一定的,因此不同能级之间进行跃迁,所吸收或辐射光子的波长只能取某些特定值,这就是吸收谱和线状谱形成的原因。

    (三)氢原子能级跃迁须注意的问题

    • 氢原子不同能级之间的跃迁需要辐射能量或吸收能量,辐射的能量恰好等于能级差这一点不难理解,需要注意的是,当氢原子从低能级向高能级跃迁吸收能量时,只有恰好等于能级差的能量才能被吸收。比如说,氢原子$n=1$的能级$E_1=-13.6eV$,跃迁到$n=2$的能级$E_2=-3.4eV$,需要吸收的能量是$E_2-E_1=10.2eV$,只有恰好等于这个能量值的光子才能被吸收,稍微大一点比如$10.3eV$的能量是不能被吸收的。但是如果是具有$10.3eV$的大量电子,是有可能被处在$n=1$能级的氢原子吸收跃迁到$n=2$能级上的,可以解释为电子以不同角度撞击氢原子可以给予氢原子部分自身的能量(通过控制撞击的角度可以实现),但是光子撞击氢原子之后就会被全部吸收(当然前提是光子的能量必须恰好满足能级差,不然任性的氢原子是不会吸收的,哼​​)。

    第三部分·原子核

    原子核内部的秘密从发现原子核内放出的各种射线开始的,此后各种各样的核反应慢慢揭开了原子核神秘的面纱。本章主要介绍原子核与核反应,重点可以概括为:三种射线、四种核反应、七个重要核反应方程以及核能的计算。

    一、原子核的组成

    (一)天然放射现象

    • 1896年,贝可勒尔最早发现铀可以发出能够穿透黑纸使照片底片感光的射线;
    • 受到贝可勒尔发现的鼓舞,居里夫人和她的丈夫发现了两种能放射出更强射线的新元素——钋(读作$p\bar{o}$)和镭;
    • 能够发射射线的元素称为放射性元素,原子序数大于等于83的元素都是放射性元素,部分原子序数小于83的元素也是放射性元素。放射性元素自发发出射线的现象叫做天然放射现象。

    (二)三种射线——$、、\alpha、\beta、\gamma$ 射线

    • 三种射线的比较
    射线本质电性速度穿透能力电离能力
    $\alpha$射线$He$原子正电$\frac{1}{10}$光速一张纸能挡住很强
    $\beta$射线电子负电$99\%$光速几毫米厚的铝板不强
    $\gamma$射线光子不带电光速几厘米厚的铝板和
    • 三种射线在磁场中的运动轨迹不同

    三种射线在磁场中的运动轨迹

    通过三种粒子的电性以及磁场方向和速度方向很容易判断偏转方向,如未给出磁场方向可通过$R=\frac{mv}{qB}$判断出$\alpha$粒子的半径大,也可以区分出三种射线。

    • 探测射线的方法

      • 射线就是各种粒子流,这些粒子具有以下性质:

        1. 使气体或液体电离,产生的粒子使过饱和蒸汽产生雾滴,过热液体产生气泡;
        2. 使照相底片感光;
        3. 使荧光物质产生荧光
      • 探测手段

        • 威尔逊云室(可分析粒子电性正负)
        • 气泡室(可知道粒子动量、能量、电性)
        • 盖革-米勒计数器(只能用来计数,不能区分粒子种类)
    • 三种射线的成因及来源
    射线成因来源
    $\alpha$射线原来核中产生的新$_2^4He$核原核
    $\beta$射线原来核中的中子转化成一个质子和一个电子,电子发射到核外原核
    $\gamma$射线核反应释放的能量被产生的新核吸收变成激发态,退激发辐射出光子新核

