簡(jiǎn)介：第六章物理學(xué)信息檢索,第一節(jié)英國(guó)科學(xué)文摘,一、概況科學(xué)文摘（SCIENCEABSTRACTS，簡(jiǎn)稱(chēng)SA）創(chuàng)刊于1898年，當(dāng)時(shí)由英國(guó)電氣工程師學(xué)會(huì)IEE和倫敦物理學(xué)會(huì)PS聯(lián)合推出。最初,只報(bào)道物理學(xué)與電工學(xué)文獻(xiàn),以物理學(xué)原理、聲、光、電、電工基礎(chǔ)、電力和發(fā)動(dòng)機(jī)等為主要內(nèi)容,并且以單卷冊(cè)的形式編輯出版。,1903年5月，SA分為兩個(gè)專(zhuān)輯出版，即A物理文摘；B電工文摘。1966年6月出版控制文摘,增為SA中的C輯,并將其B輯更名為電氣與電子學(xué)文摘。1967年1月SA推出電子版出版物INSPEC數(shù)據(jù)庫(kù)即物理、電氣與控制工程信息服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù),并拓寬了印刷型文本的報(bào)道內(nèi)容。,1969年將其C輯控制文摘更名為控制與計(jì)算機(jī)文摘,使其收錄報(bào)道內(nèi)容更加寬泛。1970年，SA推出磁帶版文本。1972年統(tǒng)一啟用INSPEC分類(lèi)法標(biāo)引文獻(xiàn)，而1973年主題詞法文獻(xiàn)標(biāo)引的啟用，則又給計(jì)算機(jī)檢索提供了技術(shù)條件。1973年春首次實(shí)現(xiàn)全國(guó)聯(lián)機(jī)檢索，但提供的檢索文獻(xiàn)量不夠大。同年9月，INSPEC數(shù)據(jù)進(jìn)入美國(guó)的DIALOG檢索系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了洲際性的國(guó)際聯(lián)機(jī)檢索，也是英國(guó)最早實(shí)現(xiàn)國(guó)際聯(lián)機(jī)檢索的第一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。,SA的機(jī)讀數(shù)據(jù)庫(kù)又于1983年增編D部分信息技術(shù)，包括商務(wù)與金融信息技術(shù)、通訊、計(jì)算機(jī)與系統(tǒng)、工程與工業(yè)信息技術(shù)、管理、辦公自動(dòng)化。1991年9月，SA通過(guò)UMI公司生產(chǎn)CDROM，1998年6月，又發(fā)行了WINDOWS系統(tǒng)下的光盤(pán)版。1995年1月，SA兼并德國(guó)的物理簡(jiǎn)訊雜志，合并在物理文摘分冊(cè)。,,SA現(xiàn)由英國(guó)電氣工程師學(xué)會(huì)THEINSTITUTEOFELECTRICALITHACA,NY,USA,69MAY,1994,BERLIN,GERMANYSPRINGERVERLAG199419547,19558,1965676,22184,22536,2257982,22771,23129,5團(tuán)體著者索引（CORPORATEAUTHORINDEX）該索引的前身是專(zhuān)利索引和報(bào)告索引。該索引現(xiàn)按團(tuán)體著者名稱(chēng)的字順排列，并注明地址、文獻(xiàn)篇名、報(bào)告號(hào)或?qū)＠?hào)以及對(duì)應(yīng)的文摘號(hào)，同一團(tuán)體著者的文獻(xiàn)按其篇名字順排列。INSTELECTRKGRAFF,BERLIN,GERMANYSPRINGER199520197,4引用期刊一覽表（LISTOFJOURNALS）該表只出現(xiàn)在下半年的累積本中，可由刊名縮寫(xiě)查找刊名全稱(chēng)。并可了解國(guó)別、編輯出版者及地址等信息。CHINJELECTRONCHINACHINESEJOURNALOFELECTRONICS,CHINESEINSTITUTEOFELECTRONICS,12NONGZHANGUANNANLUROAD,BEIJING100026,CHINA,5INSPEC敘詞表INSPECTHESAURUS科學(xué)文摘主題索引的標(biāo)目選自INSPEC敘詞表。該敘詞表分為字順表和詞族表兩部分。在字順表中列出全部敘詞和一些非敘詞。它們用USE（用）和UF（USEDFOR，代）相互參照。對(duì)于每個(gè)敘詞還設(shè)置NTNARROWERTERM，下位敘詞,BTBROADERTERM，上位敘詞,TTTOPTERM，族首詞,RTRELATEDTERM，相關(guān)敘詞等參照項(xiàng)。此外，還列出該敘詞所屬的CCCLASSIFICATIONCODE，此號(hào)用于INSPEC磁帶服務(wù)和FCFULLFORMOFCODE，此號(hào)供輸入INSPEC數(shù)據(jù)庫(kù)用，以及該敘詞的啟用日期DI（DATEOFINPUT）及其原用詞PTPRIORTERM。,詞族表充分揭示各敘詞間的關(guān)系，便于用戶(hù)縮檢和擴(kuò)檢。該表以族首詞TT為標(biāo)目，按等級(jí)展開(kāi)該詞族的所有敘詞。敘詞表在科學(xué)文摘的光盤(pán)版和網(wǎng)絡(luò)版中均能查檢。,三、科學(xué)文摘網(wǎng)絡(luò)版進(jìn)入90年代，SA不失時(shí)機(jī)地將其機(jī)讀文獻(xiàn)文本INSPEC數(shù)據(jù)庫(kù)推向因特網(wǎng)，向各國(guó)聯(lián)機(jī)用戶(hù)提供網(wǎng)上信息查詢(xún)與檢索服務(wù)。目前，INSPEC數(shù)據(jù)庫(kù)主要是借助于許多大型的商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)或?qū)ｉT(mén)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。其中，一些主要的提供INSPEC數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的系統(tǒng)包括BELLHOWELLINFORMATIONANDLEARNING,GEDOCAR、CISTI、COMPUSERVE、DATASTAR、DIALOG、EINS、FIZTECHNIK、IOPP、OCLCFIRSTSEARCH、OVID、QUESTELORBIT、SCIENCEDIRECT、STIC和STN。,這些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)對(duì)INSPEC數(shù)據(jù)的更新周期為每周進(jìn)行，只有少數(shù)單位為雙周更新或月更新。大多數(shù)系統(tǒng)對(duì)INSPEC的數(shù)據(jù)回溯至1969年，有少數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的回溯年代靠近一些。付帳方式也有所不同，有的系統(tǒng)提供訂購(gòu)服務(wù)，有的系統(tǒng)提供隨檢隨付帳的服務(wù)，但更多的是兩種方式均可。INSPEC數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)頁(yè)地址是HTTP//WWWTHEIETORG（原為HTTP//WWWIEEORGUK）,,,清華大學(xué)與美國(guó)OVID信息公司合作，在清華圖書(shū)館設(shè)立的鏡像服務(wù)器，提供基于WEB方式的科學(xué)文摘數(shù)據(jù)庫(kù)（INSPEC）的檢索服務(wù)。,1基本檢索點(diǎn)擊BASIC圖標(biāo)即可進(jìn)入基本檢索界面。在關(guān)鍵詞KEYWORD、作者AUTHOR欄中輸入相應(yīng)的檢索詞。關(guān)鍵詞默認(rèn)在標(biāo)題、文摘、主題詞中查找。作者姓名可以為姓名或名姓，如GUANZHICHENG或ZHICHENGGUAN。,2高級(jí)檢索INSPEC默認(rèn)高級(jí)檢索界面。主畫(huà)面劃分為工具欄、檢索結(jié)果顯示欄、檢索指令輸入欄和條件限制欄四部分。工具欄提供了一些有效的檢索工具。其中,點(diǎn)擊TOOLS圖標(biāo)，系統(tǒng)列出敘詞（THESAURUS、輪排索引PERMUTEDINDEX、主題范圍說(shuō)明SCOPENOTE、擴(kuò)展查詢(xún)EXPLODE等4種查詢(xún)方式。,,,A選擇敘詞時(shí)，如果輸入的檢索詞是敘詞，系統(tǒng)顯示該敘詞以及上位詞、下位詞、相關(guān)詞和過(guò)去曾使用過(guò)但目前已不再使用的詞；如果輸入的檢索詞不是敘詞，系統(tǒng)顯示與輸入詞最接近的敘詞。B選擇輪排索引時(shí)，只能輸入單詞，不能輸入詞組。系統(tǒng)列出所有包含該詞的主題詞及相關(guān)詞。C選擇注釋時(shí)，輸入的必須是敘詞，系統(tǒng)列出該詞的啟用日期、解釋、相關(guān)分類(lèi)碼及該詞啟用前所使用的詞等。D選擇擴(kuò)展查詢(xún)時(shí)，必須輸入敘詞（否則檢索結(jié)果為零），系統(tǒng)直接以該詞及下位詞進(jìn)行檢索。選擇查詢(xún)方式后，輸入檢索詞。,高級(jí)檢索方式下還可進(jìn)行1作者、標(biāo)題或刊名檢索AUTHOR,TITLE,JOURNAL2字段檢索（SEARCHFIELDS選擇字段檢索時(shí)，系統(tǒng)顯示40個(gè)字段列表，每個(gè)字段都可以作為檢索入口。3邏輯組合檢索（COMBINE4檢索限制（LIMIT包括年限、文摘、語(yǔ)種、期刊文獻(xiàn)類(lèi)型等選項(xiàng)。,,INSPEC檢索系統(tǒng)有5種顯示格式。系統(tǒng)可將檢索結(jié)果按選擇的排序方式進(jìn)行排序，共有作者、來(lái)源、標(biāo)題、出版時(shí)間、語(yǔ)言和出版國(guó)家等10種排序方式，每種排序方式又可選擇升序和降序兩種方式。INSPEC檢索系統(tǒng)可按選擇的打印格式（與顯示格式相同）打印輸出，可以存盤(pán)，還可以通過(guò)EMAIL發(fā)送。,第二節(jié)美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)出版物AIP,美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)（AMERICANINSTITUTEOFPHYSICS，AIP）創(chuàng)立于1931年，是一家出版研究性期刊、雜志、光盤(pán)、會(huì)議論文集及名錄的專(zhuān)業(yè)出版社。AIP出版12種物理學(xué)術(shù)期刊（大部分回溯到第一卷第一期，其中許多擁有該領(lǐng)域最高的影響因子）、1種雜志（PHYSICSTODAY）以及AIP會(huì)議論文集系列（回溯到1970年第一卷）。AIP創(chuàng)建的物理學(xué)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站SCITATION（SCITATIONAIPORG）收錄了約30多個(gè)出版社近200多種出版物，提供用戶(hù)這些出版物書(shū)目和文摘信息的免費(fèi)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)。,一、標(biāo)準(zhǔn)檢索,二、高級(jí)檢索,三、瀏覽,第三節(jié)美國(guó)物理學(xué)會(huì)出版物APS,美國(guó)物理學(xué)會(huì)（THEAMERICANPHYSICALSOCIETY，APS）成立于1899年，是世界上最具聲望的物理學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)會(huì)之一。APS出版的物理評(píng)論系列期刊PHYSICALREVIEW、PHYSICALREVIEWLETTERS、REVIEWSOFMODERNPHYSICS，分別是各專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域最受尊重、被引用次數(shù)最多的科技期刊之一。APS電子期刊數(shù)據(jù)回溯到1893年。嚴(yán)禁批量下載。,SA檢索題（手檢）一、利用英國(guó)科學(xué)文摘檢索下面課題的文獻(xiàn)選一題）1情報(bào)檢索的專(zhuān)家系統(tǒng)2UNIX操作系統(tǒng)3天氣預(yù)報(bào)用的數(shù)值方法4雷達(dá)雜波抑制5數(shù)據(jù)庫(kù)的智能檢索6計(jì)算機(jī)圖像處理,二、查找符合下列課題要求的文獻(xiàn)查出一組關(guān)于“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”的圖書(shū)資料。查出一組關(guān)于“聯(lián)機(jī)檢索”方面的會(huì)議論文。查找關(guān)于“環(huán)境污染”方面的研究報(bào)告。,,利用AIP和APS檢索課題1雷達(dá)雜波抑制2超導(dǎo)研究熟悉和掌握各種檢索方法,各個(gè)按鈕的使用,

簡(jiǎn)介：物理學(xué)史,專(zhuān)題限時(shí)集訓(xùn),物理思想方法,專(zhuān)題限時(shí)集訓(xùn)（十七）點(diǎn)擊圖標(biāo)進(jìn)入,

簡(jiǎn)介：§45地殼均衡和均衡異常,一、均衡問(wèn)題的產(chǎn)生上面介紹的各項(xiàng)改正后所得完全布格異常應(yīng)很小。即仔細(xì)消除起因于高度和可見(jiàn)地形影響之后的觀(guān)測(cè)值，與正常值應(yīng)當(dāng)差得很小。但事實(shí)并非如此。在廣闊的地區(qū)，布格異常顯示出系統(tǒng)的與地形的相關(guān)性。,在山區(qū)的異常值往住是負(fù)值，并且山區(qū)地勢(shì)越高，異常值下降得越嚴(yán)重。大約每上升1000M，要降低L2MM/S2而在海洋地區(qū)異常值是正的，并且海水越深，異常值上升得越歷害。大約每加深1000M，要提高2一4MM/S2這是否地形改正過(guò)了頭經(jīng)過(guò)反復(fù)核實(shí)所用公式和數(shù)據(jù)沒(méi)有錯(cuò)誤，所得結(jié)果也在允許的誤差范圍內(nèi)。,因此，這種高區(qū)負(fù)異常和低區(qū)正異常的現(xiàn)象是可以肯定的。上述異常的存在只能意味著在高山地區(qū)下面的巖石密度小于平均密度。而在海洋盆地下面的巖石密度則大于平均密度。這是一種由地下質(zhì)量補(bǔ)償?shù)厍虮砻嫘螒B(tài)原理的例證。,應(yīng)該指出，這種補(bǔ)償原理遠(yuǎn)在采用重力的詳細(xì)測(cè)量之前，就已經(jīng)提出來(lái)了。質(zhì)量補(bǔ)償觀(guān)念的最早提出者，應(yīng)是16世紀(jì)時(shí)具“天才的直覺(jué)”的達(dá)芬奇。直到18世紀(jì)，即L746年布格才得出同樣的結(jié)論。然而，關(guān)于山下面的質(zhì)量補(bǔ)償?shù)拿鞔_概念，以及地球怎么支撐如此巨大地質(zhì)體的解釋?zhuān)t至19世紀(jì)50年代，根據(jù)在北印度大地測(cè)量資料，對(duì)于喜馬拉雅山附近的垂線(xiàn)偏差進(jìn)行認(rèn)真分析后才形成的。,在高山附近，重力場(chǎng)方向應(yīng)該是地球基本場(chǎng)與高山引力場(chǎng)合力的方向。1854年英國(guó)人普拉特PRATT在喜馬拉雅山附近，根據(jù)地形計(jì)算，估計(jì)垂線(xiàn)應(yīng)有28”角秒的偏斜。但是，實(shí)測(cè)只有5”角秒僅僅相當(dāng)于應(yīng)有值的1/6在圖431中，A是由于山的質(zhì)量引起的理論偏斜，B是實(shí)測(cè)的偏斜，而C是不偏斜的標(biāo)準(zhǔn)位置。,,,為了解釋這些觀(guān)測(cè)結(jié)果，曾經(jīng)提出兩種假說(shuō)一個(gè)是普拉特假說(shuō)，一個(gè)是艾里假說(shuō)。兩種假說(shuō)都是以山下質(zhì)量不足為依據(jù)。按照普拉特假說(shuō)，喜馬拉雅山是由地殼柱體構(gòu)成。柱體密度隨地形高度而改變。因?yàn)樗兄w的下邊界處于海平面以下的同一深度上，而且每個(gè)地殼柱體的質(zhì)量相等，所以山越增高，它的平均密度越小，反之，山越降低，它的平均密度越大。這個(gè)相同的深度，為補(bǔ)償深度圖432BO,,,按照1855年艾里AIRY假說(shuō)，喜馬拉雅山有山根，山越高則山根貫人較重的基底應(yīng)該越深。如果基底的性能像流體一樣，并且較輕的山岳物質(zhì)有點(diǎn)像冰山浮在水面上那樣浮在較厚的流體基底上，則上述情況是完全可能的。因此補(bǔ)償深度是可變的，而且像是真實(shí)地面地形的鏡象投影圖432AO,這兩種假說(shuō)的重要區(qū)別在于，普拉特認(rèn)為地殼底面的深度一致，但密度隨地面高度增加而減少；艾里認(rèn)為地殼的密度一致，但底面深度隨地面高度增加而下降。但是，哪個(gè)合理呢1899年美國(guó)地質(zhì)學(xué)家杜通DUTTO）在討論地球內(nèi)部一定深度處的流體靜壓力時(shí)，第一次引進(jìn)“地殼均衡”一詞。地殼均衡的概念己經(jīng)廣泛地運(yùn)用于地學(xué)地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)領(lǐng)域。,以后幾十年時(shí)間，開(kāi)展了大規(guī)模的大陸和海洋的重力測(cè)量，迸一步肯定了布格異常與地形的相關(guān)關(guān)系。例如，山區(qū)是大的負(fù)值區(qū)如阿爾卑斯山，ΔGB為L(zhǎng)LOX10－5M/S2）。海洋區(qū)是大的正值區(qū)如東大西洋，為270X1O5M/S2，。并且得出布格異常大于80X10－5M/S2的展開(kāi)區(qū)，可能在海平面以下的地殼和或地幔有明顯的密度變化。,然而，由于重力資料不能唯一確定地下密度分布，因此，地殼均衡的具體模式問(wèn)題，仍有待進(jìn)一步論證。在這方面能發(fā)揮重要作用的是地震測(cè)深，可通過(guò)地震方法得出地球外層的詳細(xì)圖象。我們已知，莫氏面是地殼與地慢之分界面，在此上下速度發(fā)生急劇變化從65KM/S變到8OKM/S，根據(jù)速度與密度的一般關(guān)系，又根據(jù)地球內(nèi)部密度隨深度的變化，,有明顯跡象表明這個(gè)界面也是一個(gè)發(fā)生很大密度差的界面從29X1O3KG/CM3變到33X1O3KG/CM3。圖433給出大陸與海洋的折射地震研究結(jié)果。其中，標(biāo)出地形、地殼厚度和布格異常，它們之間顯示出極好的相關(guān)性。不難得出結(jié)論，艾里模式與地震學(xué)結(jié)果一致。由莫氏面作為補(bǔ)償面，恰恰是地形的一個(gè)放大的鏡象。毫無(wú)疑問(wèn)，莫氏面首先反映出海洋與大陸的不同地形；,,在大陸內(nèi)部，最大地殼厚度位于前蘇聯(lián)的科學(xué)院山脈在海洋，最薄地殼厚度位于最深的海洋處，而在海嶺和海島下面又趨向變厚。布格異常的數(shù)量，大致反映了低密度地殼的厚度補(bǔ)償程度。至此，鉸大的布格異常得到解釋?zhuān)⑶铱隙ò锬Ｊ绞堑貧ぞ獾幕灸Ｊ剑?但是，從圖433會(huì)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)均衡改正而求出的均衡異常，有的地區(qū)補(bǔ)償不足，有的地區(qū)補(bǔ)償過(guò)分，其均衡異常曲線(xiàn)有103一IO4M/S2的起伏。這表明在基本均衡的背景上，允許有局部的不均衡。造成這種不均衡的原因，學(xué)者們的意見(jiàn)有分歧。傅承義認(rèn)為地球介質(zhì)在極長(zhǎng)期載荷下，和真正的流動(dòng)有區(qū)別。,地殼本身有一定彈性強(qiáng)度，因而局部不勻衡是完全的，即是說(shuō)補(bǔ)償未必是完全的。這就仿佛船在水里，雖然全船的重量等于船所排出的水的重量，但由于船本身有一定強(qiáng)度，船內(nèi)的負(fù)荷還可以隨意安排。意思是說(shuō)，重力均衡從物理學(xué)角度分析，主要是阿基米德原理在地球最上層巖石層與軟流層的應(yīng)用。,在補(bǔ)償深度之下，較弱的軟流層會(huì)發(fā)生橫向流動(dòng)，對(duì)上覆巖石層產(chǎn)生浮力，這是重力均衡部分。但同時(shí)也應(yīng)注意到巖石層自身并非剛體，它可以在重力與浮力作用下發(fā)生彈性彎曲、塑性蠕動(dòng)或者局部斷裂，以應(yīng)力調(diào)整方式參與力的平衡。這部分應(yīng)屬于非重力均衡。,二幾種均衡改正和均衡異常,1、普拉特－海福德均衡改正和均衡異常在1909年和1910年海福德把普拉特的均衡平衡概念發(fā)展成一種方法。普拉特的均衡平衡概念如圖434，所示。其中，地面高程越高，下伏的巖石層密度越低。對(duì)于海洋，情況正好相反。,,設(shè)從誨平面計(jì)起的補(bǔ)償深度D（一般假定L00KM，嚴(yán)格說(shuō)是1L37KM之上，豎立著若干柱體，各個(gè)柱體的重量相等，即柱體底面積上的壓強(qiáng)相等。對(duì)于陸地，取其海拔高度為H，因此該柱體的高度為DH，密度為ΡH。另取海拔高度為零的正常柱體，高度為D，密度為Ρ0。根據(jù)柱體重量相等的關(guān)系，可得,從而求出陸地柱體與正常柱體的密度差ΔΡΔΡΡH－Ρ0－H/DHΡ0對(duì)于海洋，設(shè)海水深度H’，海水密度Ρ海，該柱體包括一段水柱和一段巖柱，巖柱密度可取ΡH’。同樣利用重量相等的關(guān)系，可得,由此求出海洋柱體與正常柱體的密度差ΔΡ，ΔΡΡH’－Ρ0＝－H’/D－H’Ρ海－Ρ0顯然，從陸地的密度差公式和海洋的密度差公式可知，前者ΔΡ＜0，后者ΔΡ＞0若取Ρ海1027XL03KG/M3，Ρ0267XL03KG/M，,可得ΔΡ‘／ΔΡ＝－0615,它表明在海洋下面反山根的剩余質(zhì)量，約為高山下面山根虧損質(zhì)量的61。