伦琴的故事(善于从平常的小事中发现问题的科学家有哪些)
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2023-11-27
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1. 伦琴的故事,善于从平常的小事中发现问题的科学家有哪些?
1、牛顿被苹果砸到发现了万有引力定律2、伦琴的妻子给实验室的伦琴送饭,不经意把手放到了一个地方,正好拍出了世界上第一张X光照片,从而发现了X光的存在。
3、奥斯特在1820年4月的一次演讲中,碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时,小磁针发生了转动。这使得他发现了电磁感应现象。2. 如何挑选一家早教中心?
惊!家长去早教机构之后竟然这样说。。
大家好,我是抠脚老爸,专注于解答幼儿教育问题。
在孩子长大到两三岁的时候,身为家长,总是不想让自己家的孩子输在起跑线上,然而,如何选择一所优秀的早教机构也自然而然成为了宝爸宝妈的重点关注话题。先拿我自己家的孩子举个例子吧,在南南两岁多的时候,南南妈妈就在考虑要送南南去哪所早教机构了,挑挑选选,北京的大街小巷都去转过。下面是我和南南妈妈总结出来的心得,希望能够帮助到大家!
一.实地考察,早教环境父母要带着孩子前往早教机构时,要看看环境是否把宝宝的安全考虑周到,有没有安全通道和针对意外发生的配套安全措施,玩具、教具要安全、卫生,环境要舒爽、明亮、整洁。玩具、教具品种的数量、质量,也能表现出早教机构的专业性。孩子大多活泼好动,课前课后的活动空间要安全、宽敞。具体来说,孩子上课与课余所处的空间,空间设计要温馨,梦幻,不能出现过多的冷色调,要给孩子暖暖的家的感觉;课座椅,教具和玩具不能有尖锐的边角,室内的电器插座要有安全保护或者安置在孩子触碰不到的地方。
二.师资水平,家长在选择早教机构之前,最重要的是实地与教育机构的教师进行交流,只要提几个专业的问题或就自己孩子性格特点应该做怎样的教育计划等进行交流,就会很直接的检验老师的水平。另外,除了老师之外,其他工作人员是否对孩子有耐心有爱心!
三.教学课程,家长一定要了解早教课程的编排。看看是否考虑了孩子个性化发展的需要,是否适合孩子月龄。在课程编排上要有阶段性,随着孩子的成长,要有针对孩子每个阶段的特设课程。家长也需要提前了解自己孩子的兴趣特长,因材施教,选择适合自己孩子的课程进行学习,也更容易激发孩子潜力。
四.精心活动,展现能力好的早教中心能够定期举办属于孩子的聚会,给孩子提供一个展现自己、表现自己的舞台,让孩子得到家庭以外的交往训练。大型的表演机会还能培养孩子的自信心。家长也能在大型活动中接触更多早教专家,多家交流自然对孩子的培养有更多的认识。
五.价格合理,适合才行,选择早教中心,学费并非越贵越好,适合自己的孩子才是最好的。在选中的早教机构有优惠活动的时候报名。
六.交通便捷,如果在路上消耗孩子太多的精力,会严重降低上课的效果,而且早教要求长期去上,需要坚持,所以选择一个离自己家相对较近的早教机构很重要。爸妈可以先带小宝宝去实地。进行充分的视察考虑各种因素,最终做出选择。
三岁之后就可以教宝宝开始识字啦,我闺女就是这个时候开始认字的,用了 很多方法培养她的兴趣,最有效的还是用Apipi,你百度搜索【猫小帅学汉字】挺不错的,我闺女用了1年多了,特别喜欢,现在还经常给我讲故事,棒棒哒。3. 电磁波的本质是什么?
这个问题与笔者回答的那个【电子如何变成光子】都涉及真空场,内涵有些不同。
物理同仁,一定很清楚,关于【电磁波的本质】,目前依然还是不那么清楚。
很多人觉得物理难,多半因为语义学不过关。如“本质”是什么?既涉及语言,也涉及物理。真正吃透的人,寥寥无几。
本文有不少鲜为人知的新视野,为通俗起见,有不少故意的重复关联,文章有点长。
1 什么叫本质?头条科普,#本质#是一个网络热词。故有必要解释一下本质的主要意思。
1.1 本质的意思
本源的物质,即本质。本质,是事物发生的初始原因,是决定事物变化的第一推动力或第一性原理(First Cause/Principle)。本质往往有一个因果链。
例如,法律的本质,是正义或者是统治阶级的意志→正义的本质,是在特定历史阶段满足绝大多数人的根本利益→利益的本质,是满足特定人群的生存与发展→生存的本质,是大自然赋予的存在形式,即天赋人权。
1.2 本质的分类
按【存在方式】分类,如:运动本质、波的本质、电磁波本质、物态本质、事件本质、生存本质、联系本质、聚会本质。
按【存在形式】分类,如:物质本质、空间本质、介质本质、电子本质、光子本质、核子本质、玻色子本质、费米子本质。
按【认知属性】分类,如:法的本质、正义的本质、规则的本质、能的本质、力的本质、信息本质、质量本质、周期本质。
1.3 本质的分层
根据认知任务的要求,本质未必要刨根究底。例如,肌肉的本质是蛋白质(A)。蛋白质的本质是氨基酸(B),氨基酸的本质是碱基(C),碱基的本质是价电子(D),价电子的本质是电磁力(E),电磁力的本质是场效应(F),场效应的本质是能密梯度(G),能密梯度的本质是熵增加(H),熵增加的本质是动态平衡(I),动态均衡的本质是最小作用量(J),最小作用量的本质是四大皆空(K)
于是,我们有了本质的分层链:
A→B→C→D→E→F→G→H→I→J→K
这里,不止肌肉,而且宇宙万象的本质,最终都要归因到四大皆空,即【真空场】。
因此,笔者给出一个重要命题:电磁波的终结本质是真空场。以下证明这个命题。
2 几何空间与真实空间的区别几何空间,是毫无物理外延的虚无空间,是为了测量基准所用的数学坐标系。几何空间可以有低维空间(1D,2D,3D)、高维空间、甚至希尔伯特的无限维空间。
真实空间,简称真空,也叫真空场,或场。真空具有超强的吸引力,故真空场也叫真空引力场。
真空有引力的证据有:马德堡半球实验、托里拆利实验、离心泵工作机制、文丘里管效应、水力喷射器原理、飞机升力机制。
真空场,无处不在。真空场的表现,诸如电场、磁场、电磁场、地磁场、热力场、万有引力场、霍尔效应场、光电子辐射场、等离子辐射场、熵增加效应场,都涉及场效应。