    (三)原子核的组成

    • 1919年,卢瑟福用$\alpha$粒子轰击氮原子核,打出了质子(就是氢核$_1^1H$),质子就这样被发现了(卢瑟福非常喜欢用$\alpha$粒子轰击各种东西);
    • 由于大多数原子核质量和电荷量的比值大于质子的相应比值,卢瑟福猜想有的核内可能还存在中子,1932年他的学生查德威克证明了这个猜想;
    • 原子核由质子和中子组成,质子和中子统称核子;
    • 原子核常用符号$_Z^AX$表示,$X$是元素,$A$是质量数,$Z$是质子数

      • 质子数$=$核电荷数$=$原子序数;
      • 中子数$=$$A-Z$

    二、放射性元素的衰变

    ​ 衰变就是之前所说的天然放射现象所发生的核反应

    (一)原子核的衰变

    • 衰变核反应的特征:

    $$ X_{放}\longrightarrow X_{2}+_2^4He\,/\,_{-1}^0 e $$

    1. 反应前是一种放射性元素;
    2. 反应后是一种新元素和氦核$_2^4He$($\alpha$衰变)或电子$_{-1}^0 e$($\beta$衰变)
    • $\alpha$衰变新核质量数减4,质子数减2;$\beta$衰变新核质量数不变,质子数加1,通过这个规则已知原核和新核可以计算经过了几次$\alpha$衰变和几次$\beta$衰变。计算方法是先用质量数变化判断有几次$\alpha$衰变,再由质子数变化判断有几次$\beta$衰变。

    (二)半衰期

    • 元素的衰变具有半衰期,计算公式为:

    $$ N=N_0·(\frac{1}{2})^{\frac{t}{\tau}} $$

    其中$N$表示$t$时间后的原来元素的量,$N_0$表示开始时原来元素的量,$\tau$表示半衰期

    • 元素的半衰期与任何外界因素(温度、压强等等)无关,是由元素自身性质决定的。
    • 元素的半衰期是大量元素统计规律的结果,当对象是几个或十几个这样少量的原子时,半衰期规律可能不适用。(半衰期是3天的10个原子3天后一定只剩下5个,这种说法是错误的)

    三、人工核转变

    (一)原子核的人工核转变

    • 人工核转变的特征:

    $$ _2^4He+X_1\longrightarrow X_2+_1^1H\,/_0^1n $$

    用$\alpha$粒子、质子或中子去轰击轻核,产生新的元素,一般伴随质子或中子的产生;

    • 人工放射性同位素就是由人工核反应产生的具有放射性的产物(如$_{15}^{30}P$),自然界中没有天然的这些同位素,人工放射性同位素具有放射强度容易控制、易塑性、半衰期短废料易处理等优点,因而科学上用到的射线用的都是人工放射性同位素。

    (二)放射性同位素的应用

    • 医学上的放射治疗(放疗);
    • 诱导基因突变($\gamma$射线);
    • 工业探伤($\gamma$射线);
    • 放射性同位素标记示踪。

    四、重核的裂变

    (一)重核裂变

    • 重核裂变的特征:

    $$ X_{重}+_0^1n\longrightarrow X_1+X_2+N_0^1n $$

    中子去轰击重核,产生新的元素和中子(一定有中子,而且数量一般大于1);

    • 生成的中子也可以发生新的核裂变,使裂变反应不断进行下去,称为核裂变的链式反应;

    链式反应

    • 只有铀块足够大链式反应才能持续发生,链式反应发生的最小体积叫做临界体积,最小质量叫做临界质量
    • 核裂变释放的能量非常大!