為了獲得普拉特海福特均衡異常，需要在布格異常的基礎(chǔ)上進(jìn)行均衡改正又稱(chēng)補(bǔ)償改正，補(bǔ)償改正（ΔC）往往與地形改正（Δ1）同時(shí)進(jìn)行。實(shí)際改正工作是使用一套規(guī)格化的環(huán)帶。在29KM以?xún)?nèi)，采用平面公式進(jìn)行地形改正和補(bǔ)償改工；在29一1167KM之間，要考慮地球曲率做一些小的校正,在更遠(yuǎn)處，需用球面公式進(jìn)行地形和補(bǔ)償改正。關(guān)千地形效應(yīng)和補(bǔ)償效應(yīng)，可從圖435看出兩種效應(yīng)的對(duì)比情況。圖中取陸地高度為1KM和3KM，分別給出環(huán)狀地形質(zhì)量所產(chǎn)生的垂直引力地形改正和補(bǔ)償質(zhì)量而產(chǎn)生的垂直引力補(bǔ)償改正。地形效應(yīng)靠近測(cè)點(diǎn)比較大，遠(yuǎn)離測(cè)點(diǎn)比較小，然而，補(bǔ)償效應(yīng)與此相反，靠近測(cè)點(diǎn)比較小，而遠(yuǎn)離測(cè)點(diǎn)比較大。這兩種效應(yīng)在15KM處大約相等，,,2、艾里一海斯坎寧均衡改正和均衡異常在1924年和1938年海斯坎寧把艾里的均衡概念加以發(fā)展，成為易于確定均衡異常和計(jì)算山根和反山根的方法。艾里的概念如圖436所示。海斯坎寧所發(fā)展方法，其要點(diǎn)是補(bǔ)償直接在地形下面，因而是局部的；取地殼（密度為267X103KG／M3）浮在地慢密度為327X103KG／M3介質(zhì)上,,取某厚度（T）厚度時(shí)不存在質(zhì)量補(bǔ)償問(wèn)題，即地殼不“插入“地慢。對(duì)于陸地，若地形高度為H，其下部深入地慢介質(zhì)深度為T(mén)山根，根據(jù)阿基米德原理可得這里Ρ0為地殼密度，ΔΡ為地慢與地殼的密度之差。上式表明，高為H，密度為Ρ0的柱體，由厚為T(mén)、密度差為ΔΡ的山根來(lái)補(bǔ)償。,由此可得由此可知，山根是陸地高程的45倍。對(duì)于海洋，設(shè)海水深度為H’，反山根厚度為T(mén)’,則有以下關(guān)系上式表明，高度為H’、密度差為Ρ0－Ρ海的柱體虧損，由厚度為T(mén)’、密度為ΔΡ的反山根來(lái)補(bǔ)償。由此可得,由此可知，反山根是水深的27倍。無(wú)論是陸地還是海洋，它們的補(bǔ)償都是建立在等壓條件的基礎(chǔ)上。等壓線(xiàn)的深度一般取為地球上最高峰珠峰相應(yīng)的補(bǔ)償深度處珠峰高度H≈88KM，代入相應(yīng)式子，求出山根厚度T445X88392KM,如果正常的地殼厚度取T＝32KM，則等壓線(xiàn)的深度為T(mén)＋H＝712KM通常取70KM。應(yīng)該注意，陸地的地殼厚度為T(mén)HT海洋的地殼厚度T－H’－T’海斯坎寧利用地形質(zhì)量ΔM1與補(bǔ)償質(zhì)量ΔM2相等的條件，寫(xiě)出全球性大尺度的補(bǔ)償厚度T和T’的公式。,式中，ΛΡ0／ΔΡ＝445R為正常地殼厚度32KM，R為地球平均半徑6371KM。式中，Μ（Ρ0－Ρ海）／ΔΡ＝273,海斯坎寧根據(jù)上述公式，得到補(bǔ)償厚度，并計(jì)算出相應(yīng)的補(bǔ)償改正量制成專(zhuān)用的表。經(jīng)過(guò)這樣改正后，將得到艾里海斯坎寧均衡異常。3、二維準(zhǔn)艾里均衡方法沃澤爾JLWORZOL為了消除超過(guò)大陸邊緣的重力剖面中的地殼地慢結(jié)構(gòu)的邊緣效應(yīng)，提出了兩維準(zhǔn)艾里均衡計(jì)算方法。該方法依據(jù)艾里的山根反山根概念，但不是采用柱狀體做局部補(bǔ)償，而是采用連續(xù)體做區(qū)域補(bǔ)償。,,圖437是這種方法原理的示意圖。先假設(shè)一定深度30KM處的壓力相等，即為補(bǔ)償深度。然后依一般的局部補(bǔ)償概念，由海水深度確定海洋下面的反山根，得到地殼地慢邊界的深度。這樣的結(jié)構(gòu)是我們進(jìn)行二維均衡改正的出發(fā)點(diǎn)。為此，可分兩步,第一，用巖石將海洋“充填”。利用巖石與海水的密度差為267103164103KG／M3），進(jìn)行充填巖石的引力計(jì)算后，將所得結(jié)果加到自由空氣異常上，從而得到一個(gè)近似的布格異常。第二，再考慮反山根的物質(zhì)為地慢，其密度與地殼密度之差為32726706103KG／M3）。利用這個(gè)密度差進(jìn)行反山根的引力計(jì)算，將所得到的結(jié)果再?gòu)慕撇几癞惓Ｖ锌廴ィ瑥亩玫揭粋€(gè)二維的準(zhǔn)均衡異常。,這樣得到的均衡異常，可能排除了大部分邊緣效應(yīng)，所余僅為較小構(gòu)造影響。因此，這個(gè)方法已用來(lái)分析穿過(guò)大陸邊緣的較小構(gòu)造，并取得一些結(jié)果。三、均衡異常的解釋若地殼是均衡的，按照均衡理論將地殼物質(zhì)產(chǎn)生的引力計(jì)算出來(lái)，把它從自由空間重力異常中減去，即進(jìn)行均衡校正，可以得到均衡異常。,如果均衡異常很小，表明地殼基本處于均衡狀態(tài)。但是在地球上存在著許多均衡異常值大的地區(qū)。均衡正異常地殼物質(zhì)盈余。均衡負(fù)異常地殼物質(zhì)虧缺。均衡異常是研究地震和地殼運(yùn)動(dòng)的重要資料。,大均衡異常的最顯著實(shí)例是印度尼西亞群島。沿著島弧觀(guān)測(cè)到一個(gè)均衡異常達(dá)－200X10－5M/S2的狹窄帶。根據(jù)列島顯示的摺皺作用和逆掩斷層，維寧曼尼茲1958認(rèn)為，這些地區(qū)的地殼受強(qiáng)烈的橫向壓力。負(fù)異常意味著補(bǔ)償不足。這部分末補(bǔ)償?shù)奈镔|(zhì)虧損，可能是較輕的地殼向下彎曲到較致密的地慢中。由均衡負(fù)異常提示的地殼向下彎曲，成為地球內(nèi)存在橫向壓應(yīng)力的重要證據(jù)。,大均衡異常的另一個(gè)顯著實(shí)例是塞浦路斯島，該地區(qū)得到非常大的正異常。正異常顯示地下物質(zhì)過(guò)剩。該島地質(zhì)情況相當(dāng)復(fù)雜，因?yàn)橛胁煌瑫r(shí)代的基性巖。其中，含有檄攬石的輝長(zhǎng)巖露頭。被認(rèn)為是地慢物質(zhì)進(jìn)入地殼的監(jiān)視“櫥窗”。人們?cè)鶕?jù)重力資料推斷基性巖分布和深度范圍，井對(duì)地慢致密物質(zhì)的上移模型做出推論。,總之，均衡異常（無(wú)論正負(fù)或與地慢物質(zhì)上移或與地殼強(qiáng)烈下彎有關(guān)。地慢物質(zhì)上移需要?jiǎng)恿?，地殼下彎需要支撐，起因可能又與上地慢的物質(zhì)對(duì)流和橫向密度變化有關(guān)。因此，均衡異常住住需要結(jié)合地球深部主要是地慢的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行解釋。,四、各種異常的地質(zhì)地球物理含義,在這里，有必要著重指明的是相對(duì)于大地水準(zhǔn)面或過(guò)總基點(diǎn)的水準(zhǔn)面所進(jìn)行的各項(xiàng)校正，是按照重力的正常變化規(guī)律歸算到這兩個(gè)水準(zhǔn)面中之一的，使各測(cè)點(diǎn)觀(guān)測(cè)重力值中因空間位置不同造成的正常重力值的差異得以消除，以便最后比較各測(cè)點(diǎn)的異常值大??；,再則，各項(xiàng)校正都未涉及到地下剩余質(zhì)量所產(chǎn)生的重力異常部分，所以經(jīng)過(guò)各項(xiàng)校正后獲得的異常仍然是原測(cè)點(diǎn)處的異常，絕不是大地水準(zhǔn)面或過(guò)總基點(diǎn)水準(zhǔn)面上的異常；其三，由于地表不平，實(shí)際獲得的異常不是在一個(gè)平面上的異常，勢(shì)必使異常形態(tài)、量值受到畸變，因而在精度要求很高時(shí)，對(duì)異常的解釋之前，還存在一個(gè)曲化平問(wèn)題,通過(guò)一定數(shù)學(xué)運(yùn)算或物理模擬辦法將起伏地形上的異常轉(zhuǎn)化為平面上的異常。由于在進(jìn)行各項(xiàng)校正過(guò)程中，對(duì)地球質(zhì)量進(jìn)行了不同程度的調(diào)整，因而獲得具有不同地質(zhì)地球物理含義的幾種重力異常。,為進(jìn)一步深入理解各項(xiàng)校正的物理意義和相應(yīng)重力異常的含義，我們按照艾里均衡假說(shuō)模式繪出各種異常求取過(guò)程和內(nèi)含的示意圖417，這里我們?nèi)〉貧さ钠骄芏葹?67T/M３，上地幔的平均密度為327T/M３。,

簡(jiǎn)介：1）軌道的規(guī)律性共面性行星軌道平面幾乎平行，且與太陽(yáng)赤道面平行。同向性行星公轉(zhuǎn)方向，除金星、天王星和冥王星以外，都與太陽(yáng)自轉(zhuǎn)方向一致，為逆時(shí)針?lè)较颉＝鼒A性行星軌道偏心率小，除水星（0206）和冥王星（0248）以外，均小于01。,2）日距分布特征BODE定律RN04032N其中N為行星秩序數(shù)，水星?。?，金星取0，地球取1，火星取2，木星取3，，冥王星取8。3）質(zhì)量與密度分布特征太陽(yáng)占了太陽(yáng)系總質(zhì)量的9985，行星占0135，其它占0015。若將行星分為三類(lèi)，即類(lèi)地星（水星、金星、地球、火星）、巨行星（木星、土星）和遠(yuǎn)日星（天王星、海王星、冥王星），則有,質(zhì)量分布類(lèi)地星＞巨行星＜遠(yuǎn)日星密度分布類(lèi)地星＞巨行星＞遠(yuǎn)日星4太陽(yáng)系的年齡根據(jù)同位數(shù)測(cè)定，地球、月球和隕石的年齡約在45億年左右，如果太陽(yáng)系中所有的行星和隕石在同一時(shí)期形成，太陽(yáng)系的年齡也應(yīng)為45億年。,5）太陽(yáng)系天體的自轉(zhuǎn)行星的自轉(zhuǎn)可分兩種情況，類(lèi)地星自轉(zhuǎn)速率差異較大，金星需244天，火星只需103天；巨行星和遠(yuǎn)日星自轉(zhuǎn)較快，均不到1天。太陽(yáng)自轉(zhuǎn)有“赤道加速”現(xiàn)象，即赤道處自轉(zhuǎn)約254天，兩極附近約35天，其內(nèi)部旋轉(zhuǎn)速度更快，可能比表面快十幾甚至幾十倍。行星自轉(zhuǎn)軸也不同，見(jiàn)下圖。,§22太陽(yáng)系起源ORIGINOFTHESOLARSYSTEM,任何事物都有它的產(chǎn)生、發(fā)展和衰亡的過(guò)程，太陽(yáng)系也不例外。太陽(yáng)系的起源，也即地球的起源問(wèn)題。從1775年康德根據(jù)牛頓的萬(wàn)有引力定律，提出星云假說(shuō)以來(lái)，國(guó)際上先后提出過(guò)40多種假說(shuō)，歸納起來(lái)，主要有“災(zāi)變說(shuō)”、“俘獲說(shuō)”、“原始星云說(shuō)”，以及“新星云假說(shuō)”。,一、新星云假說(shuō),1災(zāi)變說(shuō)這種假說(shuō)認(rèn)為，太陽(yáng)系的形成是某種極其偶然事件的結(jié)果。它屬于激變說(shuō)災(zāi)變說(shuō)認(rèn)為，太陽(yáng)是先形成的，行星和衛(wèi)星后形成。由于某個(gè)事件，如一個(gè)恒星與太陽(yáng)相撞或距離很近時(shí)，從太陽(yáng)中“拉出”一部分物質(zhì)，并賦予巨大的轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量，這些物質(zhì)后來(lái)逐漸形成了行星及其衛(wèi)星。,1745年，法國(guó)生物學(xué)家布封（GLLBUFFON，17071788）在一般的和特殊的自然史中，提出了第一個(gè)行星形成的“災(zāi)變說(shuō)”。認(rèn)為一顆慧星掠碰了太陽(yáng)，行星、衛(wèi)星是由撞出的太陽(yáng)物質(zhì)形成的。布封的學(xué)說(shuō)，雖然在科學(xué)上是錯(cuò)誤的，但在反對(duì)宗教的上帝創(chuàng)造說(shuō)中起過(guò)進(jìn)步作用。,2俘獲說(shuō),風(fēng)靡一時(shí)的俘獲說(shuō)是1944年由前蘇聯(lián)地球物理學(xué)家施密特（18911956）提出來(lái)的。有時(shí)又被稱(chēng)為“隕星學(xué)說(shuō)”。俘獲說(shuō)也是認(rèn)為太陽(yáng)是先形成的，但與災(zāi)變說(shuō)不同的是，它認(rèn)為原始行星物質(zhì)是來(lái)自其它星際，被太陽(yáng)的引力俘獲而來(lái)的，如隕石。,按施密特意見(jiàn)，地球從來(lái)不是全部熾熱的或氣態(tài)的，而是由冷的塵埃般的隕石物質(zhì)形成的，這是施密特假說(shuō)不同于其他假說(shuō)的地方。俘獲說(shuō)雖有其合理的地方，但仍存在著許多沒(méi)有解決的問(wèn)題。例如，當(dāng)太陽(yáng)和星際物質(zhì)云的角動(dòng)量相差很大時(shí)，俘獲是不可能的。1953年施密特自己也承認(rèn)這一點(diǎn)。,3星云假說(shuō)NEBULARHYPOTHESIS,星云假說(shuō)屬于“漸變說(shuō)”范疇。這種學(xué)說(shuō)認(rèn)為，太陽(yáng)系乃由同一原始星云物質(zhì)形成，行星和衛(wèi)星是由一度圍繞太陽(yáng)的星云盤(pán)物質(zhì)凝聚而成的，并非某種偶然突變性事件的結(jié)果。1755年，康德（IKANT，17241804）根據(jù)牛頓的萬(wàn)有引定律，提出了關(guān)于太陽(yáng)系起源的星云說(shuō)。,1他認(rèn)為形成太陽(yáng)系的物質(zhì)基礎(chǔ)是星云，即大團(tuán)的旋轉(zhuǎn)著氣體和塵埃；2形成太陽(yáng)系的動(dòng)力是自引力，即星云各部分的相互吸引力?？档抡J(rèn)為處在混沌之中的宇宙初始物質(zhì)由于引力作用集結(jié)起來(lái)，更大的和更密集的一些質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始把周?chē)^小的和比較不密的質(zhì)點(diǎn)吸引過(guò)去；,以后較小的物質(zhì)凝團(tuán)繼續(xù)向工業(yè)已形成的中心體落去，由于相撞使中心體獲得了更大的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生了巨大的灼熱天體太陽(yáng)。（3）隨著旋轉(zhuǎn)速度加大，大量微小塵埃物質(zhì)在旋轉(zhuǎn)著原始太陽(yáng)的赤道上集中起來(lái)，形成了扁平的星云盤(pán)。,以后，在星云盤(pán)的邊緣部分形成了物質(zhì)集中的中心，并從這些中心產(chǎn)生了行星和環(huán)繞行星的衛(wèi)星。在41年以后，拉普拉斯（PSLAPLACE，17491827）提出了和康德的內(nèi)容相似的“原始星云說(shuō)”。由于康德和拉普拉斯的基本觀(guān)點(diǎn)相同，都認(rèn)為地球是從原始星云轉(zhuǎn)化而來(lái)，所以后來(lái)人們把二者統(tǒng)稱(chēng)為康德拉普拉斯原始星云說(shuō)。,但是，應(yīng)該指出，兩人的原始星云說(shuō)也是有區(qū)別的。拉普拉斯認(rèn)為原始星云是熾熱發(fā)光的，而康德卻沒(méi)有提到這上點(diǎn)。由于康德和拉普拉斯的學(xué)說(shuō)，是建立在牛頓力學(xué)理論基礎(chǔ)上的，因此不可避免地在科學(xué)上有它的局限性。,但是，它是人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙過(guò)程中的又一里程碑，它在宇宙起源學(xué)說(shuō)的發(fā)展上起過(guò)巨大的作用?？档吕绽沟幕菊擖c(diǎn)卻受到了時(shí)間的考驗(yàn)。,在此后半個(gè)多世紀(jì)里，人們普遍贊同星云說(shuō)。但是，星云說(shuō)在當(dāng)時(shí)不能解釋如角動(dòng)量特殊分布的觀(guān)測(cè)事實(shí)。在這種情況下，又出現(xiàn)一系列新的假說(shuō)。由于星云說(shuō)屬于漸變說(shuō)，那么，這種新的假說(shuō)被稱(chēng)為激變說(shuō)。在十九世紀(jì)到二十世紀(jì)四十年代，是各種激變主產(chǎn)盛行時(shí)期。,著名的激變說(shuō)有1878年，新西蘭天文學(xué)家畢克頓（AWBICKERTON）認(rèn)為，兩顆恒星碰撞產(chǎn)生類(lèi)似新星的爆炸，拋出的物質(zhì)形成行星；英國(guó)的勒斯（JKJEANS）提出風(fēng)靡一時(shí)的“潮汐說(shuō)”，他認(rèn)為有一顆恒星從太陽(yáng)近旁一掠而過(guò)，使太陽(yáng)漲出了隆起的潮，分離出物質(zhì)形成行星；杰弗瑞斯的“碰撞說(shuō)”，更認(rèn)為是另一顆恒星擦邊碰了太陽(yáng)，才形成行星等等,在地球起源的學(xué)說(shuō)的研究中，最困難的問(wèn)題依然是角動(dòng)量問(wèn)題。角動(dòng)量是轉(zhuǎn)動(dòng)的一種量度，它大致等于質(zhì)量、速度和軌道半徑的乘積。在太陽(yáng)系里，太陽(yáng)的質(zhì)量約為行星總質(zhì)量的750倍，占全系統(tǒng)的99以上，但它的角動(dòng)量卻只有全系統(tǒng)的2，行星的質(zhì)量雖小，但角動(dòng)量卻很大。,1972年，霍伊爾（FHOYLE）從經(jīng)典的星云假說(shuō)出發(fā)，考慮星際空間的磁場(chǎng)作用，定量地計(jì)算了太陽(yáng)和行星的角動(dòng)量，從而有效地解釋了太陽(yáng)系特殊的角動(dòng)量問(wèn)題。,到目前為止,已有很多假說(shuō)來(lái)解釋太陽(yáng)系的起源,但大家公認(rèn)最好的假說(shuō)是星云假說(shuō)MANYHYPOTHESESHAVEBEENDEVELOPEDTOEXPLAINTHEORIGINOFOURSOLARSYSTEMTHECURRENTBESTHYPOTHESISISCALLEDTHENEBULARHYPOTHESIS,（1）ASLOWLYSPINNINGCLOUDOFDUSTANDGASINSPACEANEBULABEGINSTOCOLLAPSEDUETOTHEMUTUALGRAVITATIONALATTRACTIONBETWEENALLTHEPARTICLESWHICHMAKEUPTHENEBULAIE,ITBEGINSTOCOLLAPSEUNDERITSOWNWEIGHT,MASSIVEINFANTSTARSROCKTHEIRCRADLE,THE“ROTTENEGG“NEBULAAPLANETARYNEBULAINTHEMAKING,,ANTLIKESPACESTRUCTUREPREVIEWSDEATHOFOURSUN,HUBBLESEESTHEGLOWOFSTARFORMATIONINANEIGHBORGALAXY,TURTLEINSPACEDESCRIBESNEWHUBBLEIMAGE,LIGHTANDSHADOWINTHECARINANEBULA,,PEERINGINTOTHEHEARTOFTHECRABNEBULA,2ASTHENEBULACOLLAPSES,ITBEGINSTOSPINFASTER,ANDTHESPINRATEINCREASESASTHENEBULAGETSSMALLERTHISISBECAUSEOFAPROPERTYOFSPINNINGOBJECTSCALLEDANGULARMOMENTUMONELAWOFPHYSICSSAYSTHATTHETOTALANGULARMOMENTUMOFASPINNINGOBJECTORSYSTEMOFOBJECTSLIKETHENEBULAMUSTREMAINTHESAMEASTHINGSCHANGEITCANNOTBEDESTROYEDORCREATEDIFASPINNINGOBJECT,INTHISCASEOURNEBULA,BECOMESSMALLER,ITMUSTSPINFASTERTOCONSERVEITSANGULARMOMENTUMTHISSAMEEFFECTWORKSFORFIGURESKATERS,BYTHEWAY,3ASTHENEBULACOLLAPSES,THEGRAVITATIONALATTRACTIONBETWEENITSPARTSWANTSTOPULLTHENEBULATOGETHERINTOABALLTHESPINOFTHENEBULACOUNTERACTSTHEEFFECTOFGRAVITY,BUTONLYINONEPLANETHERESULTOFTHESECOMBINEDEFFECTSOFGRAVITYANDSPINNINGFORCETHENEBULA,OVERALONGPERIODOFTIME,TOCOLLAPSEINTOASPINNINGDISKWITHACENTRALBULGETHINKOFALASERDISKWITHAGOLFBALLINTHEMIDDLE,4THECENTRALBULGEHASMOREMATERIALINITTHANDOTHEAREASFURTHEROUTINTHEDISK,ANDTHUSHASAHIGHERGRAVITATIONALATTRACTIONTHERESULTISTHATTHEBULGEATTRACTSADDITIONALMATERIALATANINCREASINGRATEEVENTUALLY,THEAREABECOMESDENSEENOUGHTHATITBEGINSTOWARMDRAMATICALLYTHEBULGEBECOMESAPROTOSTAR,5ATSOMEPOINT,THECENTRALPROTOSTARGATHERSENOUGHMATERIALTOBEGINNUCLEARFUSIONATTHATPOINT,THEPROTOSTARBECOMESAFULLYFLEDGEDSTAR6MEANWHILEOUTINTHESPINNINGDISK,GASCONDENSESINTOSOLIDPARTICLES,ANDTHESEPARTICLESANDBITSOFDUSTBEGINTOCOALESCEINTOSMALLBODIESCALLEDPLANETESIMALSSORTOFMINIPLANETS,7OVERTIME,THEPLANETESIMALSCOLLIDEANDGROUPTOGETHERINTOLARGERANDLARGERBODIES,EVENTUALLYREACHINGPLANETARYSIZE8EVENTUALLY,THELARGEPLANETSSWEEPUPMOSTOFTHEREMAININGPLANETESIMALSANDSMALLERBODIESANDTHESOLARSYSTEMREACHESARELATIVELYSTABLECONFIGURATIONOVERALL,THISPROCESSFROMCOLLAPSETOSOLARSYSTEMTAKESSOMETHINGLIKE011BILLIONYEARS,4、戴文賽的新星云假說(shuō),戴文賽先生（19111979），天文學(xué)家，福建人，生前任南京大學(xué)天文系教授、主任。