场效应,是各种力的传递、各种能的转换、各种波的传播,都是最终通过电子的切向运动,扰动真空场,激发场的涨落或震荡。
真空场,与实体一样,也是有质量、有能量、有体积的。电子内部是纯净的高密度的场介质,电子质量≡电子内空间的质量。
真实空间与几何空间的最大区别是:前者是传力吸能载波的唯一载体或介质,后者只是纯数学的抽象概念,尽管爱因斯坦赋予张量的创意。
3 电磁波的概念人类对电磁波的功能与应用可谓炉火纯青。但对于电磁波发生机制、电磁波终极命运、电磁波分布结构,迄今依然不很清楚。
虽然【黑体辐射】与【电子跃迁】理论,勉强解释某些现象,但无法解释【低频电磁波】,尤其无法解释【卡西米尔效应】。
3.1 电磁波的定义
电磁波,是因为实体粒子的运动之推压作用,激起了附近真空场涌动的波。
本质上,电磁波是实体所含电子的切向运动切割电子磁力线所引发的真空场效应。
请注意,笔者定义的电磁波,也叫【电子波】,因为电子是电磁波的终结性波源。
3.2 电磁波的分类
3.2.1 按不同的波源,电磁波的分类
按照作为波源的不同电子运动方式,电磁波可以分类为以下四种类型:
① 核外电子波:在原子内空间,核外电子的低速震荡切割核子磁力线所激发的电磁辐射效应,此类电磁波表现为原子光谱的超精细结构分布。其场效应方程是:
½m₀v²=hc/λ...(1)
② 核内电子波:在核子内空间,核内电子的光速震荡切割自身磁力线并导致核子密度急增的场效应。此类电磁波被高密电子云封闭在核子内部,表现为超低频的核磁波。其场效应质量(m'),表现为质子质量方程
p(1836m₀)=2e(2m₀)+m'(1834m₀)...(2)
m'=m₀·(r/r')³...(3)
③ 加速电子波:实体的低速运动或低频震荡,所含电子加速运动所激发的场效应。此类多为超低频电磁波,如超声波、准声波、次声波(如脑电波30Hz)。其场效应方程
eU=½m₀△v²=h△f...(4)
④ 自由电子波:逸出原子的光电子,逸出核子的β电子,这些自由电子切割自身磁力线,释放的都是高频电磁波,但也会因为失去电磁力束缚,服从熵增性的降频红移。
自由电子波的方程,同式(4)
3.2.2,按不同的波带,电磁波的分类
次声波、声波、超声波、超长波、电波、微波、红外线、可见光、紫外线、超高频电磁波(如伦琴射线、伽玛射线)。
以下的第3,4,5,6,7章,探讨电磁波的五大特性,若干提法属于新思维,仅供参考。
4 电磁波特性1:多频叠加效应不同频率电磁波既可叠加整体化,也可解散分道扬镳,有三:
4.1 同频共振效应,
也叫聚光效应、激光效应、纠缠效应。同频可以指数量级相同。
电磁波之间的复合或叠加,本质上是光子密度或辐射能的叠加,即:
异频光子的质密叠加:
Σρi=m₀/V₁+m₀/V₁+,...,+m₀/Vₙ...(5)
光子体积:V=(4π/3)(λ/2π)³=32λ³/3π²
光子质密:ρ=3π²m₀/32λ³...(6)
n个同频光子的质密叠加
Σρi≤nρ=3nπ²m₀/32λ³...(7)
n个同频光子的能密叠加
Σσi≤nσ=3nπ²h/32λ²...(8)
说明:量子纠缠的本质是同频光子的叠加。
4.2 近频混叠效应,
频差不大的电磁波,混合在一起,噪音大,不容易分拣出来。
4.3 差频分拣效应,
频差很大的电磁波,高频波可承载低频波,参见【时分多址TDMA】。
5 电磁波特性2: 卡西米尔效应卡西米尔效应,表明真空场具有零点能。卡西米尔效应,表现为两大类型:
5.1 卡西米尔效应力,简称【卡氏力】
把不带电的两块金属薄板接近时,两板之间产生相互作用的吸引力,简称卡氏力。卡氏力与板间距(d)成反比,与该腔体的容积体积(κ₂d³)成反比:
F=κ₁/κ₂d⁴,或者:F=κ/d⁴...(9)
以下探讨卡氏力的发生机制。流行解释:由于腔内低频波被排出,腔外高频波有挤压,导致两块极板相互靠近。但笔者有异议。
请读者思考以下四个问题:
5.1.1 为什么金属板靠得很近产生吸力?
分析:金属板界面的【价电子云】处于高能位,真空腔处于低能位,根据熵增加原理,两板的价电子都有隧穿效应,价电子之间互斥,但【隧穿电子】与对方核电荷彼此吸引占主导:
F=(1/4πε₀)e²/r²...(10)
式中r≈10纳米,是隧穿电子与核电荷之间的距离。
5.1.2 为什么真空腔释放电磁波?
在两板间距趋近纳米尺度时,隧穿电子与对方核电荷相互吸引,电荷切割的磁力线,激发原子光谱型的电磁波,有:
½m₀v²=hc/λ...(11)
式中,v是隧穿电子的切向运动速度,λ是卡西米尔效应电磁波的波长。
5.1.3 为什么不采用非金属板真空腔?
非金属原子缺乏活跃价电子,就没什么隧穿电子,至少没有仪器敏感的卡西米尔效应。
5.1.4 当两金属板紧贴在一起会怎样?
如果板的表面极其光滑平整,那么两板贴在一起,就意味着两块金属板融为一体,隧穿电子变成对方原子的核外电子,金属键或电磁力。此时,理当会激发电磁波。
5.2 卡西米尔电磁波,简称【卡氏波】
除了将两板拉近,真空腔会激发电磁波;还有,当外加震源作用到一个超薄真空腔,也会电磁波,简称【卡氏波】,也叫【卡西米尔效应】。1996年科学家首次测定,测量结果与理论计算十分吻合。
其实,卡西米尔效应波,与光电效应波、原子光谱效应波、乃至机械震荡波,都是【真空场效应波】,统属【场效应】。
场效应是:只要有物体或实粒子(或所含电子)的切向运动,就会挤压真空场(介质),进而激发真空场的涨落或震荡或涟漪。
5.3 电磁波的本质
由此可推出:
电磁波的本质是场效应;物质波的本质是电磁波;机械波的本质是电磁波;真空场是所有力/能/波的传播介质。
场效应方程的通式,
½mv²=(m/m₀)hc/λ...(12)
式中,m是切向运动的实体质量,m/m₀表示实体所含当量电子的个数,也是电磁波虚粒子的个数,即【场量子数】。
由(8)解出场效应或电磁波的波长:
λ=2hc/m₀v²...(13)
而德布鲁伊波长:λ(德)=h/p=h/mv,读者想一想,如果物质波是概率波,那么其波长公式的哪些参量代表概率指标?