    (二)核电站

    ​ 可控链式反应可以用于核电站。

    • 核反应堆的结构

    核反应堆

    可控核反应堆的关键在于能够得到慢中子,不至于链式反应发生的太快太剧烈。

    1. 铀棒:提供核燃料,插得越深反应越剧烈;
    2. 镉棒:吸收中子,使链式反应速度减慢,插的越深反应速度越慢;
    3. 慢化剂(减速剂):减慢中子的速度,常用的慢化剂有石墨、重水($_1^3H_2O$)、普通水
    • 核反应后的燃料具有放射性,污染极强需要深埋地下。

    五、轻核的聚变(又叫热核反应)

    (一)轻核聚变

    • 轻核聚变的特征

    $$ X_1+X_2\longrightarrow X_3+(^1_0n) $$

    两种很轻的核结合成一个较轻的核,同时可能伴随中子的产生。需要注意的是很轻的核目前指的就是氢或者氦,再重一点反应就极难发生了;

    • 轻核聚变的条件:轻核聚变合成一起需要反应轻核克服巨大的库仑斥力,因此需要很高的温度提供初始反应的能量,反应一旦发生,靠核聚变自身释放的能量就能使核聚变持续进行下去。因此氢弹内部会有一个小原子弹通过裂变提供核聚变反应的初始能量;
    • 太阳内部不断进行着氢核聚变成氦核的反应。

    (二)受控热核反应

    • 核聚变具有以下优点:

      1. 轻核聚变产能效率高;
      2. 地球上聚变燃料储量丰富;
      3. 轻核聚变清洁安全。
    • 实现受控核聚变的难题:没有能够承受热核反应高温的容器,科学家提出了磁约束(环流器)惯性约束两种解决方案。

    六、高中核反应方程式总结

    序号核反应方程核反应类型方程意义
    1$_{92}^{238}U\rightarrow \,_{90}^{234}Th+_2^4He$$\alpha$衰变经典$\alpha$衰变
    2$_{90}^{234}Th\rightarrow \,_{91}^{234}Pa+_{-1}^0e$$\beta$衰变经典$\beta$衰变
    3$_7^{14}N+_2^{4}He\rightarrow \, _8^{17}O+_1^1H$人工核转变卢瑟福发现质子
    4$_4^9Be+_2^4He\rightarrow \,_6^{12}C+_0^1n$人工核转变查德威克发现中子
    5$_{13}^{27}Al+_2^4He \rightarrow\, _{15}^{30}P+_0^1n$人工核转变居里夫人人工放射性元素
    6$_{92}^{235}U+_0^1n\rightarrow \,_{56}^{144}Ba+_{36}^{89}Kr+3_0^1n$核裂变经典核裂变
    7$_1^2H+_1^3H\rightarrow \,_2^4He+_0^1n$核聚变经典核聚变

    以上7个是高中阶段需要会写的核反应方程式,核反应方程左右两边满足质量数守恒和电荷守恒,但是不满足质量守恒,因为核反应伴随质能的转化。

    七、核能、结合能和质量亏损

    (一)核能与结合能

    • 很多人会把核能与结合能认为是一回事,然而这个两个概念却恰恰相反。
    • 核能可以解释为原子核所具有的能量,显然平均每个核子核能越大原子核越不稳定,平均核子核能与平均核子质量成正相关。

    平均核子质量与原子序数关系

    • 结合能是把原子核完全分开成核子所需要的能量,平均分开每个核子所需要的能量越大,说明原来结合的越好,显然原子核就越稳定。
    • 平均分开每个核子所需要的能量叫做平均结合能,平均结合能$=$结合能$\div$核子数,比结合能越大,原子核越稳定。由比结合能小的原子核转化成比结合能大的原子核的核反应吸收能量,反之释放能量,在所有元素中$Fe$的平均结和能最大

    平均结合能与原子序数关系

    (二)质量亏损

    • 核反应前后质量数守恒,但是质量却不守恒,这就是因为核反应伴随着能量的吸收或释放,反应吸收或释放的能量可以有反应前后质量之差根据爱因斯坦质能方程$E=mc^2$算出;
    • 单个质子或中子的质量是已经精确确定了的,但是我们发现原子核的质量会小于组成它核子的质量之和,这个现象就叫做质量亏损
    • 一般来说计算题中给出的质量单位是u,即相对原子质量单位,根据质能方程关系,1u$=931MeV$。