天體演化是他的研究方向，特別著重于太陽(yáng)系起源問(wèn)題。他在分析和評(píng)價(jià)國(guó)外和多種假說(shuō)的基礎(chǔ)上，提出自己的太陽(yáng)系起源（其中包括地球起源）假說(shuō)。,該假說(shuō)繼承和發(fā)展了康德和拉普斯的星云說(shuō)，較全面、較系統(tǒng)和有內(nèi)在聯(lián)系地論述了太陽(yáng)系各種特征的由來(lái)，其中對(duì)波特定則的說(shuō)明，對(duì)木星、土星、天王星的衛(wèi)星和環(huán)帶的說(shuō)明以及角動(dòng)量問(wèn)題，都得出不同于前人的解釋。戴文賽先生認(rèn)為行星的形成要經(jīng)過(guò)“原始星云→星云盤(pán)→塵層→星子→行星”這樣幾個(gè)步驟。,（1）原始星云的形成,原始星云是由一塊星際云塊塌縮并瓦解而成的。首先要考慮星際云的塌縮，這里要用到研究物質(zhì)團(tuán)收縮和膨脹的一個(gè)重要物理定理維里定理。維里定理所要分析的是，使其膨脹的能量U（如分子熱運(yùn)動(dòng)熱能）和使其收縮的能量Ω（如引力位勢(shì)）是否平衡。,根據(jù)U、Ω的物理意義不難得出當(dāng)2UΩ＞0時(shí)，物資團(tuán)膨脹；當(dāng)2UΩ＜0時(shí)，物資團(tuán)收縮；當(dāng)2UΩ＝0時(shí)，該物資團(tuán)處于既不膨脹也不收縮的平衡狀態(tài)。對(duì)于一個(gè)天體系統(tǒng)，同樣要考慮維里定理。根據(jù)維里定理，當(dāng)忽略自轉(zhuǎn)、磁場(chǎng)及湍流，只考慮引力勢(shì)能和熱能時(shí)，可得出如下星際云自吸引塌縮條件,M＞244103M0式中M01991033G，為太陽(yáng)現(xiàn)質(zhì)量。M為星際云質(zhì)量。該式表明，星際云質(zhì)量比太陽(yáng)現(xiàn)質(zhì)量大三個(gè)數(shù)量級(jí)，它才會(huì)塌縮。當(dāng)星際云塌縮到密度為1015G/CM3時(shí)，內(nèi)部會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定情況，即出現(xiàn)擾動(dòng)物時(shí)，會(huì)造成渦流，將星際云瓦解為上千個(gè)小云，其中之一則是太陽(yáng)系前身原始星云。原始星云其質(zhì)量為ΒM0，Β1－13。原始星云的角動(dòng)量約為今日太陽(yáng)系角動(dòng)量的158200倍。,（2）、星云盤(pán)的形成,原始星云盤(pán)繼續(xù)塌縮，半徑逐漸減小，因角動(dòng)量守恒，造成自轉(zhuǎn)速度增大。赤道面上的外邊緣物質(zhì)，當(dāng)其慣性離心力與中心部分引力相抗衡時(shí)，便停下來(lái)，逐漸形式類(lèi)似“鐵餅”的星云盤(pán)。星云盤(pán)形成的同時(shí)，云盤(pán)中心的原始太陽(yáng)亦形成。,為了對(duì)星云盤(pán)的的溫度、厚度和密度做出估計(jì)，需要介紹羅奇密度的概念。首先讓我們看圖221所示大小球吸引的例子。分析兩個(gè)小球在大球作用下聚集的條件。,大球作用于靠近它的小球1和遠(yuǎn)離它的小球2的引力，分別為因?yàn)镕1＞F2，若沒(méi)有其它力的作用，這兩個(gè)小球就要在共同靠近大球的過(guò)程中，彼此分開(kāi)。但是，兩個(gè)小球之間還存在引力，大小為,這個(gè)力使兩個(gè)小球彼此聚集。顯然，使兩個(gè)小球聚集而不致分開(kāi)的條件是F12＞F1－F2,將F1、F2和F12的表達(dá)式代入上式，經(jīng)整理后變成Ρ＞Ρ0＝4（M／A3）式中Ρ0稱(chēng)為羅奇密度，上式稱(chēng)為聚集條件。上述關(guān)系是在一個(gè)大球和兩個(gè)小球這種情況下導(dǎo)出來(lái)的。,作為一般情況，除引力外，還存在小球軌道運(yùn)動(dòng)的離心力、電磁力等其它作用，這時(shí)上式中的系數(shù)不為4，可能還要大些，一般寫(xiě)成Η，故此得出Ρ＞Ρ0＝Η（M／A3）可以用上式分析氣體星云在太陽(yáng)引力下的穩(wěn)定性問(wèn)題。,當(dāng)氣體星云的密度Ρ達(dá)到由太陽(yáng)質(zhì)量和距離決定的羅奇密度Ρ0時(shí)，太陽(yáng)的引力與氣體星云內(nèi)物質(zhì)自身引力相平衡。當(dāng)超過(guò)羅奇密度時(shí)，實(shí)現(xiàn)了星云自身引力的穩(wěn)定性，開(kāi)始行星的聚集過(guò)程。,現(xiàn)太陽(yáng)質(zhì)量M1991033G，日地距離Α1491013CM。若僅考慮引力（取Η4）可計(jì)算；羅奇密度Ρ023103G/CM3。地球密度Ρ55G/CM3＞＞Ρ0，故地球在太陽(yáng)引力作用下，不會(huì)被分離，但可產(chǎn)生變形（固體潮）。,星云盤(pán)溫度由太陽(yáng)輻射、云盤(pán)消光和云盤(pán)熱輻射決定，由能量平衡方程可以推算出，云盤(pán)內(nèi)界溫度為1900°K，云盤(pán)外界溫度為15°K。,（3）塵層的形成,云盤(pán)中塵粒（包括土物質(zhì)和冰物質(zhì)）跟氣體一起繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也做布朗運(yùn)動(dòng)，彼此發(fā)生碰撞，結(jié)合成顆粒（碰撞吸積），并在引力Z方向分量作用下，顆粒克服氣體阻力，向赤道沉降，逐漸形成塵層。,（4）星子的形成,當(dāng)塵層的物質(zhì)密度足夠大時(shí)，局部擾動(dòng)會(huì)導(dǎo)致引力不穩(wěn)定性，使塵層瓦解為許多物質(zhì)團(tuán)。物質(zhì)團(tuán)的密度隨時(shí)間而指數(shù)式增長(zhǎng)。當(dāng)物質(zhì)團(tuán)的密度超過(guò)羅奇密度時(shí)，就可以自吸引塌縮，聚集成固體－星子。瓦解之后的星子質(zhì)量估計(jì)為1018G（內(nèi)區(qū)）到1020G（外區(qū)）。各物質(zhì)團(tuán)自吸引收縮，很快形成星子。估計(jì)地球處由物質(zhì)團(tuán)形成星子的時(shí)間為104A，木星處的時(shí)間為106A。,5行星（胎）的形成,初始星子繞太陽(yáng)作開(kāi)普勒運(yùn)動(dòng)外，還有隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。大量的星子軌道是雜亂章的，因而頻繁地相遇和碰撞，發(fā)生結(jié)合或者碎裂。實(shí)驗(yàn)表明，相對(duì)速度小于05KM/S的星子碰撞，其結(jié)果總是結(jié)合，而相對(duì)速度大于1KM/S的星子碰撞，其結(jié)果可能發(fā)生碎裂。前者成為更大星子，后者成為更小星子。,大星子引力較強(qiáng)，更有效地吸積周?chē)奈镔|(zhì)和小星子（引力吸積），迅速成長(zhǎng)。小星子引力較弱，吸積殘余塵粒而緩慢生長(zhǎng)。較大星子（直徑大于1KM）因?yàn)樽陨砦?chǎng)強(qiáng)，由碰撞聚積為主過(guò)渡到引力吸積為主。物質(zhì)不斷聚集到大星子上，使其生長(zhǎng)更快更大，最大星子成為行星胎。,由星子結(jié)合行星時(shí)間，各人用不同方法估算，就地球而言，竟差34量級(jí)。據(jù)戴文賽估計(jì)，地球形成時(shí)間為106107A，木星（固體核）形成時(shí)間為107A，水星為104106A。這與隕星母體的形成時(shí)間為幾千萬(wàn)年大致相符。,二、新星云假說(shuō)對(duì)若干觀(guān)測(cè)事實(shí)的解釋,一個(gè)假說(shuō)能否成立，不僅在于這個(gè)假說(shuō)能自圓其說(shuō)，而且在于能否解釋已有的觀(guān)測(cè)事實(shí)，并為以后新的觀(guān)測(cè)事實(shí)所證明。1、行星軌道運(yùn)動(dòng)的解釋行星要解釋的是軌道運(yùn)動(dòng)的同向性、共面性和近圓性。,對(duì)于同向性，顯然這是因?yàn)樗鼈冇赏蛔赞D(zhuǎn)的原始星云形成的必然結(jié)果。對(duì)于共面性和近圓性，也可以從“塵層→星子→行星（胎）”過(guò)程的隨機(jī)性質(zhì)加以解釋。對(duì)于隨機(jī)過(guò)程，有其必然的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。在眾多星子集聚成行星時(shí)。通過(guò)碰撞聚積和引力吸積，使軌道偏心率E和軌道傾角I平均化較好，即E和I的值都較小。,2、行星體積、質(zhì)量和密度分布的解釋,行星可分為三類(lèi)類(lèi)地行星，巨行星和遠(yuǎn)日行星。各行星的質(zhì)量、半徑和密度已在前面作了介紹。顯然，行星大小和質(zhì)量分布特征是兩頭小、中間大，行星的密度分布特征是類(lèi)地行星大、巨行星小、遠(yuǎn)日行星居中。這種分布特征是行星形成總過(guò)程的必然結(jié)果，反映了各類(lèi)行星在形成條件上的差別。,類(lèi)地行星區(qū)溫度高，只有土物質(zhì)凝聚，而冰物質(zhì)和氣物質(zhì)大部分揮發(fā)掉。遠(yuǎn)日行星區(qū)太陽(yáng)引力弱，所需逃逸速度小，因而大部分氣物質(zhì)逃離太陽(yáng)系。巨行星區(qū)的溫度不如類(lèi)地行星區(qū)高，巨行星區(qū)的逃逸度不如行星區(qū)小，因此這個(gè)地區(qū)保持有相當(dāng)數(shù)值的氣物質(zhì)（其它兩種都居中）。這就導(dǎo)致三個(gè)區(qū)的化學(xué)組成的差異。含土物質(zhì)多的類(lèi)地行星密度大，含氣物質(zhì)多的巨行星密度小，含冰物質(zhì)多的遠(yuǎn)日行星密度居中。,3、行星軌道半徑分布的解釋,行星公轉(zhuǎn)軌道半徑的分布，遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律波特定則。它有多種表示式。其中，可由相鄰軌道半長(zhǎng)軸ΑN表示成如下等比級(jí)數(shù)形式AN＋1／AN＝169±026觀(guān)測(cè)值與計(jì)算值在內(nèi)行星符合得很好，而外行星符合得較差。,4行星定居順序及數(shù)目的解釋,因?yàn)閴m層的密度隨遠(yuǎn)離太陽(yáng)而減小，星子生長(zhǎng)率與密度成正比，故可知靠近太陽(yáng)的行星先形成。水星胎形成時(shí)，金星區(qū)已有了大星子，它同水星胎爭(zhēng)奪邊界區(qū)物質(zhì)。如果它離水星近，因邊界物質(zhì)少，不會(huì)生長(zhǎng)快；它也不會(huì)離地球區(qū)近，因?yàn)檫€與那里的大星子爭(zhēng)奪物質(zhì)。,形成行星的數(shù)量與星云盤(pán)內(nèi)可吸積物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)。若星云盤(pán)內(nèi)可吸積物質(zhì)為000135M0時(shí)，形成九個(gè)行星和小行星；當(dāng)云盤(pán)內(nèi)可吸積物質(zhì)增加12倍時(shí)，只形成三個(gè)行星；當(dāng)云盤(pán)內(nèi)可吸積物質(zhì)增加340倍時(shí)，則只形成一個(gè)天體，太陽(yáng)系便成雙星系了。,5角動(dòng)量分布的解釋,如前所述，太陽(yáng)系中太陽(yáng)的質(zhì)量大、角動(dòng)量卻小，行星及其衛(wèi)星的質(zhì)量小、角動(dòng)量卻大，相差非常懸殊。這一角動(dòng)量的特殊分布，很自然使人們想到，原始太陽(yáng)質(zhì)量占原始星云絕大部分，它剛形成時(shí)角動(dòng)量一定比現(xiàn)在大得多，需要某種機(jī)制轉(zhuǎn)移掉它的角動(dòng)量。這種機(jī)制就是“沙茲曼機(jī)制”。,太陽(yáng)系中太陽(yáng)和行星的角動(dòng)量分布，與太陽(yáng)的演化和行星的形成過(guò)程有關(guān)。計(jì)算表明，太陽(yáng)在其發(fā)展的金牛T階段之前，角動(dòng)量需要減少幾十倍，才能保證太陽(yáng)繼續(xù)收縮。在這里“沙茲曼機(jī)制”是有效的，因?yàn)槟菚r(shí)太陽(yáng)自轉(zhuǎn)快，表層活動(dòng)劇烈，能夠拋出很多帶電粒子，這些帶電粒子沿著與太陽(yáng)共轉(zhuǎn)的磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由于當(dāng)時(shí)的磁場(chǎng)比現(xiàn)在強(qiáng)得多，所以可以帶走大量角動(dòng)量。,三、地球的形成和演化（THEFORMATIONANDEVOLUTIONOFTHEEARTH,1、地球的形成地球是太陽(yáng)系中一個(gè)普通成員，一顆“規(guī)則”行星，因此，可以用太陽(yáng)系起源的戴文賽假說(shuō)，在解釋一般行星的形成過(guò)程中，也解釋地球的形成。概括地說(shuō)，一個(gè)冷的、自轉(zhuǎn)的原始星云（質(zhì)量＜13M0）因自吸引而收縮,，中部形成太陽(yáng)，外部形成星云盤(pán)，凝聚的固體顆粒沉降到云盤(pán)中面（赤道面）附近塵層。,塵層各區(qū)的物理化學(xué)條件不同。當(dāng)塵層的物質(zhì)密度足夠大，可以發(fā)生引力不穩(wěn)定性而瓦解為許多物質(zhì)團(tuán)。這些物質(zhì)團(tuán)集聚為星子，星子又因吸積而集聚成行星。這就是太陽(yáng)系形成的一般輪廓，也就是各行星形成過(guò)程中的共性。在塵層的地球區(qū)內(nèi)，最大星子成為地球胎。由于塵層內(nèi)各區(qū)的星子有大致相同的組成，所以地球吸積生長(zhǎng)的初期是均一吸積的。,但是，由于大星子及行星胎的攝動(dòng)，星子改變軌道，可移到相鄰的區(qū)域內(nèi)，因此，在地球生長(zhǎng)的后期，一定有相當(dāng)數(shù)量的其它區(qū)的星子。尤其是鄰近的金星區(qū)和火星區(qū)的星子，在通過(guò)地球區(qū)時(shí)，可以被地球胎吸積，因而在地球生長(zhǎng)后期對(duì)均一吸積有一定的偏差。地球形成時(shí)的溫度、密度和物質(zhì)組成等狀況，對(duì)地球形成后的早期演化將起決定作用。,2、地球的早期演化,地球演化問(wèn)題，是地球起源問(wèn)題的自然延伸。如果說(shuō)地球起源還離不開(kāi)整個(gè)整個(gè)太陽(yáng)系形成的話(huà)，那么地球演化基本是地球自身的改造過(guò)程。只是在它發(fā)展的某一階段經(jīng)受了小天體的撞擊，從而影響它的演化方向。,地球形成后，有過(guò)各種各樣的變化。其中，影響特別深遠(yuǎn)的是整個(gè)地球分化成同心圈層，即地核、地幔、地殼、水圈、大氣圈以及生物圈。其中地核地幔地殼，組成固體地球。水圈和大氣圈對(duì)固體地球的形成和改造的形成和改造的作用也是不容忽視的。,,（1）地核和地幔的形成,從太陽(yáng)星云分化出來(lái)時(shí)的原始地球，是一個(gè)均勻的球體，還是一個(gè)已經(jīng)分層的球體對(duì)此有許多研究，可概括地分為兩大派，均一吸積說(shuō)和非均一吸積說(shuō)。非均一吸積說(shuō)認(rèn)為，在原始星云中鐵和硅已經(jīng)分離。地球的吸積生長(zhǎng)過(guò)程不是均一的，即先吸積鐵，形成地核，后來(lái)吸積硅酸鹽，形成地幔。,均一吸積說(shuō)認(rèn)為，地球所吸積的物質(zhì)在組成上是均一的，吸積的物質(zhì)同時(shí)含有硅和鐵，地核和地幔的分異，是在吸積過(guò)程或吸積結(jié)束時(shí)開(kāi)始的。一般認(rèn)為，均一吸積說(shuō)的可能性大。根據(jù)這種假說(shuō)，原始地球是一個(gè)接近均質(zhì)混雜在一起，并沒(méi)有明顯的分層現(xiàn)象。但是，地球物質(zhì)的均質(zhì)現(xiàn)象是相對(duì)的，暫時(shí)的。,在圈層分化過(guò)程中，溫度是不容忽視的的外在條件。在溫度很低時(shí)，各種不同物質(zhì)都以固態(tài)存在著。因此，它們不可能在重力的作用下自由地升降。后來(lái)，由于地球的體積逐漸增大，地球保存的熱能的能力就將逐漸增加。這樣、放射性元素在蛻變中所產(chǎn)生的熱能，就在地球內(nèi)部積累起來(lái)。隨著地球內(nèi)部熱量的積累、地球內(nèi)部的溫度就逐漸增高，地內(nèi)物質(zhì)也就具有越來(lái)越高的可塑性。當(dāng)溫度高到一定程度，以致地內(nèi)物質(zhì)具有足夠的可塑性時(shí)，就開(kāi)始了重力作用下的分化過(guò)程。,圈層分化的結(jié)果，形成以密度高低為順序的明顯層次。在這里，物質(zhì)密度的差異，則是圈層分化的內(nèi)在條件。人們知道，地內(nèi)的較輕物質(zhì)，無(wú)非是硅酸物質(zhì)；而較重物質(zhì)，無(wú)非是鐵和鎳。硅酸物質(zhì)具有低密度和高熔點(diǎn)性質(zhì)。相反，鐵和鎳具有高密度和低熔點(diǎn)性質(zhì)。,因此，當(dāng)?shù)貎?nèi)溫度足夠高的時(shí)候，鐵和鎳就熔化了，而硅酸物質(zhì)仍然保持其固體狀態(tài)。這樣，地球上層的鐵和鎳的熔體就滲過(guò)硅酸物質(zhì)，流向地內(nèi)深處，甚至地球中心。同時(shí)，地內(nèi)深處的硅酸物質(zhì)就浮到地球上部。這樣，地球就分化成地核和地幔。地核和地幔的形成，是地球分化成同心圈層的第一步，也是關(guān)鍵的一步。,如果沒(méi)有地幔，則不會(huì)出現(xiàn)由它分化出來(lái)的巖石圈；如果沒(méi)有地核，則也不會(huì)出現(xiàn)由它分化出來(lái)的地球內(nèi)核，現(xiàn)今許多地質(zhì)活動(dòng)和地球物理現(xiàn)象，也就失去了存在的基礎(chǔ)。這里有一個(gè)問(wèn)題從地球形成和圈層分化完成，至今已幾十億年。隨著地球整體的冷卻，為什么地核（指外核）能保持原始的液態(tài)呢這可能因?yàn)榈蒯１旧碛蟹派湫晕镔|(zhì)加熱，它是一個(gè)熱導(dǎo)率不大的、堅(jiān)硬而巨厚的“巖石帷幕”。地幔對(duì)地核起某種絕熱作用。,2、原始地殼的形成和陸殼、洋殼的分化,在地核和地幔形成后，那時(shí)的地球表層是熔融的。在距今4046億年前，表層開(kāi)始冷卻分異，形成全球性的原始地殼。這就是大陸地殼。在距今3040億年前，類(lèi)地行星都受到星子撞擊，由于地球質(zhì)量大、引力強(qiáng)，撞擊作用很猛烈。,有人推算，單位地表受星子撞擊比月球多3050，撞擊坑比月球大1115。星子在地表的撞擊分布不均勻，在受撞擊的集中區(qū)域下，造成地幔熔化，并發(fā)生玄武巖噴發(fā)，排出大量巖漿和氣體，從而改變?cè)嫉貧さ某煞?，形成原始大洋地殼?IMPACTSONTHEEARTHA、MANICOUAGAN,QUEBEC,CANADA51°23N,68°42WRIMDIAMETER100KILOMETERS62MIL