6 电磁波特性3:光电互逆效应光电互逆效应:电子切向运动可以激发场效应产生光子,反过来,光子照射电子可以加速电子的切向运动,方程是:
eU=½m₀△v²=(↔)h△f...(14)
简化为:½m₀v²=(↔)hc/λ...(15)
可见,光电效应是涉及释放【光电子】的场效应,只要电子被加速到足够快,或者光子频率足够高(紫外线之极限频率)。
7 电磁波特性4:熵增红移效应先简介熵增原理,再演绎波的衰减。
7.1 热力学第二定律:熵增原理
我们知道,水向低处流,浓度要扩散,冷热要对流,分布要均匀,均匀必混乱,这样的系统最终达成动态平衡,也叫【热平衡】
热平衡的状态指标叫温度,温度对应的热量叫混乱度,也叫热力熵,即:
S=Q/T...(16)
封闭系统在趋向热平衡的热动过程中,热交换总是从高能密向低能密发散,这叫熵增加原理,写成:
dS=dQ/T,或△S=△Q/T...(17)
为什么熵会增加?以粒子切向速度v=0为测量基准,对应T=0。因v≥0,T≥0。系统能密分布不断衰减,有
△Q≤0,则△S≤0,即Sₙ≥Sₙ₋₁...(18)
7.2 波的衰减或红移,服从熵增原理
当我们看到的光源越远,我们看到的反射光就越暗,频率就越低。这是因为光波在低能位的真空中传播的光能在渐渐衰减,波长也会渐渐拉长,这是光波的熵增型红移。
当我们听到的声源越远,我们听到的机械波就越弱,频率就越低。这是因为声波在低能位真空中传播的声能在渐渐衰减,波长也会渐渐拉长,这是声波的熵增型红移。
当我们在河边拍打水面,水面激起的波浪随着推涌的传播距离越远,波浪会越来越平缓,相当于波峰之间的距离(即波长),会渐渐平缓,这是水波的熵增型红移。
7.3 两种典型的红移方式
现在我们分析哈勃定律揭示红移的原因。有两种红移模式,
第一类叫【退行性红移】即,类星体不断远离哈勃望远镜,这也叫多普勒红移。
第二类叫【熵增加红移】即,类星体只做椭圆运动,所释放的电磁波在渐渐衰减。
当然,哈勃望远镜接收的加速红移是无可非议的,不该把解释为【多普勒红移】,而应该解释为【熵增加红移】。
7.4 把【退行性红移】改成【熵增加红移】
哈勃常数(H),源于退行性红移,应该修正为,源于熵增加红移。即把【类星体退行性的递减速度】理解为类星体所释放的【β线电子衰退性的递减速率】。
有三个修正常数:①电子速度递减常数H(v),②电磁波频率递减常数H(f),③电磁波波长递增常数H(λ),分别折换如下
① 电子速度递减常数,简称【减速常数】
H(v)=△v/Mpc
=74千米/秒/326万光年
=7.4×10⁴m/s/3.1×10²⁶m...(19)
② 光子频率递减常数,简称【降频常数】
H(f)=△f/Mpc
=3.76×10¹²Hz/Mpc...(20)
∵ 电子激发光子的光电效应关系为
½m₀v²∝hf...(21),则有
△f=½m₀△v²/h...(22)
=½×9.1×10⁻³¹×7.4²×10⁸÷(6.63×10⁻³⁴)
=3.76×10¹²[Hz]
③ 光子波长递增常数,简称【红移常数】
H(λ)=△λ/Mpc
=8.0×10⁻⁵m/Mpc...(23)
∵ △λ=c/△f=3×10⁸÷(3.76×10¹²)
=8.0×10⁻⁵[m]=80[μm]
7.5 把【哈勃定律】修正为【降频定律】
根据式(20)的降频常数H(f),降频倍率与电磁波历程(R)成正比,比例常数为H(f),有
f₀/fₙ=H(f)·R....(24)
其中,f₀为β电子激发光子的初始频率,fₙ是望远镜光谱仪接收的末端频率。
7.6 用降频定律估算【可观测宇宙半径】
① 电子激发光子的最短波长λ=4.85皮米。类星体以光速释放的β射线,初始频率:
f₀=c/λ=6.2×10¹⁹Hz
②若望远镜接收的最弱频率为
fₙ=1000Hz,
λₙ=c/fₙ=3×10⁵[m]=30km(超长电波)
③按降频定律,可观测宇宙的半径为:
R=f₀/fₙH(f)...(25)
=6.2×10¹⁹÷(10³×3.76×10¹²)×3.26×10⁶
=537.6亿光年。
显然,可观测宇宙的半径(R),取决于光谱仪接收电波频率(fₙ)信号的灵敏度。
8 电磁波特性之5:同频纠缠效应量子纠缠,包括费米子纠缠与玻色子纠缠,归根结底,是两束同频同相的电磁波的频率翻倍的共振现象。
频率叠加的电磁波是一种复合波,是对原有单色波的【升频蓝移】,但在电磁波传递过程中,固有微弱的【降频红移】依然存在。
即使同相同频的两个光子,相距遥远,但二者处于共时关联,可以把它们看成一个封闭体系。
就好比把氦原子的两个核外电子看成一个原子体系。这两个电子的切向运动分别激发电磁波,并分别辐射到对方电子上。
9 电磁波特性之6:精细结构常数理论上的公式:α=ke²/(hc/2π)...(26)
其中:k=1/4πε₀=9×10⁹
式(1)的清晰形式如下图,其中,狄拉克常数=普朗克常数÷2π,即:ћ=h/2π
以下,用分析法推导【α的意义】
改写式(1):αhc=2πke²...(27)
或:λα·hc/λ=2πr·ke²/r...(28)
因:½m₀v²=hc/λ=ke²/r...(29)
则:λα=2πr,或:α=2πr/λ...(30)
轨道半径不能太小,与光子波长或半径有一个临界值比值,式(5)改成:
2πr/λ≥α...(31)
故【α的意义】:电子轨道周长(2πr)与光子波长(λ)的比值不小于α,维护正负电荷的各自不过度干涉,服从泡利不相容原理。
例1. 估算在原子半径0.1纳米附近的核外电子激发光子波长与电子平均轨道速度(v)。
解:原子半径(r)即电子绕核震荡的平均轨道半径(r),根据式(30)与式(28),有:
λ≤2πr/α
=2×3.14×0.1×10⁻⁹÷(1/137)
=8.6×10⁻⁷[m]=860nm(属于红外线)
v²=2hc/λm₀...(32)
=2×6.63×10⁻³⁴c÷(8.6×10⁻⁷×9.1×10⁻³¹)
=51×10⁻¹²
v=7.14×10⁶[m]=3.25αc
可见,轨道半径越大,电子的线速度越快。
10 电磁波的发生机制有了【电磁波的本质是场效应】之认知,电磁波的发生机制的难题,即可迎刃而解。
从本文第5章可知:只要有实体的切向运动,就会挤压并扰动真空场,真空场就会更加涌动起来,表现为较高频率的电磁波。
从微观层面来看,这种激发电磁波的实体,叫波源或激元(exciton),典型的有:核外电子激元、核内电子激元、自由电子激元、声波粒子激元。
10.1 核外电子激发电磁波
原子光谱(的超精细结构分布),主要来自原子内部核外电子的切向运动切割所在磁场的磁力线,其动力源来自核外电子与核电荷之间相互作用的电磁力或库仑力。