    八、核力、粒子与宇宙

    (一)四种基本相互作用

    • 万有引力
    • 电磁力
    • 强相互作用
    • 弱相互作用

    (二)核力

    • 核力是使得质子和中子束缚在一起形成原子核的力,它是一种强相互作用,在原子核的尺度内,核力远大于库仑力;
    • 核力是一种短程力,作用范围在$1.5\times10^{-15}m$之内,核力也分斥力和引力,当核子挨得很近时表现为斥力;
    • 核子只跟相邻核子发生核力作用,称为核力的饱和性;
    • 由于核力的作用范围有限,以及核力的饱和性,使得原子核越大,相距较远的核子之间的核力不足以克服库仑力,就会不稳定;
    • 由于中子不受库仑力的作用,只受合力的作用,因而在稳定的原子重核中,中子数数量往往比质子数数量还要多;
    • 原子序数越大的稳定原子核,其中子数与质子数的比值越大,下图为中子数$A$与质子数$Z$的关系。

    中子数与质子数的关系

    (三)粒子

    ​ 按照粒子与各种相互作用的不同关系,可以将粒子分为三大类:强子、轻子和媒介子。

    • 强子:参与强相互作用的粒子,分为介子和重子两类,1964年提出,强子由夸克组成,夸克有6中,所带的电荷是元电荷的$+\frac{2}{3}$或$-\frac{1}{3}$。
    • 轻子:不参与强相互作用的粒子,目前发现了电子、中微子、$\mu$子、$\mu$子中微子、$\tau$子和$\tau$子中微子六种轻子;
    • 媒介子:传递各种相互作用的粒子,如光子、中间波色子、胶子等。

    (四)宇宙和恒星的演化

    • 宇宙的演化
    时间温度粒子
    大爆炸后$10^{-44}s$$10^{32}K$夸克、轻子、胶子
    大爆炸后$10^{-6}s$$10^{13}K$夸克构成质子和中子等强子
    ————$10^{11}K$只剩少量夸克,光子、中微子、电子等轻子大量存在
    ————$10^9K$有轻核生成,进入核合成时代
    大爆炸1万年后$10^4K$电子、质子、氦核混合电离气体组成宇宙
    ————$3000K$电子与质子复合成中性氢原子
    • 恒星的演化
    阶段特点
    第一阶段宇宙中的中性原子构成宇宙尘埃
    第二阶段宇宙尘埃在万有引力作用下逐渐密集形成气态星云团
    第三阶段星云团凝聚,内能增大而开始发光,诞生恒星
    第四阶段恒星继续收缩发生热核反应,向外释放能量,目前太阳正处于此阶段
    第五阶段恒星发生更难发生的聚变,经过多次收缩与膨胀出现氧、硅、铁等重元素
    第六阶段热核反应停止,星体进一步收缩,形成白矮星、中子星,最终密度达到极大
    第七阶段黑洞

    黑洞

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    最后修改:2019 年 05 月 09 日 11 : 40 PM
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    9 条评论

    1. 水寒

      话说,我也是一个正儿八经的物理专业的,遗憾的是走让了IT这条不归路

    2. 搬瓦工教程

      交换链接吗

      1. 一个小物块
        @搬瓦工教程

        可以的,请移步友链库申请!

    3. 小石

      博主是高中的物理老师?

      1. 一个小物块
        @小石

        现在还不算

    4. 装逼学院

      物理化,最差的就是物理,哈哈。

    5. 与梦城

      滴!访客卡!请上车的乘客系好安全带,现在是:Tue May 21 2019 23:19:25 GMT+0800 (中国标准时间)

    6. 心语难诉

      文章质量真高,排版层次分明,图文并茂,可见用心!而且还用markdown敲这么多公式!

      1. 一个小物块
        @心语难诉

        感谢关注,markdown排版这样的内容还真是很舒服,敲公式也很方便。