簡(jiǎn)介：大學(xué)物理學(xué)電子教案,,靜電場(chǎng)的性質(zhì)與計(jì)算,84電場(chǎng)強(qiáng)度通量高斯定理電場(chǎng)強(qiáng)度通量高斯定律高斯定律應(yīng)用舉例85密立根測(cè)定電子電荷的實(shí)驗(yàn),,復(fù)習(xí),電荷的量子化電荷守恒定律庫(kù)侖定律靜電場(chǎng)的概念電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算,84電場(chǎng)強(qiáng)度通量高斯定理,1、定義,一、電場(chǎng)線(xiàn),電場(chǎng)線(xiàn)上每一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的方向與該點(diǎn)切線(xiàn)方向相同，而且電場(chǎng)線(xiàn)箭頭的指向表示場(chǎng)強(qiáng)的方向。,2、幾種典型的電場(chǎng)線(xiàn)分布,3、電場(chǎng)線(xiàn)密度,定義經(jīng)過(guò)電場(chǎng)中任一點(diǎn)，作一面積元DS，并使它與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)垂直，若通過(guò)DS面的電場(chǎng)線(xiàn)條數(shù)為DN，則電場(chǎng)線(xiàn)密度為DN/DS。,4、靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)特點(diǎn),電場(chǎng)線(xiàn)總是起始于正電荷（或來(lái)自于無(wú)窮遠(yuǎn)），終止于負(fù)電荷（或終止于無(wú)窮遠(yuǎn)），不是閉合曲線(xiàn)；任何兩條電場(chǎng)線(xiàn)都不能相交。,5、關(guān)于電場(chǎng)線(xiàn)的幾點(diǎn)說(shuō)明,電場(chǎng)線(xiàn)是人為畫(huà)出的，在實(shí)際電場(chǎng)中并不存在；電場(chǎng)線(xiàn)可以形象地、直觀(guān)地表現(xiàn)電場(chǎng)的總體情況電場(chǎng)線(xiàn)圖形可以用實(shí)驗(yàn)演示出來(lái)。,對(duì)于勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)線(xiàn)密度處處相等，而且方向處處一致。,二、電場(chǎng)強(qiáng)度通量,1、定義通過(guò)電場(chǎng)中某一面的電場(chǎng)線(xiàn)的條數(shù)叫做通過(guò)這一面元的電場(chǎng)強(qiáng)度通量。,2、勻強(qiáng)電場(chǎng)的電通量,平面S與B平行時(shí),平面S與B有夾角Θ時(shí),引入面積矢量,3、非均勻電場(chǎng)的電通量,微元DS,對(duì)封閉曲面,4、方向的規(guī)定,閉合曲面外法線(xiàn)方向自?xún)?nèi)向外為正。,非閉合曲面的邊界繞行方向與法向成右手螺旋法則,三、高斯定律,高斯（CARLFRIEDRICHGAUSS17771855）,,德國(guó)數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和物理學(xué)家。高斯在數(shù)學(xué)上的建樹(shù)頗豐，有“數(shù)學(xué)王子”美稱(chēng)。,高斯長(zhǎng)期從事于數(shù)學(xué)并將數(shù)學(xué)應(yīng)用于物理學(xué)、天文學(xué)和大地測(cè)量學(xué)等領(lǐng)域的研究，主要成就1物理學(xué)和地磁學(xué)關(guān)于靜電學(xué)、溫差電和摩擦電的研究、利用絕對(duì)單位（長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí)間）法則量度非力學(xué)量以及地磁分布的理論研究。2光學(xué)利用幾何學(xué)知識(shí)研究光學(xué)系統(tǒng)近軸光線(xiàn)行為和成像，建立高斯光學(xué)。3天文學(xué)和大地測(cè)量學(xué)中如小行星軌道的計(jì)算，地球大小和形狀的理論研究等。4試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)算，發(fā)展了概率統(tǒng)計(jì)理論和誤差理論，發(fā)明了最小二乘法，引入高斯誤差曲線(xiàn)。5高斯還創(chuàng)立了電磁量的絕對(duì)單位制。,1、高斯定律的內(nèi)容,通過(guò)任一閉合曲面的電場(chǎng)強(qiáng)度的通量，等于該曲面所包圍的所有電荷的代數(shù)和除以Ε0，與封閉曲面外的電荷無(wú)關(guān)。,2、證明出發(fā)點(diǎn)庫(kù)侖定律和疊加原理,球面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與其徑向相同。球面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小由庫(kù)侖定律給出。,通過(guò)一個(gè)與點(diǎn)電荷Q同心的球面S的電通量,此結(jié)果與球面的半徑無(wú)關(guān)。或者說(shuō)，通過(guò)各球面的電場(chǎng)線(xiàn)總條數(shù)相等。從Q發(fā)出的電場(chǎng)線(xiàn)連續(xù)的延伸到無(wú)窮遠(yuǎn)。,包圍點(diǎn)電荷Q的任意封閉曲面S,對(duì)于任意一個(gè)閉合曲面S’，只要電荷被包圍在S’面內(nèi)，由于電場(chǎng)線(xiàn)是連續(xù)的，在沒(méi)有電荷的地方不中斷，因而穿過(guò)閉合曲面S’與S的電場(chǎng)線(xiàn)數(shù)目是一樣的。,由于電場(chǎng)線(xiàn)的連續(xù)性可知，穿入與穿出任一閉合曲面的電通量應(yīng)該相等。所以當(dāng)閉合曲面無(wú)電荷時(shí)，電通量為零。,通過(guò)不包圍點(diǎn)電荷的任意閉合曲面的電通量為零,多個(gè)點(diǎn)電荷的電通量等于它們單獨(dú)存在時(shí)的電通量的代數(shù)和,利用場(chǎng)強(qiáng)疊加原理可證,連續(xù)分布,3、關(guān)于高斯定理的說(shuō)明,高斯定理是反映靜電場(chǎng)性質(zhì)（有源性）的一條基本定理；高斯定理是在庫(kù)侖定律的基礎(chǔ)上得出的，但它的應(yīng)用范圍比庫(kù)侖定律更為廣泛；高斯定理中的電場(chǎng)強(qiáng)度是封閉曲面內(nèi)和曲面外的電荷共同產(chǎn)生的，并非只有曲面內(nèi)的電荷確定；若高斯面內(nèi)的電荷的電量為零，則通過(guò)高斯面的電通量為零，但高斯面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度并不一定為零；通過(guò)任意閉合曲面的電通量只決定于它所包圍的電荷的代數(shù)和，閉合曲面外的電荷對(duì)電通量無(wú)貢獻(xiàn)。但電荷的空間分布會(huì)影響閉合面上各點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向；高斯定理中所說(shuō)的閉合曲面，通常稱(chēng)為高斯面。,四、高斯定律應(yīng)用舉例,高斯定理的一個(gè)重要應(yīng)用，是用來(lái)計(jì)算帶電體周?chē)妶?chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度。實(shí)際上，只有在場(chǎng)強(qiáng)分布具有一定的對(duì)稱(chēng)性時(shí)，才能比較方便應(yīng)用高斯定理求出場(chǎng)強(qiáng)。求解的關(guān)鍵是選取適當(dāng)?shù)母咚姑?。常?jiàn)的具有對(duì)稱(chēng)性分布的源電荷有,球?qū)ΨQ(chēng)分布包括均勻帶電的球面，球體和多層同心球殼等,無(wú)限大平面電荷包括無(wú)限大的均勻帶電平面，平板等。,軸對(duì)稱(chēng)分布包括無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電的直線(xiàn)，圓柱面，圓柱殼等；,步驟,1進(jìn)行對(duì)稱(chēng)性分析，即由電荷分布的對(duì)稱(chēng)性，分析場(chǎng)強(qiáng)分布的對(duì)稱(chēng)性，判斷能否用高斯定理來(lái)求電場(chǎng)強(qiáng)度的分布（常見(jiàn)的對(duì)稱(chēng)性有球?qū)ΨQ(chēng)性、軸對(duì)稱(chēng)性、面對(duì)稱(chēng)性等）；,2根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)分布的特點(diǎn)，作適當(dāng)?shù)母咚姑?，要求①待求?chǎng)強(qiáng)的場(chǎng)點(diǎn)應(yīng)在此高斯面上，②穿過(guò)該高斯面的電通量容易計(jì)算。一般地，高斯面各面元的法線(xiàn)矢量N與E平行或垂直，N與E平行時(shí)，E的大小要求處處相等，使得E能提到積分號(hào)外面；,3計(jì)算電通量和高斯面內(nèi)所包圍的電荷的代數(shù)和，最后由高斯定理求出場(chǎng)強(qiáng)。,例1、均勻帶電球殼的場(chǎng)強(qiáng)。設(shè)有一半徑為R、均勻帶電為Q的薄球殼。求球殼內(nèi)部和外部任意點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。,解以球心到場(chǎng)點(diǎn)的距離為半徑作一球面，則通過(guò)此球面的電通量為,根據(jù)高斯定理，通過(guò)球面的電通量為球面內(nèi)包圍的電荷,當(dāng)場(chǎng)點(diǎn)在球殼外時(shí),當(dāng)場(chǎng)點(diǎn)在球殼內(nèi)時(shí),結(jié)果表明均勻帶電球殼外的電場(chǎng)強(qiáng)度分布象球面上的電荷都集中在球心時(shí)所形成的點(diǎn)電荷在該區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布一樣。,例2、均勻帶電球體的場(chǎng)強(qiáng)。設(shè)有一半徑為R、均勻帶電為Q的球體。求球體內(nèi)部和外部任意點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。,,,,解以球心到場(chǎng)點(diǎn)的距離為半徑作一球面，則通過(guò)此球面的電通量為,根據(jù)高斯定理，通過(guò)球面的電通量為球面內(nèi)包圍的電荷,當(dāng)場(chǎng)點(diǎn)在球體外時(shí),當(dāng)場(chǎng)點(diǎn)在球體內(nèi)時(shí),例3、無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線(xiàn)的場(chǎng)強(qiáng)設(shè)有一無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線(xiàn)，電荷線(xiàn)密度為Λ，求距離直線(xiàn)為R處的電場(chǎng)強(qiáng)度。,解以帶電直導(dǎo)線(xiàn)為軸，作一個(gè)通過(guò)P點(diǎn)，高為H的圓筒形封閉面為高斯面S，通過(guò)S面的電通量為圓柱側(cè)面和上、下底面三部分的通量。,其中上、下底面的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與面平行，電通量為零。所以式中后兩項(xiàng)為零。,此閉合面包含的電荷總量,其方向沿求場(chǎng)點(diǎn)到直導(dǎo)線(xiàn)的垂線(xiàn)方向。正負(fù)由電荷的符號(hào)決定。,解由于電荷分布對(duì)于求場(chǎng)點(diǎn)P到平面的垂線(xiàn)OP是對(duì)稱(chēng)的，所以P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)必然垂直于該平面。,例4、無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電平面的場(chǎng)強(qiáng)。設(shè)有一無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電平板，單位面積上的電荷，即電荷面密度為Σ，求距離平板為R處的電場(chǎng)強(qiáng)度。,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直于帶電平面。,高斯面所包圍的電量為,由此可知，電場(chǎng)強(qiáng)度為,由高斯定理可知,電場(chǎng)強(qiáng)度方向離開(kāi)平面,電場(chǎng)強(qiáng)度方向指向平面,例5、兩個(gè)帶等量異號(hào)電荷的無(wú)限大平行平面的電場(chǎng)設(shè)面電荷密度分別為Σ1Σ和Σ2Σ,解該系統(tǒng)不再具有簡(jiǎn)單的對(duì)稱(chēng)性，不能直接應(yīng)用高斯定律。然而每一個(gè)帶電平面的場(chǎng)強(qiáng)先可用高斯定律求出，然后再用疊加原理求兩個(gè)帶電平面產(chǎn)生的總場(chǎng)強(qiáng)。,由圖可知，在A區(qū)和B區(qū)場(chǎng)強(qiáng)均為零。C區(qū)場(chǎng)強(qiáng)的方向從帶正電的平板指向帶負(fù)電的平板。場(chǎng)強(qiáng)大小為一個(gè)帶電平板產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的兩倍。,8－5密立根測(cè)定電子電荷的實(shí)驗(yàn),1909年密立根測(cè)量電子電荷；1923年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。,方法觀(guān)察均勻電場(chǎng)中帶電油滴的運(yùn)動(dòng)。,不加電場(chǎng)時(shí)油滴在重力和阻力的作用下，最后得到終極速度。,由此式可從實(shí)驗(yàn)中測(cè)量油滴的質(zhì)量。,加電場(chǎng)時(shí)油滴在重力、阻力和電場(chǎng)力的作用下，最后也得到終極速度。,因而可得油滴的電荷為,密立根油滴實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,電子電荷的值為E16031019C，稱(chēng)為基元電荷；油滴的電荷總是等于同一基元電荷的整數(shù)倍QNE,N1,2,,即電荷是量子化的。,,小結(jié),電場(chǎng)強(qiáng)度通量高斯定理電場(chǎng)線(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度通量高斯定律高斯定律應(yīng)用舉例密立根測(cè)定電子電荷的實(shí)驗(yàn),,作業(yè)思考題P4910，13，15，16習(xí)題P5213，15，16，20預(yù)習(xí)86，87,

簡(jiǎn)介：大學(xué)物理學(xué)電子教案,靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)1,9－3靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)9－4電位移有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理,,復(fù)習(xí),9－1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體靜電感應(yīng)靜電平衡條件靜電平衡時(shí)的電荷分布靜電屏蔽,9－2電容電容器孤立導(dǎo)體的電容電容器電容器并聯(lián)和串聯(lián),93靜電場(chǎng)中的電介質(zhì),所謂電介質(zhì)，是指不導(dǎo)電的物質(zhì)，即絕緣體，內(nèi)部沒(méi)有可以移動(dòng)的電荷。若把電介質(zhì)放入靜電場(chǎng)中，電介質(zhì)原子中的電子和原子核在電場(chǎng)力的作用下，在原子范圍內(nèi)作微觀(guān)的相對(duì)位移。達(dá)到靜電平衡時(shí)，電介質(zhì)內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)也不為零。,在外電場(chǎng)中電介質(zhì)要受到電場(chǎng)的影響，同時(shí)也影響外電場(chǎng)。,一、電介質(zhì)對(duì)電容的影響相對(duì)電容率,1、電介質(zhì)對(duì)電容器電容影響,電容器充電后，撤去電源，使兩極板上的電量維持恒定，測(cè)得充滿(mǎn)電介質(zhì)電容器兩極板間的電壓U，為真空電容器兩極板間的電壓U0的1/ER倍，即UU0/ER。因而，充滿(mǎn)電介質(zhì)電容器的電容為,極板間充滿(mǎn)電介質(zhì)所電容器的電容為真空電容的ER倍。,2、電介質(zhì)的相對(duì)電容率和電容率,ER叫做電介質(zhì)的相對(duì)電容率相對(duì)電容率ER與真空電容率E0的乘積EERE0叫做電容率,3、電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度,真空中,電介質(zhì)中,電介質(zhì)內(nèi)任意點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為原來(lái)真空時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度的1/ER,4、電介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)與擊穿電壓,當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度增大的某一最大場(chǎng)強(qiáng)EB時(shí)，電介質(zhì)分子發(fā)生電離，從而使電介質(zhì)分子失去絕緣性，這時(shí)電介質(zhì)被擊穿。電介質(zhì)能夠承受的最大場(chǎng)強(qiáng)EB稱(chēng)為電介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)。此時(shí)，兩極板間的電壓稱(chēng)為擊穿電壓UB。,EBUB/D,無(wú)極分子分子的正負(fù)電荷中心在無(wú)電場(chǎng)時(shí)是重合的，沒(méi)有固定的電偶極矩，如H2、HCL4，CO2，N2，O2等,有極分子分子的正負(fù)電荷中心在無(wú)電場(chǎng)時(shí)不重合的，有固定的電偶極矩，如H2O、HCL等。,1、電介質(zhì)的分類(lèi),二、電介質(zhì)的極化,每一個(gè)分子的正電荷Q集中于一點(diǎn)，稱(chēng)為正電荷的“重心”，負(fù)電荷Q集中于一點(diǎn)，稱(chēng)為正負(fù)電荷的“重心”；分子構(gòu)成電偶極子PQL,2、無(wú)極分子的極化機(jī)理位移極化,無(wú)外電場(chǎng)時(shí)，分子的正負(fù)電荷中心重合；有外電場(chǎng)時(shí)，正、負(fù)電荷將被電場(chǎng)力拉開(kāi)，偏離原來(lái)的位置，形成一個(gè)電偶極子，叫作誘導(dǎo)電偶極矩。,處于外電場(chǎng)，每個(gè)分子都有一定的誘導(dǎo)電偶極矩，以致在電介質(zhì)與外電場(chǎng)垂直的兩個(gè)表面上出現(xiàn)正電荷和負(fù)電荷。極化電荷或束縛電荷。,3、有極分子的極化機(jī)理取向極化,當(dāng)沒(méi)有外電場(chǎng)時(shí)，電偶極子的排列是雜亂無(wú)章的，因而對(duì)外不顯電性。,當(dāng)有外電場(chǎng)時(shí)，每個(gè)電偶極子都將受到一個(gè)力矩的作用。在此力矩的作用下，電介質(zhì)中的電偶極子將轉(zhuǎn)向外電場(chǎng)的方向。在垂直于電場(chǎng)方向的兩個(gè)表面上，將產(chǎn)生極化電荷。,4、極化電荷,在外電場(chǎng)中，出現(xiàn)束縛電荷的現(xiàn)象叫做電介質(zhì)的極化。,5、電暈現(xiàn)象,在潮濕或陰雨天的日子里，高壓輸電線(xiàn)附近，常可以見(jiàn)到有淺藍(lán)色輝光的放電現(xiàn)象，稱(chēng)為電暈現(xiàn)象。電暈現(xiàn)象可以用水分子的極化和尖端放電來(lái)解釋。,三、電極化強(qiáng)度,1、引入,在沒(méi)有外電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)未被極化，內(nèi)部宏觀(guān)小體積元中各分子的電偶極矩的矢量和為零；當(dāng)有外電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)被極化，此小體積元中的電偶極矩的矢量和將不為零。外電場(chǎng)越強(qiáng)，分子的電偶極矩的矢量和越大。用單位體積中分子的電偶極矩的矢量和來(lái)表示電介質(zhì)的極化程度,2、電極化強(qiáng)度的定義,單位體積中分子的電偶極矩的矢量和叫作電介質(zhì)的電極化強(qiáng)度。,3、關(guān)于電極化強(qiáng)度的說(shuō)明,電極化強(qiáng)度用來(lái)表征電介質(zhì)極化程度的物理量；單位CM2，與電荷面密度的單位相同；若電介質(zhì)的電極化強(qiáng)度大小和方向相同，稱(chēng)為均勻極化；否則，稱(chēng)為非均勻極化。,4、電極化強(qiáng)度和極化電荷面密度的關(guān)系,在電介質(zhì)中取一長(zhǎng)為D、面積為ΔS的柱體，柱體兩底面的極化電荷面密度分別為Σ和Σ，這樣柱體內(nèi)所有分子的電偶極矩的矢量和的大小為,電極化強(qiáng)度的大小為,平板電容器中的均勻電介質(zhì)，其電極化強(qiáng)度的大小對(duì)于極化產(chǎn)生的極化電荷面密度。,四、電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度極化電荷與自由電荷的關(guān)系,1、電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度,2、極化電荷與自由電荷的關(guān)系,3、電介質(zhì)的極化規(guī)律,C稱(chēng)為電介質(zhì)的電極化率,在各向同性線(xiàn)性電介質(zhì)中它是一個(gè)純數(shù)。,,,,在高頻條件下，電介質(zhì)的相對(duì)電容率和外電場(chǎng)的頻率有關(guān)。,94電位移有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理,一、有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理,設(shè)極板上的自由電荷的面密度為S0電介質(zhì)表面上極化電荷面密度為S‘端面的面積為S,令,電位移矢量,電位移通量,在靜電場(chǎng)中，通過(guò)任意一個(gè)閉合曲面的電位移矢量通量等于該面所包圍的自由電荷的代數(shù)和，這就是有介質(zhì)時(shí)的高斯定理。,二、電位移矢量和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系,關(guān)于電位移矢量的說(shuō)明電位移矢量是輔助量，電場(chǎng)強(qiáng)度才是基本量；描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量是電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)；在電介質(zhì)中，環(huán)路定理仍然成立，靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)。,只與自由電荷有關(guān),三、有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理的應(yīng)用,利用電介質(zhì)的高斯定理可以使計(jì)算簡(jiǎn)化，原因是只需要考慮自由電荷，一般的步驟為，首先由高斯定理求出電位移矢量的分布，再由電位移矢量的分布求出電場(chǎng)強(qiáng)度的分布，這樣可以避免求極化電荷引起的麻煩。,例題．一平板電容器充滿(mǎn)兩層厚度各為D1和D2的電介質(zhì)，它們的相對(duì)電容率分別為ER1和ER2，極板的面積為S。求1電容器的電容；2當(dāng)極板上的自由電荷面密度為S0時(shí)，兩介質(zhì)分解面上的極化電荷的面密度；3兩層介質(zhì)的電位移。,解1設(shè)兩電介質(zhì)中場(chǎng)強(qiáng)分別為E1和E2，選如圖所示的上下底面面積均為S的柱面為高斯面，上底面在導(dǎo)體中，下底面在電介質(zhì)中，側(cè)面的法線(xiàn)與場(chǎng)強(qiáng)垂直，柱面內(nèi)的自由電荷為,根據(jù)高斯定理,所以,電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度,兩極板的電勢(shì)差為,電容,2分界面處第一層電介質(zhì)的極化電荷面密度為,第二層電介質(zhì)的極化電荷面密度為,3電位移矢量為,,小結(jié),靜電場(chǎng)中的電介質(zhì),電位移,電介質(zhì)中的高斯定理,,作業(yè)思考題P9412，13，15，16習(xí)題P9613，16，18，19預(yù)習(xí)95，96，97，98,