½m₀v²=(1/4πε₀)e²/r...(33)
电子不同的切向速度,激发不同频率的电磁波,进而表现为原子固有的原子光谱。
原子光谱型的【场效应方程】(或光电效应方程),可以写成:
(1/4πε₀)e²/r=½m₀v²=hc/λ...(34)
其中,r是核外电子与核电荷之间的距离,也是核外电子绕核震荡的平均轨道半径。ε₀原子内真空场的介电常数,λ是场效应的单色光子波长。显然有:v²∝1/λ
10.2 核内电子激发电磁波
核内电子激发电磁波之命题,是鲜为人知的,也是解决标准粒子模型面临困境的突破口之一,另一个突破口是光速电子激发的场密度急增效应,或【光爆效应】。
ξ(1/4πε₀)e²/r=½m₀c²=hc/λ₀...(35)
其中,ξ是电荷之间同斥异吸作用的弱化系数,r是核内电子震荡的平均轨道半径,也叫核子半径。λ₀=4.85pm,是核内光子波长常量。
10.3 自由电子激发电磁波
如果对核外电子施加脱出功(W₀=eU₀),核外电子,在被加速到逃逸速度或【临界速度(v₀)】时,就会脱离原子核的束缚,变成光电子,或称等离子态电子,或称自由电子。
此时,激发的电磁波有【临界频率】与【临界波长】,即:
eU₀=½m₀v₀²=hf₀=hc/λ₀...(36)
当然,逃逸出去的电子,不可能以临界速度一直旅行下去,一定会不断减速,其激发的电磁波也会不断的降频红移。详见本文的第7章对哈勃定律修正的【降频定律】。
10.4 机械运动激发电磁波
机械波的激元,可以是大粒子或复合粒子,诸如分子、原子、离子,但归根结底是核外电子。
机械波,含声学支与光学支,似乎是声波与电磁波的复合波,但笔者认为:
与其说,复合粒子的切向运动激发了机械波,而对应一连串的声子;
不如说,核外电子伴随复合粒子的切向运动激发了电磁波,而对应一连串的光子。
如果复合粒子质量为m,其切向运动的震荡速度为v,那么其质量相当于n个电子质量,即m=nm₀,核外电子附加速度也是v,有
W或Q=½mv²=(m/m₀)hc/λ...(37)
其中,W是外力做功,Q是外加热能,λ是复合粒子激发的电磁波。
11 电磁波的传递机制电磁波是真空场被激起的推涌或剧烈涨落,光子就是如同正弦波之波动的一个波节。换言之,电磁波是一连串光子的集合。
由真空场具有吸能降频红移的固有特性,电磁波的传递是一个渐渐衰减的过程,也叫熵增加红移过程。
但是根据第7的【降频定律】,基于哈勃常数的降频常数非常缓慢:
∵H(f)=3.76×10¹²Hz/Mpc
=3.76×10¹²Hz÷(3.26×10⁶×9.45×10¹⁵)
=1.2×10⁻¹⁰Hz/m
=0.036赫兹/30万千米
即电磁波的传递每秒降频0.036赫兹。例如,对应太阳光到达地球的降频为:
△f=0.036R/c...(38)
=0.036×1.5×10¹¹÷(3×10⁸)=12赫兹
地日之间的降频,可谓微乎其微。可见,在地球环境附近例如卫星导航的降频,几乎可以忽略不计。
因此,就这个语境而言,特定电磁波的每一个光子,可以近似处理为【全同光子】。
12 电磁波的终结命运所谓电磁波的终结命运,是指电磁波的不复存在而转化为另一种存在形式:
命运之一:要么在超高温或超高压条件下收敛为【光电子】,即湮灭反应的逆过程;
命运之二:要么在高密度环境如原子内空间被吸收为【高温场介质】,即吸收光谱;
命运之三:要么在超低温环境例如在深太空消弭为超低频电磁波,即【零点真空场】。
结语电磁波是真空场的涌动,电磁波现象的本质是真空介质的场效应,卡西米尔效应也是一种场效应,与光电效应与原子光谱现象一样,是场效应的直接证据。
4. 居里夫人发现镭的故事简短概括?
1896年,法兰西共和国物理学家贝克勒尔发表了一篇工作报告,详细地介绍了他通过多次实验发现的铀元素,铀及其化合物具有一种特殊的本领,它能自动地、连续地放出一种人的肉眼看不见的射线,这种射线和一般光线不同,能透过黑纸使照相底片感光,它同伦琴发现的伦琴射线也不同,在没有高真空气体放电和外加高电压的条件下,却能从铀和铀盐中自动发生。
铀及其化合物不断地放出射线,向外辐射能量。这使居里夫人发生了极大的兴趣。这些能量来自于什么地方,这种与众不同的射线的性质又是什么,居里夫人决心揭开它的秘密。1897年,居里夫人选定了自己的研究课题——对放射性物质的研究。
这个研究课题,把她带进了科学世界的新天地。她辛勤地开垦了一片处女地,最终完成了近代科学史上最重要的发现之一发现了放射性元素镭,并奠定了现代放射化学的基础,为人类做出了伟大的贡献。
5. 有哪些50个字科学发明小故事?
电灯泡:爱迪生用竹丝制成的灯丝,成功地制造出了第一只电灯泡。
电话:贝尔发明了电话,使人们可以通过电线进行远距离通信。
飞机:莱特兄弟发明了飞机,开创了人类航空史。
电视:芬顿发明了电视,使人们可以在家里观看电影和电视节目。
汽车:福特发明了汽车,使人们可以更快、更方便地出行。
计算机:图灵发明了计算机,开创了计算机科学的新时代。
网络:伯纳斯-李发明了万维网,使人们可以在全球范围内共享信息。
激光:梅曼发明了激光,使人们可以进行高精度的切割和测量。
塑料:巴克兰德发明了塑料,使人们可以制造出更轻、更坚固的物品。
磁共振成像:丹尼尔森发明了磁共振成像技术,使医生可以更准确地诊断疾病。
太阳能电池:奥斯汀发明了太阳能电池,使人们可以利用太阳能进行发电。
纸巾:哈夫纳发明了纸巾,使人们可以更方便地擦拭面部和手部。
防晒霜:格林发明了防晒霜,使人们可以更好地保护皮肤免受紫外线伤害。
纽扣:沃特斯发明了纽扣,使人们可以更方便地穿衣服。
纸袋:史密斯发明了纸袋,使人们可以更方便地携带物品。
纸巾盒:吉尔曼发明了纸巾盒,使人们可以更方便地存放纸巾。
电子邮件:雷蒙德发明了电子邮件,使人们可以更快、更方便地发送和接收信息。
磁带:艾姆斯发明了磁带,使人们可以更方便地录制和播放音乐。
汽油发动机:奥托发明了汽油发动机,使汽车可以更快、更远地行驶。
水龙头:莫尔斯发明了水龙头,使人们可以更方便地使用自来水。
红绿灯:摩根发明了红绿灯,使交通更加有序和安全。
电子表:汉森发明了电子表,使人们可以更准确地测量时间。
纸张:莫里斯发明了纸张,使人们可以更方便地记录信息。
纸夹:斯普林格发明了纸夹,使人们可以更方便地存放纸张。
纸币:李嘉图发明了纸币,使人们可以更方便地进行交易。
纸牌:法拉第发明了纸牌,使人们可以更方便地进行娱乐。
纸杯:麦克唐纳发明了纸杯,使人们可以更方便地饮用饮料。
纸巾纸:史密斯发明了纸巾纸,使人们可以更方便地擦拭面部和手部。
纸箱:卡顿发明了纸箱,使人们可以更方便地搬运物品。
纸巾盒纸:吉尔曼发明了纸巾盒纸,使人们可以更方便地存放纸巾。
6. 是否能够利用中微子探测预报地震?