簡(jiǎn)介：大學(xué)物理學(xué)電子教案,,量子物理（3）,196德布羅意波實(shí)物粒子的二象性197不確定關(guān)系,,復(fù)習(xí),康普頓效應(yīng)氫原子的玻爾理論氫原子光譜的規(guī)律性盧瑟福的原子有核模型氫原子的玻爾理論弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)結(jié)果解釋,19－6德布羅意波實(shí)物粒子的二象性,德布羅意LOUISVICTORDUEDEBROGLIE,18921960,,德布羅意原來(lái)學(xué)習(xí)歷史，后來(lái)改學(xué)理論物理學(xué)。他善于用歷史的觀(guān)點(diǎn)，用對(duì)比的方法分析問(wèn)題。1923年，德布羅意試圖把粒子性和波動(dòng)性統(tǒng)一起來(lái)。1924年，在博士論文關(guān)于量子理論的研究中提出德布羅意波,同時(shí)提出用電子在晶體上作衍射實(shí)驗(yàn)的想法。愛(ài)因斯坦覺(jué)察到德布羅意物質(zhì)波思想的重大意義，譽(yù)之為“揭開(kāi)一幅大幕的一角”。,法國(guó)物理學(xué)家，1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人，量子力學(xué)的奠基人之一。,一、德布羅意假設(shè),一個(gè)質(zhì)量為M的實(shí)物粒子以速率V運(yùn)動(dòng)時(shí)，即具有以能量E和動(dòng)量P所描述的粒子性，也具有以頻率N和波長(zhǎng)L所描述的波動(dòng)性。,這種波稱(chēng)為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。,德布羅意公式,如速度V50?102M/S飛行的子彈，質(zhì)量為M102KG，對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)為,如電子M91?1031KG，速度V50?107M/S,對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)為,,,太小測(cè)不到,X射線(xiàn)波段,例題1從德布羅意波導(dǎo)出氫原子波爾理論中的角動(dòng)量量子化條件。德布羅意把原子定態(tài)與駐波聯(lián)系起來(lái)，即把能量量子化與有限空間駐波的波長(zhǎng)和頻率聯(lián)系起來(lái)。如電子繞原子一周，駐波應(yīng)銜接，所以圓周長(zhǎng)應(yīng)等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍。,再根據(jù)德布羅意關(guān)系,得出角動(dòng)量量子化條件,二、德布羅意波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,1、戴維遜革末實(shí)驗(yàn),,K,戴維遜和革末的實(shí)驗(yàn)是用電子束垂直投射到鎳單晶，電子束被散射。其強(qiáng)度分布可用德布羅意關(guān)系和衍射理論給以解釋?zhuān)瑥亩?yàn)證了物質(zhì)波的存在。1937年他們與GP湯姆孫一起獲得NOBEL物理學(xué)獎(jiǎng)。,實(shí)驗(yàn)裝置電子從燈絲K飛出，經(jīng)電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，通過(guò)狹縫后成為很細(xì)的電子束，投射到晶體M上，散射后進(jìn)入電子探測(cè)器，由電流計(jì)G測(cè)量出電流。,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單調(diào)地增加加速電壓，電子探測(cè)器的電流并不是單調(diào)地增加的，而是出現(xiàn)明顯的選擇性。例如，只有在加速電壓U54V,且Θ500時(shí)，探測(cè)器中的電流才有極大值。,Θ/2,Θ/2,,,實(shí)驗(yàn)解釋,當(dāng)加速電壓U54V，加速電子的能量EUMV2/2，電子的德布羅意波長(zhǎng)為,X射線(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)得鎳單晶的晶格常數(shù)D0215NM,實(shí)驗(yàn)結(jié)果理論值Θ500與實(shí)驗(yàn)結(jié)果Θ510相差很小，表明電子電子確實(shí)具有波動(dòng)性，德布羅意關(guān)于實(shí)物具有波動(dòng)性的假設(shè)是正確的。,2、湯姆遜實(shí)驗(yàn),1927年，湯姆遜在實(shí)驗(yàn)中，讓電子束通過(guò)薄金屬笛后射到照相底線(xiàn)上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與X射線(xiàn)通過(guò)金箔時(shí)一樣，也產(chǎn)生了清晰的電子衍射圖樣。,1993年，CROMMIE等人用掃描隧道顯微鏡技術(shù)，把蒸發(fā)到銅（111）表面上的鐵原子排列成半徑為713NM的圓環(huán)形量子圍欄，用實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)到了在圍欄內(nèi)形成的同心圓狀的駐波“量子圍欄”，直觀(guān)地證實(shí)了電子的波動(dòng)性。,3、電子通過(guò)狹縫的衍射實(shí)驗(yàn)1961年，約恩孫JONSSON制成長(zhǎng)為50MM，寬為03MM，縫間距為10MM的多縫。用50V的加速電壓加速電子，使電子束分別通過(guò)單縫、雙縫等，均得到衍射圖樣。,中子衍射,射線(xiàn)衍射,X,X射線(xiàn)經(jīng)晶體的衍射圖,電子射線(xiàn)經(jīng)晶體的衍射圖,由于電子波長(zhǎng)比可見(jiàn)光波長(zhǎng)小103?105數(shù)量級(jí)，從而可大大提高電子顯微鏡的分辨率。1932年，德國(guó)的魯斯卡研制成功電子顯微鏡。我國(guó)已制成80萬(wàn)倍的電子顯微鏡，分辨率為144NMN，能分辨大個(gè)分子有著廣泛的應(yīng)用前景。,三、應(yīng)用舉例,1、電子顯微鏡,2、掃描隧道顯微鏡,1981年，德國(guó)的賓尼希和瑞士的羅雷爾制成了掃描隧道顯微鏡，他們兩人因此與魯斯卡共獲1986年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。其橫向分辨率可得01NM，縱向分辨率可得0001NM，它在納米材料、生命科學(xué)和微電子學(xué)中起著不可估量的作用。,四、德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋,1、光的衍射,根據(jù)光的波動(dòng)性，光是一種電磁波，在衍射圖樣中，亮處波的強(qiáng)度大，暗處波的強(qiáng)度小。而波的強(qiáng)度與振幅的平方成正比，所以衍射圖樣中，亮處的波的振幅的平方大，暗處的波的振幅平方小。根據(jù)光的粒子性某處光的強(qiáng)度大，表示單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)該處的光子數(shù)多；某處光的強(qiáng)度小，表示單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)該處的光子數(shù)少。從統(tǒng)計(jì)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看相當(dāng)于光子到達(dá)亮處的概率要遠(yuǎn)大于光子到達(dá)暗處的概率。因此可以說(shuō)，粒子在某處出現(xiàn)附近出現(xiàn)的概率是與該處波的強(qiáng)度成正比的，而波的強(qiáng)度與波的振幅的平方成正比，所以也可以說(shuō)，粒子在某處附近出現(xiàn)的概率是與該處的波的振幅的平方成正比的。,2．德布羅意波統(tǒng)計(jì)解釋,從粒子的觀(guān)點(diǎn)看，衍射圖樣的出現(xiàn)，是由于電子不均勻地射向照相底片各處形成的，有些地方電子密集，有些地方電子稀疏，表示電子射到各處的概率是不同的，電子密集的地方概率大，電子稀疏的地方概率小。從波動(dòng)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，電子密集的地方表示波的強(qiáng)度大，電子稀疏的地方表示波的強(qiáng)度小，所以，某處附近電子出現(xiàn)的概率就反映了在該處德布羅意波的強(qiáng)度。對(duì)電子是如此，對(duì)其它粒子也是如此。普遍地說(shuō)，在某處德布羅意波的振幅平方是與粒子在該處出現(xiàn)的概率成正比的。這就是德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋。,3．德布羅意波與經(jīng)典波的不同,機(jī)械波機(jī)械振動(dòng)在空間的傳播德布羅意波是對(duì)微觀(guān)粒子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)描述，它的振幅的平方表示粒子出現(xiàn)的概率，故是概率波。,用電子雙縫衍射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明概率波的含義,1人射強(qiáng)電子流,干涉花樣取決于概率分布，而概率分布是確定的。,2人射弱電子流,電子干涉不是電子之間相互作用引起的，是電子自己和自己干涉的結(jié)果。,例2計(jì)算下列運(yùn)動(dòng)物質(zhì)的德布羅意波長(zhǎng),1質(zhì)量100G,V10MS?1運(yùn)動(dòng)的小球。,2以20?103MS?1速度運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子。,3動(dòng)能為16?10?7J的電子,197不確定關(guān)系,海森伯（WKHEISENBERG，19011976）,,德國(guó)理論物理學(xué)家。他于1925年為量子力學(xué)的創(chuàng)立作出了最早的貢獻(xiàn)，而于25歲時(shí)提出的不確定關(guān)系則與物質(zhì)波的概率解釋一起奠定了量子力學(xué)的基礎(chǔ)。為此，他于1932年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。,一、引入,經(jīng)典力學(xué)，粒子的運(yùn)動(dòng)具有決定性的規(guī)律，原則上說(shuō)可同時(shí)用確定的坐標(biāo)與確定的動(dòng)量來(lái)描述宏觀(guān)物體的運(yùn)動(dòng)。在量子概念下，電子和其它物質(zhì)粒子的衍射實(shí)驗(yàn)表明，粒子束所通過(guò)的圓孔或單縫越窄小，則所產(chǎn)生的衍射圖樣的區(qū)域越大。,二、電子單縫衍射,電子通過(guò)單縫位置的不確定范圍,由于衍射，電子動(dòng)量的大小不變，但是其方向發(fā)生了改變?？紤]電子被限制在一級(jí)最小的衍射角范圍內(nèi)，有JL/B，因此動(dòng)量在OX軸上的分量的不確定度為,由德布羅意關(guān)系,即對(duì)于微觀(guān)粒子不能同時(shí)用確定的位置和確定的動(dòng)量萊描述，這就是不確定關(guān)系，也叫不確定原理，是1927年海森伯提出的。它是自然界的客觀(guān)規(guī)律，不是測(cè)量技術(shù)和主觀(guān)能力的問(wèn)題，是量子理論中的一個(gè)重要概念。,上述討論只是反映不確定關(guān)系的實(shí)質(zhì)，并不表示準(zhǔn)確的量值關(guān)系。量子力學(xué)嚴(yán)格證明給出,?X表示粒子在X方向上的位置的不確定范圍，?PX表示在X方向上動(dòng)量的不確定范圍，其乘積不得小于一個(gè)常數(shù)。,若一個(gè)粒子的能量狀態(tài)是完全確定的，即?E0，則粒子停留在該態(tài)的時(shí)間為無(wú)限長(zhǎng)，?T?。,三、不確定關(guān)系的數(shù)學(xué)表示與物理意義,例題1一顆質(zhì)量為10G的子彈，具有200M/S的速度，動(dòng)量的不確定量為001，問(wèn)在確定該子彈的位置時(shí)，有多大的不確定范圍,解子彈的動(dòng)量為,子彈的動(dòng)量的不確定量為,由不確定關(guān)系，可以得到子彈位置的不確定范圍為,這個(gè)不確定范圍是微不足道的，可見(jiàn)不確定關(guān)系對(duì)宏觀(guān)物體來(lái)說(shuō)，實(shí)際上是不起作用的。,例題2一電子具有具有200M/S的速率，動(dòng)量的不確定量為001，問(wèn)在確定該電子的位置時(shí)，有多大的不確定范圍,解電子的動(dòng)量為,子彈的動(dòng)量的不確定量為,由不確定關(guān)系，可以得到子彈位置的不確定范圍為,我們知道原子大小的數(shù)量級(jí)為1010M，電子則更小。在這種情況下，電子位置的不確定范圍比電子本身的大小要大幾億倍以上。,四、不確定關(guān)系的應(yīng)用,1、估算氫原子可能具有的最低能量,電子束縛在半徑為R的球內(nèi)，所以,按不確定關(guān)系,當(dāng)不計(jì)核的運(yùn)動(dòng)，氫原子的能量就是電子的能量,代入上式得,基態(tài)能應(yīng)滿(mǎn)足,由此得出基態(tài)氫原子半徑,基態(tài)氫原子的能量,與波爾理論結(jié)果一致。,本例還說(shuō)明量子體系有所謂的零點(diǎn)能。,2、解釋譜線(xiàn)的自然寬度,原子中某激發(fā)態(tài)的平均壽命為,普朗克能量子假說(shuō),不確定關(guān)系,譜線(xiàn)的自然寬度,它能解釋譜線(xiàn)的自然寬度。,E和E等粒子在氣泡室徑跡,例2．在威爾遜云室（或氣泡室）可看到一條白亮的帶狀的痕跡粒子的徑跡,?X104,?PH/?X1030,?1MEV,小結(jié),德布羅意波實(shí)物粒子的二象性德布羅意假設(shè)德布羅意波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證應(yīng)用舉例德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋不確定關(guān)系引入電子單縫衍射不確定關(guān)系的數(shù)學(xué)表示與物理意義不確定關(guān)系的應(yīng)用,作業(yè)思考題P30926，27，28，29習(xí)題P31116，20，22，24預(yù)習(xí)198,

簡(jiǎn)介：1,11質(zhì)點(diǎn)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在時(shí)刻T質(zhì)點(diǎn)的位矢為，速度為，T至TΔT時(shí)間內(nèi)的位移為，路程為ΔS，位矢大小的變化量為ΔR，平均速度為，平均速率為，,11,（1）根據(jù)上述情況，則必有,（A）,（B）,（C）,（D）,B,,2,11質(zhì)點(diǎn)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在時(shí)刻T質(zhì)點(diǎn)的位矢為，速度為，T至TΔT時(shí)間內(nèi)的位移為，路程為ΔS，位矢大小的變化量為ΔR，平均速度為，平均速率為，,（2）根據(jù)上述情況，則必有,11,（A）,（B）,（C）,（D）,C,3,12,12一運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某瞬時(shí)矢徑，其速度大小為,,,D,4,13質(zhì)點(diǎn)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，表示位置矢量，表示速度，表示加速度，S表示路程，AT表示切向加速度，對(duì)下列表達(dá)式,,D只有（3）是對(duì)的,5,14,14質(zhì)點(diǎn)在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，則有,A切向加速度一定改變，法向加速度也改變,B切向加速度可能不改變，法向加速度一定改變,C切向加速度可能不改變，法向加速度不變,D切向加速度一定改變，法向加速度不變,B,,6,15已知質(zhì)點(diǎn)沿X軸作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為,求（1）質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始后4S內(nèi)的位移大?。唬?）質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)間內(nèi)所通過(guò)的路程。（3）T4S時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度,，其中X以M計(jì)，T以S計(jì)。,,解,時(shí),（1）,時(shí),位移大小,（2）,當(dāng)時(shí)，,當(dāng)時(shí)，,02秒內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程為,,24秒內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程為,04秒內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程為,15,7,15已知質(zhì)點(diǎn)沿X軸作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為,求（1）質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始后4S內(nèi)的位移大??；（2）質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)間內(nèi)所通過(guò)的路程。（3）T4S時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度,，其中X以M計(jì)，T以S計(jì)。,,解,（3）,當(dāng)時(shí)，,當(dāng)時(shí)，,,24秒內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程為,04秒內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程為,15,當(dāng)時(shí)，,8,16,16已知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為,求（1）質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡；（2）T0及T2時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位矢；（3）由T0到T2S內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移和徑向增量。,解,消去T，得,9,17,17質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為,試求（1）初速度的大小和方向；（2）加速度的大小和方向。,解,,任意時(shí)刻的速度,初速度,任意時(shí)刻的加速度,大小,方向,10,19,19質(zhì)點(diǎn)沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度A4T2,如果當(dāng)T3S時(shí)，X9M，V2M/S，求質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程。,解,,11,110,110一石子從空中靜止下落，由于空氣阻力，石子并非做自由落體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)已知加速度AABV,試求石子的速度和運(yùn)動(dòng)方程。,解,,,,,12,111一質(zhì)點(diǎn)具有恒定加速度，其中，加速度的單位為M/S2，時(shí)間的單位為S，在時(shí)，其速度為零，位置矢量。求（1）在任意時(shí)刻的速度和位置矢量；（2）質(zhì)點(diǎn)在OXY平面上的軌跡方程，并畫(huà)出軌跡的示意圖。,111,,解,（1）,,,,,,,,（2）,,,13,112,,解,（1）運(yùn)動(dòng)方程,,消去T，得軌跡方程,（2）,時(shí),時(shí),,平均速度,（3）瞬時(shí)速度,時(shí),14,112,,,平均速度,（3）瞬時(shí)速度,時(shí),15,,,平均速度,（3）瞬時(shí)速度,,時(shí),112,16,,112,（4）,17,113飛機(jī)以100M/S的速度沿水平直線(xiàn)飛行，在離地面高為100M時(shí)，駕駛員要把物品空投到前方某一地面目標(biāo)處，問(wèn)（1）此時(shí)目標(biāo)在飛機(jī)下方前多遠(yuǎn)（2）投放物品時(shí)，駕駛員看目標(biāo)的視線(xiàn)和水平線(xiàn)成何角度（3）物品投出2S后，它的法向加速度和切向加速度的數(shù)值各為多少,113,,解,（1）,物品自由下落100M所需時(shí)間,這段時(shí)間內(nèi)物體飛行的水平距離,（2）,452,18,113,,113飛機(jī)以100M/S的速度沿水平直線(xiàn)飛行，在離地面高為100M時(shí)，駕駛員要把物品空投到前方某一地面目標(biāo)處，問(wèn)（1）此時(shí)目標(biāo)在飛機(jī)下方前多遠(yuǎn)（2）投放物品時(shí)，駕駛員看目標(biāo)的視線(xiàn)和水平線(xiàn)成何角度（3）物品投出2S后，它的法向加速度和切向加速度的數(shù)值各為多少,（3）,,切向加速度,速率,19,113,,（3）,,切向加速度,速率,總加速度大小,法向加速度,20,116一質(zhì)點(diǎn)作半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，其路程與時(shí)間的關(guān)系為SV0TBT2/2,V0和B都是正的常數(shù)。,1求質(zhì)點(diǎn)在T時(shí)刻的加速度2T為何值時(shí)，總加速度在數(shù)值上等于B；（3）當(dāng)加速度達(dá)到B時(shí)，質(zhì)點(diǎn)已沿圓周運(yùn)行了多少圈,,解1,116,21,解1,,116,22,116一質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)，其路程與時(shí)間的關(guān)系為SV0TBT2/2,V0和B都是正的常數(shù)。,,2由前面得到,解得,116,1求質(zhì)點(diǎn)在T時(shí)刻的加速度2T為何值時(shí)，總加速度在數(shù)值上等于B；（3）當(dāng)加速度達(dá)到B時(shí)，質(zhì)點(diǎn)已沿圓周運(yùn)行了多少圈,總加速度A,B,23,116一質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)，其路程與時(shí)間的關(guān)系為SV0TBT2/2,V0和B都是正的常數(shù)。,,3,時(shí)，質(zhì)點(diǎn)走過(guò)的路程,116,1求質(zhì)點(diǎn)在T時(shí)刻的加速度2T為何值時(shí)，總加速度在數(shù)值上等于B；（3）當(dāng)加速度達(dá)到B時(shí)，質(zhì)點(diǎn)已沿圓周運(yùn)行了多少圈,質(zhì)點(diǎn)走過(guò)的圈數(shù)為,24,116一質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)，其路程與時(shí)間的關(guān)系為SV0TBT2/2,V0和B都是正的常數(shù)。,,116,1求質(zhì)點(diǎn)在T時(shí)刻的加速度2T為何值時(shí)，總加速度在數(shù)值上等于B；（3）當(dāng)加速度達(dá)到B時(shí)，質(zhì)點(diǎn)已沿圓周運(yùn)行了多少圈,注意,,,25,117,117一半徑為050M的飛輪在啟動(dòng)時(shí)的短時(shí)間內(nèi)，其角速度與時(shí)間的平方成正比，在T2S時(shí)測(cè)得輪緣一點(diǎn)的速度值為40M/S，求（1）該輪在T’05S時(shí)的角速度，輪緣一點(diǎn)的切向加速度和總加速度；（2）該點(diǎn)在20S內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度。,解,,,26,117,解,117一半徑為050M的飛輪在啟動(dòng)時(shí)的短時(shí)間內(nèi)，其角速度與時(shí)間的平方成正比，在T2S時(shí)測(cè)得輪緣一點(diǎn)的速度值為40M/S，求（1）該輪在T’05S時(shí)的角速度，輪緣一點(diǎn)的切向加速度和總加速度；（2）該點(diǎn)在20S內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度。,,注意,27,118一質(zhì)點(diǎn)在半徑為010M的圓周上運(yùn)動(dòng)，其角位置為。（1）求在時(shí)質(zhì)點(diǎn)的法向加速度和切向加速度；（2）當(dāng)切向加速度的大小恰等于總加速度大小的一半時(shí)，Θ值為多少（3）T為多少時(shí)，法向加速度和切向加速度的值相等,118,,解,（1）,法向加速度,切向加速度,,（2）,總加速度,,28,118,解,（3）,,118一質(zhì)點(diǎn)在半徑為010M的圓周上運(yùn)動(dòng)，其角位置為。（1）求在時(shí)質(zhì)點(diǎn)的法向加速度和切向加速度；（2）當(dāng)切向加速度的大小恰等于總加速度大小的一半時(shí)，Θ值為多少（3）T為多少時(shí)，法向加速度和切向加速度的值相等,,法向加速度,切向加速度,,（2）,總加速度,,29,119一無(wú)風(fēng)的下雨天，一列火車(chē)以的速度勻速前進(jìn)，在車(chē)內(nèi)的旅客看見(jiàn)玻璃窗外的雨滴和垂線(xiàn)成750角下降。求雨滴下落的速度V2。（設(shè)下降的雨滴作勻速運(yùn)動(dòng)）,119,,解,雨對(duì)車(chē)的速度,由圖知,車(chē)對(duì)地的速度,雨對(duì)地的速度,30,120,120以汽車(chē)在雨中沿直線(xiàn)行駛，其速率為V1，下落雨滴的方向偏與豎直方向之前?角，速率為V2，若車(chē)后有一長(zhǎng)方形物體，問(wèn)車(chē)速V1為多大時(shí)，此物體正好不會(huì)被雨水淋濕,,解,

簡(jiǎn)介：,

簡(jiǎn)介：階段1,階段2,階段3,學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng),文藝復(fù)興,物理現(xiàn)象,海王星,相對(duì)論,分布狀態(tài),絕對(duì)時(shí)空觀(guān),牛頓力學(xué),原子,粒子運(yùn)動(dòng),普朗克,光電效應(yīng),量子力學(xué),微觀(guān)世界,相對(duì)論,認(rèn)識(shí)世界,學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)（十一）點(diǎn)擊圖標(biāo)進(jìn)入,,

簡(jiǎn)介：高中物理學(xué)史復(fù)習(xí),貢獻(xiàn),1力是改變物體運(yùn)動(dòng)的原因,伽利略理想實(shí)驗(yàn)推翻亞里士多德的錯(cuò)誤觀(guān)點(diǎn),伽利略15641642,2重物和輕物下落一樣快,比薩斜塔實(shí)驗(yàn)推翻亞里士多德的錯(cuò)誤觀(guān)點(diǎn),3證明自由落體運(yùn)動(dòng)也是勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),斜面實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證斜面上下落距離S與下落時(shí)間T的平方成正比,并定義這種運(yùn)動(dòng)為勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),貢獻(xiàn),1提出牛頓三大定律,1牛一任何物體若不受外力,將保持勻速直線(xiàn)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變?yōu)橹?3主張粒子說(shuō)認(rèn)為光是一種物質(zhì)微粒,而惠更斯主張波動(dòng)說(shuō),2發(fā)表萬(wàn)有引力定律,引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比,牛頓16431727,2牛二物體的加速度與合外力成正比,與質(zhì)量成反比,即FMA,3牛三作用力與反作用力大小相同,方向相反,作用在同一直線(xiàn)上,貢獻(xiàn),1開(kāi)普勒第一定律,所有行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)軌道是橢圓，太陽(yáng)位于橢圓的一焦點(diǎn)上,開(kāi)普勒15711630,2開(kāi)普勒第二定律,連接行星和太陽(yáng)的直線(xiàn)在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等,3開(kāi)普勒第三定律,行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期的平方與它們的軌道半長(zhǎng)徑的立方成正比,,貢獻(xiàn),利用扭秤裝置比較準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量,卡文迪許17311810,G6671011NM2/KG2,貢獻(xiàn),庫(kù)侖定律利用扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電荷之間的相互作用規(guī)律,真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷的相互作用跟它們所帶電量的乘積成正比，跟它們之間距離的二次方成反比,庫(kù)侖17361806,,引力常量K9109NM2/C2,楞次18041865,貢獻(xiàn),楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,奧斯特17771851,貢獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)電流可以使周?chē)拇裴樒D(zhuǎn)的效應(yīng)，稱(chēng)為電流的磁效應(yīng)電流周?chē)嬖诖艌?chǎng),法拉第17911867,貢獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)了由磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律電磁感應(yīng)現(xiàn)象,法拉第電磁感應(yīng)定律,電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的磁通量變化率成正比,EΔΦ/ΔT,托馬斯楊17731829,貢獻(xiàn),觀(guān)察到了光的干涉現(xiàn)象,當(dāng)一束單色光投射到擋板時(shí)，兩條狹縫相當(dāng)于兩個(gè)完全相同的光源，從而在光屏上觀(guān)察到明暗相間且等距的條紋,泊松17811840,貢獻(xiàn),觀(guān)察到光的圓板衍射泊松亮斑,把一個(gè)不透光的小的圓盤(pán)狀物放在光束中，在距這個(gè)圓盤(pán)一定距離的像屏上，圓盤(pán)的陰影中心應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)亮斑,這個(gè)亮斑叫泊松亮斑,泊松亮斑,麥克斯韋18311879,貢獻(xiàn),1預(yù)言了電磁波的存在，指出光是一種電磁波,2光的電磁說(shuō),1）光是一種電磁波,2）不同頻率的光在真空中波速相同，在介質(zhì)中波速不同．,3）不同介質(zhì)中，光的頻率（顏色）不變，波長(zhǎng)和波速改變．,4）同一介質(zhì)中，光的頻率越高，波速越?。?赫茲18571894,貢獻(xiàn),1用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,2測(cè)定了電磁波的傳播速度等于光速,倫琴18541923,貢獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)X射線(xiàn)（倫琴射線(xiàn)）,倫琴在1895年發(fā)現(xiàn)的．波長(zhǎng)比紫外線(xiàn)更短。它的穿透能力很強(qiáng)，能使包在黑紙里的照像底片感光，下圖是產(chǎn)生X射線(xiàn)的裝置，叫做X射線(xiàn)管,應(yīng)用人體透視、檢查金屬部件裂紋,普朗克18581947,貢獻(xiàn),解釋物體熱輻射規(guī)律提出電磁波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份的，把物理學(xué)帶進(jìn)了量子世界,愛(ài)因斯坦18791955,貢獻(xiàn),提出光子說(shuō)，成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律,1光子說(shuō)內(nèi)容在空間中傳播的光也不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子．,2光子能量（與頻率成正比）,H普朗克常量6631034JS,V光的頻率,3愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程,W逸出功電子逃離原子所需能量）,EK光電子的能量,惠更斯16291695,貢獻(xiàn),1主張波動(dòng)說(shuō),認(rèn)為光是一種波,2推理得到單擺周期公式,設(shè)計(jì)了擺鐘,德布羅意18921989,貢獻(xiàn),預(yù)言了一切微粒具有波粒二像性,,湯姆遜18561940,1897年,利用陰極射線(xiàn)管發(fā)現(xiàn)了電子榮獲1906年諾貝爾物理獎(jiǎng),貢獻(xiàn),2第一個(gè)提出原子有復(fù)雜結(jié)構(gòu),并提出原子的棗糕模型,,在湯姆遜的原子模型中，原子是一個(gè)球體；正電核均勻分布在整個(gè)球內(nèi)，而電子都象棗核那樣鑲嵌在原子里面．,電子,,正電荷,這個(gè)模型不久就被實(shí)驗(yàn)事實(shí)否定了,盧瑟福18711937,1進(jìn)行了Α粒子散射實(shí)驗(yàn)，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,貢獻(xiàn),粒子散射實(shí)驗(yàn),盧瑟福18711937,1進(jìn)行了Α粒子散射實(shí)驗(yàn)，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,貢獻(xiàn),2由實(shí)驗(yàn)結(jié)果估計(jì)原子核直徑數(shù)量級(jí)為1015M,3用Α粒子轟擊氮核，第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。,質(zhì)子,貝克勒爾18521908,貢獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，說(shuō)明原子核也有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu),原子核,,,,,A射線(xiàn),,,,?射線(xiàn),?射線(xiàn),成份,成份,成份,電子,光子,氦原子核（）,查德威克18911974,貢獻(xiàn),在Α粒子轟擊鈹核時(shí)發(fā)現(xiàn)中子，由此人們認(rèn)識(shí)到原子核的組成,中子,原子核,,,質(zhì)子,中子,質(zhì)子數(shù)中子數(shù)核子數(shù),

簡(jiǎn)介：英國(guó)物理學(xué)會(huì)IOP出版社期刊介紹及其使用指南,IOP期刊介紹,現(xiàn)在IOP/CALIS集團(tuán)包括IOP的43種電子期刊40種被SCI收錄93，34種有影響因子（85％）出版學(xué)科包括應(yīng)用物理計(jì)算機(jī)科學(xué)凝聚態(tài)和材料科學(xué)物理總論高能和核能物理數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)物理測(cè)量科學(xué)和傳感器醫(yī)學(xué)和生物學(xué)光學(xué)原子和分子物理物理教育學(xué)等離子物理,出版的期刊,出版的期刊（續(xù)）,出版的期刊（續(xù)）,出版的期刊（續(xù)）,JOURNALOFPHYSICS系列,目前與中國(guó)合作的期刊,CHINESEPHYSICS中國(guó)物理學(xué)ANDCHINESEPHYSICSLETTERS中國(guó)物理學(xué)快報(bào)中國(guó)物理學(xué)會(huì)JOURNALOFGEOPHYSICALENGINEERING地球物理學(xué)與工程學(xué)南京石油物探研究所CHINESEJOURNALOFASTRONOMYASTROPHYSICS國(guó)家天文臺(tái)PLASMASCIENCEANDTECHNOLOGY等離子體科學(xué)和技術(shù)中科院等離子所和中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)HEFEIBIOMEDICALMATERIALS生物醫(yī)學(xué)材料LAUNCHEDWITHPROFESSORFZCUI清華大學(xué)–EDITORINCHIEF,用戶(hù)可以訪(fǎng)問(wèn)IOP主站，IOP主站可通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)，成員館不需要支付國(guó)際流量費(fèi)?？稍L(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)范圍IOP主網(wǎng)站HTTP//WWWIOPORG/EJ/現(xiàn)刊數(shù)據(jù)1998年至今回溯數(shù)據(jù)1874年1997年,訪(fǎng)問(wèn)方式及訪(fǎng)問(wèn)范圍,IOP平臺(tái)使用指南____JOURNALSIOPORG,,,,,,,,,,直接訪(fǎng)問(wèn)我們的期刊,IOP最近的新聞,IOP選出的最近出版的文章,,,DISPLAYJOURNALSBYSUBJECT,,,連接到IOP出版過(guò)的所有期刊，回溯文檔，最早從1874年開(kāi)始,,,,連接到我們所有的現(xiàn)刊,,按照學(xué)科索引,,,,IOP平臺(tái)使用指南____JOURNALSLIST,,,,,進(jìn)入我們的回溯文檔,進(jìn)入我們最新的一卷，一期內(nèi)容,將要出版的文章信息,,,作者投稿,,,,IOP平臺(tái)使用指南____JOURNALHOMEPAGES,,,,,查看文摘,,,進(jìn)入全文,IOP平臺(tái)使用指南____TABLESOFCONTENTS,,,頁(yè)面導(dǎo)航,,IOP平臺(tái)使用指南____THEFULLTEXT,,,,進(jìn)入全文,EMAIL或下載文摘,,查看相關(guān)文章,,,,IOP平臺(tái)使用指南____ABSTRACTPAGE,引用文章,,,,IOP平臺(tái)使用指南____REFERENCES,連接到被引用的文章,,,IOP平臺(tái)使用指南____REFERENCES,,引用文章查詢(xún),,,IOP平臺(tái)使用指南____CITINGARTICLES,連接到引用的文章，例如THEAMERICANPHYSICALSOCIETYANDNASA’SASTROPHYSICSDATASYSTEM,也有我們自己出版的期刊,,,,IOP平臺(tái)使用指南____CITINGARTICLES,多媒體文件,,,IOP平臺(tái)使用指南____MULTIMEDIAENHANCEMENTS,,越來(lái)越多的作者在他們的文章中提供多媒體文件，包括視頻片斷，動(dòng)畫(huà)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和補(bǔ)充數(shù)字等,,,IOP平臺(tái)使用指南____MULTIMEDIAENHANCEMENTS,,鍵入搜索關(guān)鍵字，可以從文章標(biāo)題和文摘中檢索,,,,也可以從全文中檢索,也可以選擇從特定的一年或一段時(shí)間中檢索，可以選擇最早的1874年起,選擇特定的一種期刊或一個(gè)學(xué)科檢索可選的,,,,,,,IOP平臺(tái)使用指南____SEARCHING,從檢索結(jié)果按照時(shí)間順序排列（默認(rèn)選項(xiàng)）,IOP平臺(tái)使用指南____SEARCHRESULTS,,,導(dǎo)出或者EMAIL您的檢索結(jié)果,,,,IOP平臺(tái)使用指南____EXPORTOREMAILSEARCHRESULTS,舉例說(shuō)明檢索英國(guó)物理學(xué)家，化學(xué)家盧瑟福ERUTHERFORD發(fā)表過(guò)的三篇文章，最早一篇的發(fā)表自1903年,,,進(jìn)入全文,IOP平臺(tái)使用指南____THEARCHIVESEARCHRESULTS,,一篇發(fā)表自1924年盧瑟福RUTHERFORD和查德威克CHADWICK（1891－1974英國(guó)物理學(xué)家，中子的發(fā)現(xiàn)者，曾或1935年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),IOP平臺(tái)使用指南____THEARCHIVEFULLTEXT,,分類(lèi)您的檢索結(jié)果，更有效的找到感興趣的文章,,,IOP平臺(tái)使用指南____SEARCHANDCLUSTER,,,,,SEARCHRESULTSCLUSTEREDBYSUBJECT,,,,,檢索結(jié)果中的學(xué)科分類(lèi),,,IOP平臺(tái)使用指南____CLUSTEREDSEARCHRESULTS,,,在每一個(gè)頁(yè)面您都可以看到內(nèi)容查找引擎,可以快速找到特定的一篇文章,,IOP平臺(tái)使用指南____CONTENTFINDER,,,PERSONALISATIONOPTIONS,創(chuàng)建用戶(hù)名和密碼,,,,IOP平臺(tái)使用指南____USEROPTIONS,,兩種形式的電子郵件提醒,或者按照您自己的喜好制定電子郵件提醒（比如作者名或關(guān)鍵字）,可以收到最近發(fā)表期次的目錄,,,,,IOP平臺(tái)使用指南____EMAILALERTING,,,IOP平臺(tái)使用指南____EJSEXTRA,,,,,基本信息和服務(wù)，為作者，引用者和圖書(shū)館員頁(yè)面,,上下文幫助頁(yè)面,聯(lián)系我們,,這里應(yīng)該顯示您機(jī)構(gòu)的名稱(chēng),,,IOP平臺(tái)使用指南____OTHERINFORMATION,