伦琴发现X射线的故事比较有名,故事中往往讲X射线能够穿透物体,故刚发现不久就可以用X射线探测打到身体里的子弹,也可以探测身体内的病变。现在也可经常用于安检,探测箱子里有什么东西。
X射线能够成像,能够探测身体内的病变,不仅仅是因为它能够穿透一些物体,更重要的是它能够被一些物体吸收,并且不同物体对它的吸收情况不一样,所以才能根据射线在不同位置的吸收情况检查病人的病情。
若是用X射线来探测地球的内部情况,目前看那是不可能的,因为X射线穿不了多厚的土壤。中微子可以轻松穿透地球,可不可以用它探测地球内部的结构,并预测地震?答案是:不可以。
为什么不可以?原因很简单,中微子几乎不会被吸收。在中微子的眼里,穿透地球上的岩石和穿透海水几乎没有区别,一万个中微子从地球这边穿入,另一边会有一万个中微子穿出来。这种情况下想利用中微子探测地球内部,毫无可能。虽然根据理论,上千光年厚的物体或许能够拦住中微子,这就意味着穿过地球的中微子或许会有一个两个被拦截住,但探测到一个两个中微子被拦截住非常困难。要将中微子的被拦截和地震扯上关系,更是难上加难。
用粒子对大型物体进行内部结构探测,并非没有实际上的可能。2017年,科学家用μ子成像技术首次探测到大金字塔内部存在一个之前未知的巨大空洞,在此之前科学家为了弄清金字塔的内部构造尝试了很多办法均无收获。这项技术引起了轰动,将来或许还能有更大的用武之地。
7. 伦琴读后感?
这个故事在为伦琴教授感到高兴的同时,也为发明放电管的克鲁克斯感到惋惜。但又一想,克鲁克斯发现胶卷无故感光报废,他没有深入研究“为什么感光?”而是去责备胶卷厂家产品低劣。等到伦琴发现后,他才如梦初醒,后悔不已。克鲁克斯之所以没成功是他自己的原因。看来“走运总是有道理的。”
爱默生说过,思维是行动的根本。
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1. 伦琴的故事,善于从平常的小事中发现问题的科学家有哪些?
1、牛顿被苹果砸到发现了万有引力定律2、伦琴的妻子给实验室的伦琴送饭,不经意把手放到了一个地方,正好拍出了世界上第一张X光照片,从而发现了X光的存在。
3、奥斯特在1820年4月的一次演讲中,碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时,小磁针发生了转动。这使得他发现了电磁感应现象。2. 如何挑选一家早教中心?
惊!家长去早教机构之后竟然这样说。。
大家好,我是抠脚老爸,专注于解答幼儿教育问题。
在孩子长大到两三岁的时候,身为家长,总是不想让自己家的孩子输在起跑线上,然而,如何选择一所优秀的早教机构也自然而然成为了宝爸宝妈的重点关注话题。先拿我自己家的孩子举个例子吧,在南南两岁多的时候,南南妈妈就在考虑要送南南去哪所早教机构了,挑挑选选,北京的大街小巷都去转过。下面是我和南南妈妈总结出来的心得,希望能够帮助到大家!
一.实地考察,早教环境父母要带着孩子前往早教机构时,要看看环境是否把宝宝的安全考虑周到,有没有安全通道和针对意外发生的配套安全措施,玩具、教具要安全、卫生,环境要舒爽、明亮、整洁。玩具、教具品种的数量、质量,也能表现出早教机构的专业性。孩子大多活泼好动,课前课后的活动空间要安全、宽敞。具体来说,孩子上课与课余所处的空间,空间设计要温馨,梦幻,不能出现过多的冷色调,要给孩子暖暖的家的感觉;课座椅,教具和玩具不能有尖锐的边角,室内的电器插座要有安全保护或者安置在孩子触碰不到的地方。
二.师资水平,家长在选择早教机构之前,最重要的是实地与教育机构的教师进行交流,只要提几个专业的问题或就自己孩子性格特点应该做怎样的教育计划等进行交流,就会很直接的检验老师的水平。另外,除了老师之外,其他工作人员是否对孩子有耐心有爱心!
三.教学课程,家长一定要了解早教课程的编排。看看是否考虑了孩子个性化发展的需要,是否适合孩子月龄。在课程编排上要有阶段性,随着孩子的成长,要有针对孩子每个阶段的特设课程。家长也需要提前了解自己孩子的兴趣特长,因材施教,选择适合自己孩子的课程进行学习,也更容易激发孩子潜力。
四.精心活动,展现能力好的早教中心能够定期举办属于孩子的聚会,给孩子提供一个展现自己、表现自己的舞台,让孩子得到家庭以外的交往训练。大型的表演机会还能培养孩子的自信心。家长也能在大型活动中接触更多早教专家,多家交流自然对孩子的培养有更多的认识。
五.价格合理,适合才行,选择早教中心,学费并非越贵越好,适合自己的孩子才是最好的。在选中的早教机构有优惠活动的时候报名。
六.交通便捷,如果在路上消耗孩子太多的精力,会严重降低上课的效果,而且早教要求长期去上,需要坚持,所以选择一个离自己家相对较近的早教机构很重要。爸妈可以先带小宝宝去实地。进行充分的视察考虑各种因素,最终做出选择。
三岁之后就可以教宝宝开始识字啦,我闺女就是这个时候开始认字的,用了 很多方法培养她的兴趣,最有效的还是用Apipi,你百度搜索【猫小帅学汉字】挺不错的,我闺女用了1年多了,特别喜欢,现在还经常给我讲故事,棒棒哒。3. 电磁波的本质是什么?
这个问题与笔者回答的那个【电子如何变成光子】都涉及真空场,内涵有些不同。
物理同仁,一定很清楚,关于【电磁波的本质】,目前依然还是不那么清楚。
很多人觉得物理难,多半因为语义学不过关。如“本质”是什么?既涉及语言,也涉及物理。真正吃透的人,寥寥无几。
本文有不少鲜为人知的新视野,为通俗起见,有不少故意的重复关联,文章有点长。
1 什么叫本质?头条科普,#本质#是一个网络热词。故有必要解释一下本质的主要意思。
1.1 本质的意思
本源的物质,即本质。本质,是事物发生的初始原因,是决定事物变化的第一推动力或第一性原理(First Cause/Principle)。本质往往有一个因果链。
例如,法律的本质,是正义或者是统治阶级的意志→正义的本质,是在特定历史阶段满足绝大多数人的根本利益→利益的本质,是满足特定人群的生存与发展→生存的本质,是大自然赋予的存在形式,即天赋人权。
1.2 本质的分类
按【存在方式】分类,如:运动本质、波的本质、电磁波本质、物态本质、事件本质、生存本质、联系本质、聚会本质。
按【存在形式】分类,如:物质本质、空间本质、介质本质、电子本质、光子本质、核子本质、玻色子本质、费米子本质。
按【认知属性】分类,如:法的本质、正义的本质、规则的本质、能的本质、力的本质、信息本质、质量本质、周期本质。
1.3 本质的分层
根据认知任务的要求,本质未必要刨根究底。例如,肌肉的本质是蛋白质(A)。蛋白质的本质是氨基酸(B),氨基酸的本质是碱基(C),碱基的本质是价电子(D),价电子的本质是电磁力(E),电磁力的本质是场效应(F),场效应的本质是能密梯度(G),能密梯度的本质是熵增加(H),熵增加的本质是动态平衡(I),动态均衡的本质是最小作用量(J),最小作用量的本质是四大皆空(K)
于是,我们有了本质的分层链:
A→B→C→D→E→F→G→H→I→J→K
这里,不止肌肉,而且宇宙万象的本质,最终都要归因到四大皆空,即【真空场】。
因此,笔者给出一个重要命题:电磁波的终结本质是真空场。以下证明这个命题。
2 几何空间与真实空间的区别几何空间,是毫无物理外延的虚无空间,是为了测量基准所用的数学坐标系。几何空间可以有低维空间(1D,2D,3D)、高维空间、甚至希尔伯特的无限维空间。
真实空间,简称真空,也叫真空场,或场。真空具有超强的吸引力,故真空场也叫真空引力场。
真空有引力的证据有:马德堡半球实验、托里拆利实验、离心泵工作机制、文丘里管效应、水力喷射器原理、飞机升力机制。
真空场,无处不在。真空场的表现,诸如电场、磁场、电磁场、地磁场、热力场、万有引力场、霍尔效应场、光电子辐射场、等离子辐射场、熵增加效应场,都涉及场效应。
场效应,是各种力的传递、各种能的转换、各种波的传播,都是最终通过电子的切向运动,扰动真空场,激发场的涨落或震荡。
真空场,与实体一样,也是有质量、有能量、有体积的。电子内部是纯净的高密度的场介质,电子质量≡电子内空间的质量。
真实空间与几何空间的最大区别是:前者是传力吸能载波的唯一载体或介质,后者只是纯数学的抽象概念,尽管爱因斯坦赋予张量的创意。
3 电磁波的概念人类对电磁波的功能与应用可谓炉火纯青。但对于电磁波发生机制、电磁波终极命运、电磁波分布结构,迄今依然不很清楚。
虽然【黑体辐射】与【电子跃迁】理论,勉强解释某些现象,但无法解释【低频电磁波】,尤其无法解释【卡西米尔效应】。
3.1 电磁波的定义
电磁波,是因为实体粒子的运动之推压作用,激起了附近真空场涌动的波。
本质上,电磁波是实体所含电子的切向运动切割电子磁力线所引发的真空场效应。
请注意,笔者定义的电磁波,也叫【电子波】,因为电子是电磁波的终结性波源。
3.2 电磁波的分类
3.2.1 按不同的波源,电磁波的分类
按照作为波源的不同电子运动方式,电磁波可以分类为以下四种类型:
① 核外电子波:在原子内空间,核外电子的低速震荡切割核子磁力线所激发的电磁辐射效应,此类电磁波表现为原子光谱的超精细结构分布。其场效应方程是:
½m₀v²=hc/λ...(1)
② 核内电子波:在核子内空间,核内电子的光速震荡切割自身磁力线并导致核子密度急增的场效应。此类电磁波被高密电子云封闭在核子内部,表现为超低频的核磁波。其场效应质量(m'),表现为质子质量方程
p(1836m₀)=2e(2m₀)+m'(1834m₀)...(2)
m'=m₀·(r/r')³...(3)
③ 加速电子波:实体的低速运动或低频震荡,所含电子加速运动所激发的场效应。此类多为超低频电磁波,如超声波、准声波、次声波(如脑电波30Hz)。其场效应方程
eU=½m₀△v²=h△f...(4)
④ 自由电子波:逸出原子的光电子,逸出核子的β电子,这些自由电子切割自身磁力线,释放的都是高频电磁波,但也会因为失去电磁力束缚,服从熵增性的降频红移。
自由电子波的方程,同式(4)
3.2.2,按不同的波带,电磁波的分类
次声波、声波、超声波、超长波、电波、微波、红外线、可见光、紫外线、超高频电磁波(如伦琴射线、伽玛射线)。
以下的第3,4,5,6,7章,探讨电磁波的五大特性,若干提法属于新思维,仅供参考。
4 电磁波特性1:多频叠加效应不同频率电磁波既可叠加整体化,也可解散分道扬镳,有三:
4.1 同频共振效应,
也叫聚光效应、激光效应、纠缠效应。同频可以指数量级相同。
电磁波之间的复合或叠加,本质上是光子密度或辐射能的叠加,即:
异频光子的质密叠加:
Σρi=m₀/V₁+m₀/V₁+,...,+m₀/Vₙ...(5)
光子体积:V=(4π/3)(λ/2π)³=32λ³/3π²
光子质密:ρ=3π²m₀/32λ³...(6)
n个同频光子的质密叠加
Σρi≤nρ=3nπ²m₀/32λ³...(7)
n个同频光子的能密叠加
Σσi≤nσ=3nπ²h/32λ²...(8)
说明:量子纠缠的本质是同频光子的叠加。
4.2 近频混叠效应,
频差不大的电磁波,混合在一起,噪音大,不容易分拣出来。
4.3 差频分拣效应,
频差很大的电磁波,高频波可承载低频波,参见【时分多址TDMA】。
5 电磁波特性2: 卡西米尔效应卡西米尔效应,表明真空场具有零点能。卡西米尔效应,表现为两大类型:
5.1 卡西米尔效应力,简称【卡氏力】
把不带电的两块金属薄板接近时,两板之间产生相互作用的吸引力,简称卡氏力。卡氏力与板间距(d)成反比,与该腔体的容积体积(κ₂d³)成反比:
F=κ₁/κ₂d⁴,或者:F=κ/d⁴...(9)
以下探讨卡氏力的发生机制。流行解释:由于腔内低频波被排出,腔外高频波有挤压,导致两块极板相互靠近。但笔者有异议。
请读者思考以下四个问题:
5.1.1 为什么金属板靠得很近产生吸力?
分析:金属板界面的【价电子云】处于高能位,真空腔处于低能位,根据熵增加原理,两板的价电子都有隧穿效应,价电子之间互斥,但【隧穿电子】与对方核电荷彼此吸引占主导:
F=(1/4πε₀)e²/r²...(10)
式中r≈10纳米,是隧穿电子与核电荷之间的距离。
5.1.2 为什么真空腔释放电磁波?
在两板间距趋近纳米尺度时,隧穿电子与对方核电荷相互吸引,电荷切割的磁力线,激发原子光谱型的电磁波,有:
½m₀v²=hc/λ...(11)
式中,v是隧穿电子的切向运动速度,λ是卡西米尔效应电磁波的波长。
5.1.3 为什么不采用非金属板真空腔?
非金属原子缺乏活跃价电子,就没什么隧穿电子,至少没有仪器敏感的卡西米尔效应。
5.1.4 当两金属板紧贴在一起会怎样?
如果板的表面极其光滑平整,那么两板贴在一起,就意味着两块金属板融为一体,隧穿电子变成对方原子的核外电子,金属键或电磁力。此时,理当会激发电磁波。
5.2 卡西米尔电磁波,简称【卡氏波】
除了将两板拉近,真空腔会激发电磁波;还有,当外加震源作用到一个超薄真空腔,也会电磁波,简称【卡氏波】,也叫【卡西米尔效应】。1996年科学家首次测定,测量结果与理论计算十分吻合。
其实,卡西米尔效应波,与光电效应波、原子光谱效应波、乃至机械震荡波,都是【真空场效应波】,统属【场效应】。
场效应是:只要有物体或实粒子(或所含电子)的切向运动,就会挤压真空场(介质),进而激发真空场的涨落或震荡或涟漪。
5.3 电磁波的本质
由此可推出:
电磁波的本质是场效应;物质波的本质是电磁波;机械波的本质是电磁波;真空场是所有力/能/波的传播介质。
场效应方程的通式,
½mv²=(m/m₀)hc/λ...(12)
式中,m是切向运动的实体质量,m/m₀表示实体所含当量电子的个数,也是电磁波虚粒子的个数,即【场量子数】。
由(8)解出场效应或电磁波的波长:
λ=2hc/m₀v²...(13)
而德布鲁伊波长:λ(德)=h/p=h/mv,读者想一想,如果物质波是概率波,那么其波长公式的哪些参量代表概率指标?