簡(jiǎn)介：第四章統(tǒng)計(jì)物理學(xué)基礎(chǔ),41統(tǒng)計(jì)物理的基本概念,一、物質(zhì)的微觀(guān)模型,熱力學(xué)系統(tǒng)（熱力學(xué)研究的對(duì)象）大量微觀(guān)粒子（分子、原子等）組成的宏觀(guān)體系。,外界熱力學(xué)系統(tǒng)以外的物體。,微觀(guān)粒子體系的基本特征1分子或原子非常小。2熱力學(xué)系統(tǒng)所包含的微觀(guān)粒子數(shù)非常巨大3分子之間存在相互作用力分子力4）分子或原子都以不同的速率不停地運(yùn)動(dòng)。,分子之間相互作用力分子力與分子間距離關(guān)系,為斥力且減少時(shí)F急劇增加,為平衡態(tài)，F(xiàn)0,注意,?D可視為分子力程；數(shù)量級(jí)在1010108M數(shù)量級(jí)，可看作分子直徑（有效直徑）。,?分子力是電磁力，遠(yuǎn)大于萬(wàn)有引力。,宏觀(guān)量狀態(tài)參量描寫(xiě)熱力學(xué)系統(tǒng)宏觀(guān)狀態(tài)的參量。如壓強(qiáng)P、體積V、溫度T等。,微觀(guān)量描述系統(tǒng)內(nèi)個(gè)別微觀(guān)粒子特征和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量。如分子的質(zhì)量、直徑、速度、動(dòng)量、能量等。,宏觀(guān)量與微觀(guān)量有一定的內(nèi)在聯(lián)系。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)任務(wù)之一是建立宏觀(guān)量與微觀(guān)量的統(tǒng)計(jì)平均值的關(guān)系。,二、系統(tǒng)狀態(tài)的描寫(xiě),在這過(guò)程中，各點(diǎn)密度、溫度等均不相同，這就是非平衡態(tài)。但隨著時(shí)間的推移，各處的密度、溫度、壓強(qiáng)等都達(dá)到了均勻，無(wú)外界影響，狀態(tài)保持不變，就是平衡態(tài)。,設(shè)一容器，用隔板將其隔開(kāi)，當(dāng)隔板右移時(shí)，氣體分子向右邊擴(kuò)散，,平衡態(tài)在無(wú)外界的影響下，系統(tǒng)的宏觀(guān)性質(zhì)不隨時(shí)間改變的穩(wěn)定狀態(tài)。,假想把箱子分成兩相同體積的部分，達(dá)到平衡時(shí)，兩側(cè)粒子有的穿越界線(xiàn)，但兩側(cè)粒子數(shù)相同。,例如粒子數(shù),說(shuō)明,平衡態(tài)是一種理想狀態(tài),處在平衡態(tài)的大量分子仍在作熱運(yùn)動(dòng)，而且因?yàn)榕鲎玻總€(gè)分子的速度經(jīng)常在變，但是系統(tǒng)的宏觀(guān)量不隨時(shí)間改變。,平衡態(tài)是一種熱動(dòng)平衡,狀態(tài)方程,理想氣體,物態(tài)方程狀態(tài)方程,當(dāng)系統(tǒng)處于平衡態(tài)時(shí)，三個(gè)狀態(tài)參量存在一定的函數(shù)關(guān)系,三、分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性和統(tǒng)計(jì)規(guī)律性,什么是統(tǒng)計(jì)規(guī)律性STATISTICALREGULARITY?,大量偶然性從整體上所體現(xiàn)出來(lái)的必然性。,例扔硬幣,,,,,,,,,,,,,,,從入口投入小球,,與釘碰撞,落入狹槽,為清楚起見(jiàn),從正面來(lái)觀(guān)察。,偶然,隔板,鐵釘,統(tǒng)計(jì)規(guī)律和方法伽爾頓板,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,大量偶然事件整體所遵循的規(guī)律統(tǒng)計(jì)規(guī)律。,再投入小球,經(jīng)一定段時(shí)間后,大量小球落入狹槽。,分布情況,中間多，兩邊少。,重復(fù)幾次，結(jié)果相似。,單個(gè)小球運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的,大量小球運(yùn)動(dòng)分布是確定的。,統(tǒng)計(jì)規(guī)律和方法伽爾頓板,,,,小球數(shù)按空間位置分布曲線(xiàn),四、統(tǒng)計(jì)的基本概念,1概率,如果N次試驗(yàn)中出現(xiàn)A事件的次數(shù)為NA,當(dāng)N??時(shí)，比值NA/N稱(chēng)為出現(xiàn)A事件的概率。,概率的性質(zhì),1概率取值域?yàn)??統(tǒng)計(jì)規(guī)律特點(diǎn)（1）只對(duì)大量偶然的事件才有意義（2）它是不同于個(gè)體規(guī)律的整體規(guī)律量變到質(zhì)變3大數(shù)量現(xiàn)象在一定宏觀(guān)條件下的穩(wěn)定性。,2各種可能發(fā)生的事件的概率總和等于1,幾率歸一化條件,3二互斥事件的概率等于分事件概率之和,4二相容事件的概率等于分事件概率之積,2概率分布函數(shù),隨機(jī)變量,在一定條件下,變量以確定的概率取各種不相同的值。,1離散型隨機(jī)變量,取值有限、分立,表示方式,2連續(xù)型隨機(jī)變量,取值無(wú)限、連續(xù),連續(xù)型隨機(jī)變量X的概率密度,變量取值在XXDX間隔內(nèi)的概率,概率密度等于隨機(jī)變量取值在X附近單位間隔內(nèi)的概率。,又稱(chēng)為概率分布函數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)分布函數(shù)）。,歸一化條件,X可以是分子速率、能量,3統(tǒng)計(jì)平均值,算術(shù)平均值為,統(tǒng)計(jì)平均值為,對(duì)于離散型隨機(jī)變量,隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)平均值等于一切可能狀態(tài)的概率與其相應(yīng)的取值乘積的總和。,對(duì)于連續(xù)型隨機(jī)變量,統(tǒng)計(jì)平均值為,“漲落”現(xiàn)象,測(cè)量值與統(tǒng)計(jì)值之間總有偏離,處在平衡態(tài)的系統(tǒng)的宏觀(guān)量，如壓強(qiáng)P，不隨時(shí)間改變，但不能保證任何時(shí)刻大量分子撞擊器壁的情況完全一樣，分子數(shù)越多，漲落就越小。,布朗運(yùn)動(dòng)是可觀(guān)測(cè)的漲落現(xiàn)象之一。,例1氧氣瓶的壓強(qiáng)降到106PA即應(yīng)重新充氣，以免混入其他氣體而需洗瓶。今有一瓶氧氣，容積為32L，壓強(qiáng)為13?107PA，若每天用105PA的氧氣400L，問(wèn)此瓶氧氣可供多少天使用設(shè)使用時(shí)溫度不變。,解根據(jù)題意，可確定研究對(duì)象為原來(lái)氣體、用去氣體和剩余氣體，設(shè)這三部分氣體的狀態(tài)參量分別為,使用時(shí)的溫度為T(mén),設(shè)可供X天使用,分別對(duì)它們列出狀態(tài)方程，有,?,42理想氣體的壓強(qiáng)溫度和內(nèi)能,一、理想氣體的微觀(guān)模型和統(tǒng)計(jì)假設(shè),1理想氣體微觀(guān)模型,理想氣體的分子模型是彈性的自由運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)。,2統(tǒng)計(jì)假設(shè),①分子數(shù)密度處處相等；,②分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的幾率均等。,亦即分子速度在各個(gè)方向上的分量的各種平均值相等。,,,二．理想氣體的壓強(qiáng)公式,一定質(zhì)量的處于平衡態(tài)的某種理想氣體。V,N,M,平衡態(tài)下器壁各處壓強(qiáng)相同，選A1面求其所受壓強(qiáng)。,I分子動(dòng)量增量,I分子對(duì)器壁的沖量,I分子相繼與A1面碰撞的時(shí)間間隔,單位時(shí)間內(nèi)I分子對(duì)A1面的碰撞次數(shù),單位時(shí)間內(nèi)I分子對(duì)A1面的沖量,I分子對(duì)A1面的平均沖力,所有分子對(duì)A1面的平均作用力,壓強(qiáng),分子的平均平動(dòng)動(dòng)能,平衡態(tài)下,?,三、分子的平均平動(dòng)動(dòng)能與溫度的關(guān)系,溫度是氣體分子平均平動(dòng)動(dòng)能大小的量度,例1（1）在一個(gè)具有活塞的容器中盛有一定的氣體。如果壓縮氣體并對(duì)它加熱，使它的溫度從270C升到1770C，體積減少一半，求氣體壓強(qiáng)變化多少（2）這時(shí)氣體分子的平均平動(dòng)動(dòng)能變化多少,解,氣體分子的方均根速率,氣體分子的方均根速率與氣體的熱力學(xué)溫度的平方根成正比，與氣體的摩爾質(zhì)量的平方根成反比。,1自由度,確定一個(gè)物體的空間位置所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)目。,以剛性分子（分子內(nèi)原子間距離保持不變）為例,四、能量按自由度均分定理,平動(dòng)自由度T3,實(shí)際氣體不能看成剛性分子，因原子之間還有振動(dòng),二、能量均分定理,,氣體分子沿X,Y,Z三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的平均平動(dòng)動(dòng)能完全相等，可以認(rèn)為分子的平均平動(dòng)動(dòng)能均勻分配在每個(gè)平動(dòng)自由度上。,平衡態(tài)下，不論何種運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)于每一個(gè)可能自由度的平均動(dòng)能都是,能量按自由度均分定理,如果某種氣體的分子有個(gè)T個(gè)平動(dòng)自由度,R個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,S個(gè)振動(dòng)自由度則分子具有,注意對(duì)應(yīng)分子的一個(gè)振動(dòng)自由度，除有一份振動(dòng)的動(dòng)能外，還有一份平均勢(shì)能。,結(jié)論分子的平均總能量,對(duì)剛性分子氣體分子無(wú)振動(dòng)，則分子的平均動(dòng)能為,五、理想氣體的內(nèi)能,分子間相互作用可以忽略不計(jì),理想氣體的內(nèi)能所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能之總和,1MOL理想氣體的內(nèi)能為,一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能為,溫度改變，內(nèi)能改變量為,例2就質(zhì)量而言，空氣是由76的N2，23的O2和1的AR三種氣體組成，它們的分子量分別為28、32、40?？諝獾哪栙|(zhì)量為289?103KG，試計(jì)算1MOL空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的內(nèi)能。,解在1摩爾空氣中,N2質(zhì)量,摩爾數(shù),O2質(zhì)量,摩爾數(shù),AR質(zhì)量,摩爾數(shù),1MOL空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的內(nèi)能,平衡態(tài)下，理想氣體分子速度分布是有規(guī)律的，這個(gè)規(guī)律叫麥克斯韋速度分布律。若不考慮分子速度的方向，則叫麥克斯韋速率分布律。,溫度和壓強(qiáng)都涉及到分子的平均動(dòng)能，即有必要研究一下分子速率的規(guī)律。這個(gè)規(guī)律早在1859年由麥克斯韋應(yīng)用統(tǒng)計(jì)概念從理論上推導(dǎo)出耒，爾后被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。,43麥克斯韋分子速率分布率,一、分子速率分布的實(shí)驗(yàn)測(cè)定,測(cè)定分子速率分布的實(shí)驗(yàn)裝置,圓筒不轉(zhuǎn)，分子束的分子都射在P處,圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)，分子束的速率不同的分子將射在不同位置,下面列出了HG分子在某溫度時(shí)不同速率的分子數(shù)占總分子的百分比。,,速率分布函數(shù),速率分布曲線(xiàn),,歸一化條件,麥克斯韋速度分布律,二、麥克斯韋分布律及三種統(tǒng)計(jì)速率,麥克斯韋速度分布律,麥克斯韋速度分布函數(shù),,麥克斯韋速率分布律,麥克斯韋速率分布函數(shù),麥克斯韋速度分布律,一個(gè)分子處于VVDV區(qū)間內(nèi)的概率,麥克斯韋速率分布函數(shù),1、最可幾速率,極值條件,2、平均速率,分子速率的三個(gè)統(tǒng)計(jì)值,對(duì)于連續(xù)分布,3、方均根速率,1、溫度與分子速率,溫度越高，分布曲線(xiàn)中的最可幾速率VP增大，但歸一化條件要求曲線(xiàn)下總面積不變，因此分布曲線(xiàn)寬度增大，高度降低。,麥克斯韋分布曲線(xiàn)的性質(zhì),氧氣分子分布函數(shù)和溫度的關(guān)系,2、質(zhì)量與分子速率,分子質(zhì)量越大，分布曲線(xiàn)中的最可幾速率VP越小，但歸一化條件要求曲線(xiàn)下總面積不變，因此分布曲線(xiàn)寬度減小，高度升高。,N為分子數(shù)密度,說(shuō)明下列各量的物理意義,,思考題,解,分布在速率V附近VVDV速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率。,分布在速率V附近VVDV速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)。,單位體積內(nèi)分子速率分布在速率V附近VVDV速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)。,分布在有限速率區(qū)間V1V2內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率。,分布在有限速率區(qū)間V1V2內(nèi)的分子數(shù)。,分布在0～∞速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率。（歸一化條件）,V2的平均值。,解1氣體分子的分布曲線(xiàn)如圖,由歸一化條件,,平均速率,方均速率,方均根速率為,3速率介于0V0/3之間的分子數(shù),4速率介于0V0/3之間的氣體分子平均速率為,討論,速率介于V1V2之間的氣體分子的平均速率的計(jì)算,對(duì)于V的某個(gè)函數(shù)GV，一般地，其平均值可以表示為,,,,1畫(huà)出分布函數(shù)的示意圖,2用N,定常數(shù)A,由分布函數(shù)的歸一化條件可定出A,3求,,,,與最大值對(duì)應(yīng)的最可幾速率就是,,奧地利物理學(xué)家玻耳茲曼,（18441906）,44玻耳茲曼分布律,若氣體分子處于恒定的外力場(chǎng)（如重力場(chǎng)）中,氣體分子分布規(guī)律如何,一、玻耳茲曼分布律,如氣體分子處于外力場(chǎng)中，分子能量EEPEK,在麥克斯韋速度分布律中，,因子,,理想氣體分子僅有動(dòng)能,麥克斯韋速度分布可以看作是無(wú)外場(chǎng)中分子數(shù)按能量的分布,玻耳茲曼將麥?zhǔn)戏植纪茝V為,在溫度為T(mén)的平衡態(tài)下，任何系統(tǒng)的微觀(guān)粒子（經(jīng)典粒子）按能量分布都與成正比。,經(jīng)典粒子按能量的分布函數(shù)為,麥克斯韋玻耳茲曼分布,（MB分布）,外力場(chǎng)中，粒子分布不僅按速度區(qū)間VXVXDVX、VYVYDVY、VZVZDVZ分布，還應(yīng)按位置區(qū)間XXDX、YYDY、ZZDZ分布,,該區(qū)間內(nèi)的粒子數(shù)為,玻耳茲曼分布律,對(duì)速度區(qū)間積分可得分布在位置區(qū)間的分子數(shù)為,?,則分子數(shù)密度,粒子數(shù)按勢(shì)能分布,為勢(shì)能等于零處的分子數(shù)密度,?,,,按近代理論，粒子所具有的能量在有些情況下只能取一系列分立值E1,E2,EI,EN,處于EI狀態(tài)的粒子數(shù),對(duì)于兩個(gè)任意能級(jí),在正常狀態(tài)下，粒子總是優(yōu)先占據(jù)低能級(jí)狀態(tài)。,粒子數(shù)分布服從玻爾茲曼分布,二、重力場(chǎng)中粒子按高度的分布,,由氣體狀態(tài)方程,,式中P0為H0處的大氣壓強(qiáng)，P為H處的大氣壓強(qiáng)，M是大氣分子質(zhì)量。,大氣密度和壓強(qiáng)隨高度增加按指數(shù)規(guī)律減小（高空空氣稀薄，氣壓低）,,,兩邊取對(duì)數(shù),測(cè)知地面和高空處的壓強(qiáng)與溫度，可估算所在高空離地面的高度。,例5氫原子基態(tài)能級(jí)E1136EV，第一激發(fā)態(tài)能級(jí)E234EV，求出在室溫T270C時(shí)原子處于第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)的數(shù)目比。,解,在室溫下，氫原子幾乎都處于基態(tài)。,47范徳瓦爾斯方程,范徳瓦爾斯方程是對(duì)理想氣體的模型的修正,1摩爾理想氣體的狀態(tài)方程,V0分子自由活動(dòng)空間理想氣體分子是沒(méi)有體積的質(zhì)點(diǎn)，故V0等于容器的體積。,1考慮分子體積引起的修正,理想氣體狀態(tài)方程的修正為,可估算,V0為氣體所占容積,V0B為分子自由活動(dòng)空間,2進(jìn)一步考慮分子間引力引起的修正,R?R0斥力,R?R0引力,R?R幾乎無(wú)相互作用R稱(chēng)為分子力的有效作用距離,RR0無(wú)相互作用R0稱(chēng)為平衡距離,當(dāng)兩個(gè)分子彼此接近到R?R0時(shí)斥力迅速增大，阻止兩個(gè)分子進(jìn)一步靠近，宛如兩個(gè)分子都是具有一定大小的球體。,,設(shè)想氣體中任一分子都有一個(gè)以其為中心，以R為半徑的力作用球，其它分子只有處于此球內(nèi)才對(duì)此分子有吸引作用。,?處于容器當(dāng)中的分子?,平衡態(tài)下，周?chē)姆肿酉鄬?duì)于?球?qū)ΨQ(chēng)分布，它們對(duì)?的引力平均說(shuō)來(lái)相互抵消。,?處于器壁附近厚度為R的表層內(nèi)的分子?,??的力作用球被器壁切割為球缺，?周?chē)肿拥姆植疾痪鶆?，?平均起來(lái)受到一個(gè)指向氣體內(nèi)部的合力，,?,?,這層氣體分子由于受到指向氣體內(nèi)部的力所產(chǎn)生的總效果相當(dāng)于一個(gè)指向內(nèi)部的壓強(qiáng)，叫內(nèi)壓強(qiáng)?P。,所以，考慮引力作用后，氣體分子實(shí)際作用于器壁并由實(shí)驗(yàn)可測(cè)得的壓強(qiáng)為,所有運(yùn)動(dòng)到器壁附近要與器壁相碰的分子必然通過(guò)此區(qū)域，則指向氣體內(nèi)部的力，將會(huì)減小分子撞擊器壁的動(dòng)量，從而減小對(duì)器壁的沖力。,?,?,??P的相關(guān)因素,?P表面層分子受到內(nèi)部分子的通過(guò)單位面積的作用力,與表面層分子（類(lèi)似?）的數(shù)密度N成正比,與施加引力的內(nèi)部分子的數(shù)密度N成正比,,,或,將氣體分子視為有吸引力剛球時(shí),1摩爾氣體范德瓦爾斯方程,?,?,A、B由實(shí)驗(yàn)確定。實(shí)際氣體在很大范圍內(nèi)近似遵守范德瓦爾斯方程。,如果氣體質(zhì)量為M,則其體積為,質(zhì)量為M氣體的范德瓦爾斯方程為,?,?,當(dāng)系統(tǒng)各部分的宏觀(guān)物理性質(zhì)如密度、溫度或流速不均勻時(shí)，系統(tǒng)就處于非平衡態(tài)在不受外界干擾時(shí),系統(tǒng)總是要從非平衡態(tài)自發(fā)地過(guò)渡到平衡態(tài)這種過(guò)渡稱(chēng)為輸運(yùn)過(guò)程,47氣體的輸運(yùn)過(guò)程,輸運(yùn)過(guò)程有三種熱傳導(dǎo)、擴(kuò)散、內(nèi)摩擦,氮?dú)夥肿釉?70C時(shí)的平均速率為476MS1,克勞修斯指出氣體分子的速度雖然很大，但前進(jìn)中要與其他分子作頻繁的碰撞，每碰一次，分子運(yùn)動(dòng)方向就發(fā)生改變，所走的路程非常曲折。,氣體分子平均速率,一、平均碰撞頻率和平均自由程,在相同的?T時(shí)間內(nèi)，分子由A到B的位移大小比它的路程小得多,分子自由程,氣體分子兩次相鄰碰撞之間自由通過(guò)的路程。,分子碰撞頻率,在單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)分子與其他分子碰撞的次數(shù)。,大量分子的分子自由程與每秒碰撞次數(shù)服從統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律?？梢郧蟪銎骄杂沙毯推骄鲎泊螖?shù)。,假定,平均碰撞次數(shù),運(yùn)動(dòng)方向上，以D為半徑的圓柱體內(nèi)的分子都將與分子A碰撞,一秒鐘內(nèi),,一秒鐘內(nèi)A與其它分子發(fā)生碰撞的平均次數(shù),一切分子都在運(yùn)動(dòng),,平均自由程,與分子的有效直徑的平方和分子數(shù)密度成反比,當(dāng)溫度恒定時(shí),平均自由程與氣體壓強(qiáng)成反比,平均自由程,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，幾種氣體分子的平均自由程,例計(jì)算空氣分子在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的平均自由程和平均碰撞頻率。取分子的有效直徑D35?1010M。已知空氣的平均分子量為29。,解,已知,空氣摩爾質(zhì)量為29?103KG/MOL,空氣分子在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的平均速率,二、三種輸運(yùn)過(guò)程,1內(nèi)摩擦,流體內(nèi)各部分流動(dòng)速度不同時(shí),就發(fā)生內(nèi)摩擦現(xiàn)象,相鄰流體層之間由于速度不同引起的相互作用力稱(chēng)為內(nèi)摩擦力,也叫粘滯力,流體沿X方向流速是Z的函數(shù),流速梯度,沿Z方向所出現(xiàn)的流速空間變化率。,粘滯力的大小與兩部分的接觸面DS和截面所在處的流速梯度成正比。,內(nèi)摩擦系數(shù)或粘度,恒為正值,2熱傳導(dǎo)HEATCONDUCTION,當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)各部分的溫度不均勻時(shí)，就有熱量從溫度較高的地方傳遞到溫度較低的地方，由于溫差而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象。,溫度梯度,表示流體中溫度沿Z軸方向的空間變化率。,在DT時(shí)間內(nèi)，從溫度較高的一側(cè)，通過(guò)這一平面向溫度較低的一側(cè)所傳遞的熱量，與這一平面所在處的溫度梯度和面積元成正比,3擴(kuò)散DIFFUSION,物體內(nèi)各部分的密度不均勻時(shí)，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，從而引起質(zhì)量從密度大的區(qū)域向密度小的區(qū)域遷移的現(xiàn)象。,密度梯度,表示氣體的密度沿Z軸方向的空間變化率。,,在DT時(shí)間內(nèi)，通過(guò)DS傳遞的質(zhì)量,三、輸運(yùn)過(guò)程的微觀(guān)解釋,1氣體的內(nèi)摩擦現(xiàn)象在微觀(guān)上是分子在熱運(yùn)動(dòng)中的輸運(yùn)定向動(dòng)量的過(guò)程也就是分子在熱運(yùn)動(dòng)中通過(guò)DS面交換定向動(dòng)量的結(jié)果,可認(rèn)為氣體處于平衡態(tài),宏觀(guān)流速,分子熱運(yùn)動(dòng)平均速率,如果,在DT時(shí)間內(nèi)從下向上垂直越過(guò)DS面的平均氣體分子數(shù),分子數(shù)密度,根據(jù)分子熱運(yùn)動(dòng)的各向同性,總分子中平均有的分子從下向上垂直越過(guò)DS面,它們離DS面的平均距離為平均自由程,所以,在DT時(shí)間內(nèi),由于分子熱運(yùn)動(dòng)從下向上帶過(guò)DS面的定向動(dòng)量等于分子處于的定向動(dòng)量,這些分子是經(jīng)過(guò)最后一次碰撞越過(guò)DS面的,,處的定向動(dòng)量,同理,在DT時(shí)間內(nèi),由于分子熱運(yùn)動(dòng)從上向下帶過(guò)DS面的定向動(dòng)量,可得DS面上方氣體的定向動(dòng)量增量,內(nèi)摩擦力,2氣體內(nèi)的熱傳導(dǎo)在微觀(guān)上是分子在熱運(yùn)動(dòng)中的輸運(yùn)熱運(yùn)動(dòng)能量的過(guò)程,熱導(dǎo)率,氣體定容比熱,3氣體內(nèi)的擴(kuò)散在微觀(guān)上是分子在熱運(yùn)動(dòng)中輸運(yùn)質(zhì)量的過(guò)程,擴(kuò)散系數(shù),溫度越高,氣壓越低,擴(kuò)散進(jìn)行得越快在其它條件相同時(shí),分子量小的擴(kuò)散得快,熱導(dǎo)率,擴(kuò)散系數(shù),,

簡(jiǎn)介：學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng),知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,,核聚變,聚合,10－15M,溫度,熱核反應(yīng),產(chǎn)能效率高,聚變?nèi)剂?安全、清潔,釋放能量,磁約束,磁約束,安全,放射性,成本低,氫,粒子物理學(xué)簡(jiǎn)介,電子,質(zhì)子,中子,正電子,相同,相反,反粒子,媒介子,輕子,強(qiáng)子,高速,直線(xiàn)加速器,回旋加速器,對(duì)撞機(jī),學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)（十三）點(diǎn)擊圖標(biāo)進(jìn)入,,

簡(jiǎn)介：第二章地球的起源THEFORMATIONOFTHEEARTH,地球起源的問(wèn)題，不僅是地球科學(xué)，而且是自然科學(xué)中的一個(gè)基本理論問(wèn)題。因?yàn)榈厍蚴翘?yáng)系的成員之一，所以地球的起源和太陽(yáng)系的起源基本上是一個(gè)問(wèn)題。,§21太陽(yáng)系與地球THESOLARSYSTEMANDTHEEARTH地球只是太陽(yáng)系中的普通一員。而太陽(yáng)只是銀河系中億萬(wàn)顆恒星中的一名小卒。211太陽(yáng)系的成員,太陽(yáng)系有九大行星。水星（MERCURY、金星（VENUS）、地球（EARTH）、火星（MARS）、木星（JUPITER）、土星（SATURN）、天王星URANUS、海王星NEPTUNE、冥王星PLUTO）,九大行星位置排列示意圖太陽(yáng)、水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。太陽(yáng)系約有30000多個(gè)小行星，最大的小行星叫谷神（CERES）,直徑約730KM。,除此之外，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在火星和木星軌道間至少存在30000顆小行星，其中最大的一叫谷神星（CERES），是1801年發(fā)現(xiàn)的，直徑約730KM。九大行星中。大多數(shù)都有自己的衛(wèi)星，最多的是木星，已發(fā)現(xiàn)有12個(gè)衛(wèi)星。衛(wèi)星也是太陽(yáng)系的組成部分。慧星也是太陽(yáng)系的成員。到目前為止，已觀(guān)測(cè)到的慧星有1500多顆。,當(dāng)慧星從太陽(yáng)身邊路過(guò)時(shí)，壯麗的慧尾，耀眼奪目，給人以難忘的印象?；坌堑某霈F(xiàn)，并不表明災(zāi)難的降臨，而是一種天體的自然現(xiàn)象。它非但不是不吉祥的預(yù)兆，而且為人類(lèi)提供了研究太陽(yáng)系的起源和演化的難得的良機(jī)。1太陽(yáng)（THESUN）太陽(yáng)是太陽(yáng)系的中心，是太陽(yáng)系中質(zhì)量和體積最大的天體。,,THISIMAGEWASACQUIREDFROMNASASSKYLABSPACESTATIONONDECEMBER19,1973質(zhì)量MASSKG1989E30330,000EARTHS赤道半徑EQUATORIALRADIUSKM695,000平均密度MEANDENSITYGM/CM31410轉(zhuǎn)動(dòng)周期ROTATIONALPERIODDAYS2536平均表面溫度MEANSURFACETEMPERATURE6,000°C注把地球質(zhì)量記為110123單位。,主要化學(xué)成份PRINCIPALCHEMISTRY氫HYDROGEN921氦HELIUM78氧OXYGEN0061碳CARBON0030,2水星（MERCURY,質(zhì)量MASSKG00556EARTHS平均半徑MEANRADIUSKM2,434平均密度MEANDENSITYGM/CM3603轉(zhuǎn)動(dòng)周期ROTATIONALPERIODDAYS597平均距太陽(yáng)距離MEANDISTANCEFROMTHESUNEARTH103871,SEETHEPRESSRELEASEOFMAY28,1998HTTP//OPOSITESTSCIEDU/PUBINFO/PR/1998/19/PRHTMLFORMOREINFORMATIONHOWEVER,THESPOTINTHELOWERLEFTHANDREGIONOFTHEABOVEHUBBLEIMAGEISVERYLIKELYALARGEABOUT23TIMESTHESIZEOFJUPITERPLANETEJECTEDFROMASETOFYOUNG3,其它二氧化硫SULFURDIOXIDE,水汽WATERVAPOR,一氧化碳CARBONMONOXIDE,氬ARGON,氦HELIUM,氖NEON,氯化氫HYDROGENCHLORIDE,AND氟化氫HYDROGENFLUORIDE,4、地球（THEEARTH）,MASSKG10000E00赤道半徑EQUATORIALRADIUSKM6,37814MEANDENSITYGM/CM35515MEANDISTANCEFROMTHESUNKM149,600,000ROTATIONALPERIODDAYS099727ROTATIONALPERIODHOURS239345,IMAGEOFEARTHTAKENFROMTHEGALILEOPROBEENROUTETOJUPITERIN1990PRODUCEDBYUSGSFLAGSTAFF,,軌道周期ORBITALPERIODDAYS365256MEANSURFACETEMPERATURE15°CATMOSPHERICPRESSUREBARS1013大氣成份ATMOSPHERICCOMPOSITION氮NITROGEN77氧OXYGEN21其它OTHER2,其它觀(guān)測(cè)資料OTHEROBSERVATIONSHASPLATETECTONICS板塊構(gòu)造HASVOLCANISM火山作用MOSTLYCOVEREDWITHWATER大部分由水覆蓋STRONGMAGNETICFIELD強(qiáng)磁場(chǎng),月亮（MOON）,MASSKG7349E2212EARTH赤道半徑EQUATORIALRADIUSKM1,737427EARTHMEANDENSITYGM/CM3334LIGHTMEANDISTANCEFROMEARTHKM384,400ROTATIONALPERIODDAYS2732166ORBITALPERIODDAYS2732166,5、火星（MARS）,MASSKG6421E2311OFEARTHEQUATORIALRADIUSKM3,397250OFEARTHMEANDENSITYGM/CM3394MEANDISTANCEFROMTHESUNKM227,940,000ROTATIONALPERIODHOURS246229ROTATIONALPERIODDAYS1025957,,ORBITALPERIODDAYS68698MEANSURFACETEMPERATURE63°CMAXIMUMSURFACETEMPERATURE20°CATMOSPHERICPRESSUREBARS000700068TO0009大氣成份ATMOSPHERICCOMPOSITION二氧化碳CARBONDIOXIDEC029532氮NITROGENN22氬ARGONAR16氧OXYGENO2013水WATER003,OTHEROBSERVATIONSHASSEASONS季節(jié)ATMOSPHEREBUTWEAKVOLCANISM火山WEATHERWATERCLOUDS,WINDSTORMS,EVIDENCEFORFLOODS,POLARICECAPSCO2ANDH20APPEARSTOHAVEACRUST,MANTLE,ANDCOREEXTREMETOPOGRAPHICVARIATIONS4TO27KMTWOSMALLMOONS,MARTIANSOUTHPOLEABOUT400KMWIDESMALLESTEXTENT,6、木星（JUPITER）,MASSKG1900E27320EARTHEQUATORIALRADIUSKM71,492112EARTHSMEANDENSITYGM/CM3133MEANDISTANCEFROMTHESUNKM778,330,00053TIMESEARTHROTATIONALPERIODDAYS041354ORBITALPERIODDAYS433271,JUIPITERASSEENBYTHEHUBBLESPACETELESCOPEIN1995,MEANCLOUDTEMPERATURE121°CATMOSPHERICPRESSUREBARS07ATMOSPHERICCOMPOSITION氫HYDROGEN90氦HELIUM10,OTHEROBSERVATIONSEXTREMELYSTRONGMAGNETICFIELD,MAYBEPRODUCEDBYAMETALLICHYDROGENDYNAMOHASARINGCOMPLEXOFSMALLDUSTPARTICLESHIGHWINDS400KM/HOUROBSERVEDBYPROBE16KNOWNMOONS4OFWHICHYOUCANSEEWITHBINOCULARS,7、土星（SATURN）,MASSKG5688E2695EARTHSEQUATORIALRADIUSKM60,26895EARTHSMEANDENSITYGM/CM3069LOWMEANDISTANCEFROMTHESUNKM1,429,400,00095EARTHROTATIONALPERIODHOURS10233FASTPLANETVISIBLYFLATTENEDORBITALPERIODYEARS29458,MEANCLOUDTEMPERATURE125°CATMOSPHERICPRESSUREBARS14ATMOSPHERICCOMPOSITION氫HYDROGEN97氦HELIUM3發(fā)現(xiàn)甲烷METHANEDETECTEDOTHEROBSERVATIONSRINGSOFUNKNOWNCOMPOSITIONBUTSOMEKINDOFICE,18CONFIRMEDPLUS4MAYBEMOONSALSOGIVESOFFMOREENERGYTHANRECEIVES12000KATCENTERDUETOKELVINHELMHOLTZMECHANISMBUTMAYALSONEEDANOTHERSOURCETOMAKEITTHISHOTRAININGOUROFHEPROBABLYHASAMETALLICHYDROGENCORELIKEJUPITERTITANLARGESTMOONINTHESOLARSYSTEM,8、天王星（URANUS）,MASSKG8686E2514EARTHSEQUATORIALRADIUSKM25,5594EARTHSMEANDENSITYGM/CM3129MEANDISTANCEFROMTHESUNKM2,870,990,00020EARTHSROTATIONALPERIODHOURS179ORBITALPERIODYEARS8401,TILTOFAXISDEGREES9786MEANTEMPERATURE193°CATMOSPHERICPRESSUREBARS12ATMOSPHERICCOMPOSITION氫HYDROGEN83氦HELIUM15甲烷METHANE2,BUTURANUSISCOMPOSEDPRIMARILYOFROCKANDVARIOUSICES,WITHONLYABOUT15HYDROGENANDALITTLEHELIUMINCONTRASTTOJUPITERANDSATURNWHICHAREMOSTLYHYDROGENOTHEROBSERVATIONSVERYFEWFEATURESVISIBLEONPLANET,BLUEFROMABSORPTIONOFREDBYTHEMETHANE,ALSOHASRINGSFOUNDBEFOREJUPITERSPLANETSAXISOFROTATIONISNEARLY90DEGREESFROMTHEPLANEOFITSROTATIONABOUTTHESUNITISROLLINGLIKEABALLHASMAGNETICFIELDBUTORIGINUNKNOWNASMETALLICHYDROGENUNLIKELYNOTENOUGHPRESSURETHEAXISOFTHISISTILTEDAT60DEGREESFROMITSAXISOFROTATIONAPPEARSTOBECOLDINSIDE,ISNOTGIVINGOFFEXTENSIVERADIATION,9、海王星（NEPTUNE）,MASSKG1024E2617EARTHSEQUATORIALRADIUSKM24,74639EARTHSMEANDENSITYGM/CM3164MEANDISTANCEFROMTHESUNKM4,504,300,00030EARTHSROTATIONALPERIODHOURS1611ORBITALPERIODYEARS16479,MEANCLOUDTEMPERATURE193TO153°CATMOSPHERICPRESSUREBARS13ATMOSPHERICCOMPOSITION氫HYDROGEN85氦HELIUM13甲烷METHANE2OTHEROBSERVATIONSTHEFIRSTTWOTHIRDSOFNEPTUNEISCOMPOSEDOFAMIXTUREOFMOLTENROCK,WATER,LIQUIDAMMONIAANDMETHANE,COMPRISEDOFHYDROGEN,HELIUM,WATERANDMETHANEMETHANEGIVESNEPTUNEITSBLUECLOUDCOLORCIRRUSTYPECLOUDSSEENSEEFIGUREWINDSOF2000KM/HOUROBSERVEDFOURSETSOFWEAKRINGSMAGNETICFIELDTILTEDAT47DEGREESFROMROTATIONAXISANDOFFSET055THEPLANETSDIAMETERFROMITSCENTER,10、冥王星（PLUTO）,MASSKG127E220002EARTHSEQUATORIALRADIUSKM1,13717EARTHMEANDENSITYGM/CM3205MEANDISTANCEFROMTHESUNKM5,913,520,00040EARTHSROTATIONALPERIODDAYS63872ORBITALPERIODYEARS24854,TILTOFAXISDEGREES12252ORBITALINCLINATIONDEGREES17148SURFACETEMPERATURE230DEGREESATMOSPHERICCOMPOSITION甲烷METHANE03氮NITROGENPLUTOSCOMPOSITIONISUNKNOWN,BUTITSDENSITYABOUT2GM/CM3INDICATESTHATITISPROBABLYAMIXTUREOF70ROCKAND30WATERICEMUCHLIKETRITON,THEBRIGHTAREASOFTHESURFACESEEMTOBECOVEREDWITHICESOFNITROGENWITHSMALLERAMOUNTSOFSOLIDMETHANEANDCARBONMONOXIDETHECOMPOSITIONOFTHEDARKERAREASOFPLUTOSSURFACEISUNKNOWNBUTMAYBEDUETOPRIMORDIALORGANICMATERIALORPHOTOCHEMICALREACTIONSDRIVENBYCOSMICRAYSOTHEROBSERVATIONSROTATIONALPLANEHIGHLYTILTED122DEGREESWITHRESPECTTOITSECLIPTICREALLYADOUBLEPLANETWITHCHARON,流星和小行星（METEORSANDASTEROIDS）,,慧星（COMETS）,,