6 电磁波特性3:光电互逆效应光电互逆效应:电子切向运动可以激发场效应产生光子,反过来,光子照射电子可以加速电子的切向运动,方程是:
eU=½m₀△v²=(↔)h△f...(14)
简化为:½m₀v²=(↔)hc/λ...(15)
可见,光电效应是涉及释放【光电子】的场效应,只要电子被加速到足够快,或者光子频率足够高(紫外线之极限频率)。
7 电磁波特性4:熵增红移效应先简介熵增原理,再演绎波的衰减。
7.1 热力学第二定律:熵增原理
我们知道,水向低处流,浓度要扩散,冷热要对流,分布要均匀,均匀必混乱,这样的系统最终达成动态平衡,也叫【热平衡】
热平衡的状态指标叫温度,温度对应的热量叫混乱度,也叫热力熵,即:
S=Q/T...(16)
封闭系统在趋向热平衡的热动过程中,热交换总是从高能密向低能密发散,这叫熵增加原理,写成:
dS=dQ/T,或△S=△Q/T...(17)
为什么熵会增加?以粒子切向速度v=0为测量基准,对应T=0。因v≥0,T≥0。系统能密分布不断衰减,有
△Q≤0,则△S≤0,即Sₙ≥Sₙ₋₁...(18)
7.2 波的衰减或红移,服从熵增原理
当我们看到的光源越远,我们看到的反射光就越暗,频率就越低。这是因为光波在低能位的真空中传播的光能在渐渐衰减,波长也会渐渐拉长,这是光波的熵增型红移。
当我们听到的声源越远,我们听到的机械波就越弱,频率就越低。这是因为声波在低能位真空中传播的声能在渐渐衰减,波长也会渐渐拉长,这是声波的熵增型红移。
当我们在河边拍打水面,水面激起的波浪随着推涌的传播距离越远,波浪会越来越平缓,相当于波峰之间的距离(即波长),会渐渐平缓,这是水波的熵增型红移。
7.3 两种典型的红移方式
现在我们分析哈勃定律揭示红移的原因。有两种红移模式,
第一类叫【退行性红移】即,类星体不断远离哈勃望远镜,这也叫多普勒红移。
第二类叫【熵增加红移】即,类星体只做椭圆运动,所释放的电磁波在渐渐衰减。
当然,哈勃望远镜接收的加速红移是无可非议的,不该把解释为【多普勒红移】,而应该解释为【熵增加红移】。
7.4 把【退行性红移】改成【熵增加红移】
哈勃常数(H),源于退行性红移,应该修正为,源于熵增加红移。即把【类星体退行性的递减速度】理解为类星体所释放的【β线电子衰退性的递减速率】。
有三个修正常数:①电子速度递减常数H(v),②电磁波频率递减常数H(f),③电磁波波长递增常数H(λ),分别折换如下
① 电子速度递减常数,简称【减速常数】
H(v)=△v/Mpc
=74千米/秒/326万光年
=7.4×10⁴m/s/3.1×10²⁶m...(19)
② 光子频率递减常数,简称【降频常数】
H(f)=△f/Mpc
=3.76×10¹²Hz/Mpc...(20)
∵ 电子激发光子的光电效应关系为
½m₀v²∝hf...(21),则有
△f=½m₀△v²/h...(22)
=½×9.1×10⁻³¹×7.4²×10⁸÷(6.63×10⁻³⁴)
=3.76×10¹²[Hz]
③ 光子波长递增常数,简称【红移常数】
H(λ)=△λ/Mpc
=8.0×10⁻⁵m/Mpc...(23)
∵ △λ=c/△f=3×10⁸÷(3.76×10¹²)
=8.0×10⁻⁵[m]=80[μm]
7.5 把【哈勃定律】修正为【降频定律】
根据式(20)的降频常数H(f),降频倍率与电磁波历程(R)成正比,比例常数为H(f),有
f₀/fₙ=H(f)·R....(24)
其中,f₀为β电子激发光子的初始频率,fₙ是望远镜光谱仪接收的末端频率。
7.6 用降频定律估算【可观测宇宙半径】
① 电子激发光子的最短波长λ=4.85皮米。类星体以光速释放的β射线,初始频率:
f₀=c/λ=6.2×10¹⁹Hz
②若望远镜接收的最弱频率为
fₙ=1000Hz,
λₙ=c/fₙ=3×10⁵[m]=30km(超长电波)
③按降频定律,可观测宇宙的半径为:
R=f₀/fₙH(f)...(25)
=6.2×10¹⁹÷(10³×3.76×10¹²)×3.26×10⁶
=537.6亿光年。
显然,可观测宇宙的半径(R),取决于光谱仪接收电波频率(fₙ)信号的灵敏度。
8 电磁波特性之5:同频纠缠效应量子纠缠,包括费米子纠缠与玻色子纠缠,归根结底,是两束同频同相的电磁波的频率翻倍的共振现象。
频率叠加的电磁波是一种复合波,是对原有单色波的【升频蓝移】,但在电磁波传递过程中,固有微弱的【降频红移】依然存在。
即使同相同频的两个光子,相距遥远,但二者处于共时关联,可以把它们看成一个封闭体系。
就好比把氦原子的两个核外电子看成一个原子体系。这两个电子的切向运动分别激发电磁波,并分别辐射到对方电子上。
9 电磁波特性之6:精细结构常数理论上的公式:α=ke²/(hc/2π)...(26)
其中:k=1/4πε₀=9×10⁹
式(1)的清晰形式如下图,其中,狄拉克常数=普朗克常数÷2π,即:ћ=h/2π
以下,用分析法推导【α的意义】
改写式(1):αhc=2πke²...(27)
或:λα·hc/λ=2πr·ke²/r...(28)
因:½m₀v²=hc/λ=ke²/r...(29)
则:λα=2πr,或:α=2πr/λ...(30)
轨道半径不能太小,与光子波长或半径有一个临界值比值,式(5)改成:
2πr/λ≥α...(31)
故【α的意义】:电子轨道周长(2πr)与光子波长(λ)的比值不小于α,维护正负电荷的各自不过度干涉,服从泡利不相容原理。
例1. 估算在原子半径0.1纳米附近的核外电子激发光子波长与电子平均轨道速度(v)。
解:原子半径(r)即电子绕核震荡的平均轨道半径(r),根据式(30)与式(28),有:
λ≤2πr/α
=2×3.14×0.1×10⁻⁹÷(1/137)
=8.6×10⁻⁷[m]=860nm(属于红外线)
v²=2hc/λm₀...(32)
=2×6.63×10⁻³⁴c÷(8.6×10⁻⁷×9.1×10⁻³¹)
=51×10⁻¹²
v=7.14×10⁶[m]=3.25αc
可见,轨道半径越大,电子的线速度越快。
10 电磁波的发生机制有了【电磁波的本质是场效应】之认知,电磁波的发生机制的难题,即可迎刃而解。
从本文第5章可知:只要有实体的切向运动,就会挤压并扰动真空场,真空场就会更加涌动起来,表现为较高频率的电磁波。
从微观层面来看,这种激发电磁波的实体,叫波源或激元(exciton),典型的有:核外电子激元、核内电子激元、自由电子激元、声波粒子激元。
10.1 核外电子激发电磁波
原子光谱(的超精细结构分布),主要来自原子内部核外电子的切向运动切割所在磁场的磁力线,其动力源来自核外电子与核电荷之间相互作用的电磁力或库仑力。
½m₀v²=(1/4πε₀)e²/r...(33)
电子不同的切向速度,激发不同频率的电磁波,进而表现为原子固有的原子光谱。
原子光谱型的【场效应方程】(或光电效应方程),可以写成:
(1/4πε₀)e²/r=½m₀v²=hc/λ...(34)
其中,r是核外电子与核电荷之间的距离,也是核外电子绕核震荡的平均轨道半径。ε₀原子内真空场的介电常数,λ是场效应的单色光子波长。显然有:v²∝1/λ
10.2 核内电子激发电磁波
核内电子激发电磁波之命题,是鲜为人知的,也是解决标准粒子模型面临困境的突破口之一,另一个突破口是光速电子激发的场密度急增效应,或【光爆效应】。
ξ(1/4πε₀)e²/r=½m₀c²=hc/λ₀...(35)
其中,ξ是电荷之间同斥异吸作用的弱化系数,r是核内电子震荡的平均轨道半径,也叫核子半径。λ₀=4.85pm,是核内光子波长常量。
10.3 自由电子激发电磁波
如果对核外电子施加脱出功(W₀=eU₀),核外电子,在被加速到逃逸速度或【临界速度(v₀)】时,就会脱离原子核的束缚,变成光电子,或称等离子态电子,或称自由电子。
此时,激发的电磁波有【临界频率】与【临界波长】,即:
eU₀=½m₀v₀²=hf₀=hc/λ₀...(36)
当然,逃逸出去的电子,不可能以临界速度一直旅行下去,一定会不断减速,其激发的电磁波也会不断的降频红移。详见本文的第7章对哈勃定律修正的【降频定律】。
10.4 机械运动激发电磁波
机械波的激元,可以是大粒子或复合粒子,诸如分子、原子、离子,但归根结底是核外电子。
机械波,含声学支与光学支,似乎是声波与电磁波的复合波,但笔者认为:
与其说,复合粒子的切向运动激发了机械波,而对应一连串的声子;
不如说,核外电子伴随复合粒子的切向运动激发了电磁波,而对应一连串的光子。
如果复合粒子质量为m,其切向运动的震荡速度为v,那么其质量相当于n个电子质量,即m=nm₀,核外电子附加速度也是v,有
W或Q=½mv²=(m/m₀)hc/λ...(37)
其中,W是外力做功,Q是外加热能,λ是复合粒子激发的电磁波。
11 电磁波的传递机制电磁波是真空场被激起的推涌或剧烈涨落,光子就是如同正弦波之波动的一个波节。换言之,电磁波是一连串光子的集合。
由真空场具有吸能降频红移的固有特性,电磁波的传递是一个渐渐衰减的过程,也叫熵增加红移过程。
但是根据第7的【降频定律】,基于哈勃常数的降频常数非常缓慢:
∵H(f)=3.76×10¹²Hz/Mpc
=3.76×10¹²Hz÷(3.26×10⁶×9.45×10¹⁵)
=1.2×10⁻¹⁰Hz/m
=0.036赫兹/30万千米
即电磁波的传递每秒降频0.036赫兹。例如,对应太阳光到达地球的降频为:
△f=0.036R/c...(38)
=0.036×1.5×10¹¹÷(3×10⁸)=12赫兹
地日之间的降频,可谓微乎其微。可见,在地球环境附近例如卫星导航的降频,几乎可以忽略不计。
因此,就这个语境而言,特定电磁波的每一个光子,可以近似处理为【全同光子】。
12 电磁波的终结命运所谓电磁波的终结命运,是指电磁波的不复存在而转化为另一种存在形式:
命运之一:要么在超高温或超高压条件下收敛为【光电子】,即湮灭反应的逆过程;
命运之二:要么在高密度环境如原子内空间被吸收为【高温场介质】,即吸收光谱;
命运之三:要么在超低温环境例如在深太空消弭为超低频电磁波,即【零点真空场】。
结语电磁波是真空场的涌动,电磁波现象的本质是真空介质的场效应,卡西米尔效应也是一种场效应,与光电效应与原子光谱现象一样,是场效应的直接证据。
4. 居里夫人发现镭的故事简短概括?
1896年,法兰西共和国物理学家贝克勒尔发表了一篇工作报告,详细地介绍了他通过多次实验发现的铀元素,铀及其化合物具有一种特殊的本领,它能自动地、连续地放出一种人的肉眼看不见的射线,这种射线和一般光线不同,能透过黑纸使照相底片感光,它同伦琴发现的伦琴射线也不同,在没有高真空气体放电和外加高电压的条件下,却能从铀和铀盐中自动发生。
铀及其化合物不断地放出射线,向外辐射能量。这使居里夫人发生了极大的兴趣。这些能量来自于什么地方,这种与众不同的射线的性质又是什么,居里夫人决心揭开它的秘密。1897年,居里夫人选定了自己的研究课题——对放射性物质的研究。
这个研究课题,把她带进了科学世界的新天地。她辛勤地开垦了一片处女地,最终完成了近代科学史上最重要的发现之一发现了放射性元素镭,并奠定了现代放射化学的基础,为人类做出了伟大的贡献。
5. 有哪些50个字科学发明小故事?
电灯泡:爱迪生用竹丝制成的灯丝,成功地制造出了第一只电灯泡。
电话:贝尔发明了电话,使人们可以通过电线进行远距离通信。
飞机:莱特兄弟发明了飞机,开创了人类航空史。
电视:芬顿发明了电视,使人们可以在家里观看电影和电视节目。
汽车:福特发明了汽车,使人们可以更快、更方便地出行。
计算机:图灵发明了计算机,开创了计算机科学的新时代。
网络:伯纳斯-李发明了万维网,使人们可以在全球范围内共享信息。
激光:梅曼发明了激光,使人们可以进行高精度的切割和测量。
塑料:巴克兰德发明了塑料,使人们可以制造出更轻、更坚固的物品。
磁共振成像:丹尼尔森发明了磁共振成像技术,使医生可以更准确地诊断疾病。
太阳能电池:奥斯汀发明了太阳能电池,使人们可以利用太阳能进行发电。
纸巾:哈夫纳发明了纸巾,使人们可以更方便地擦拭面部和手部。
防晒霜:格林发明了防晒霜,使人们可以更好地保护皮肤免受紫外线伤害。
纽扣:沃特斯发明了纽扣,使人们可以更方便地穿衣服。
纸袋:史密斯发明了纸袋,使人们可以更方便地携带物品。
纸巾盒:吉尔曼发明了纸巾盒,使人们可以更方便地存放纸巾。
电子邮件:雷蒙德发明了电子邮件,使人们可以更快、更方便地发送和接收信息。
磁带:艾姆斯发明了磁带,使人们可以更方便地录制和播放音乐。
汽油发动机:奥托发明了汽油发动机,使汽车可以更快、更远地行驶。
水龙头:莫尔斯发明了水龙头,使人们可以更方便地使用自来水。
红绿灯:摩根发明了红绿灯,使交通更加有序和安全。
电子表:汉森发明了电子表,使人们可以更准确地测量时间。
纸张:莫里斯发明了纸张,使人们可以更方便地记录信息。
纸夹:斯普林格发明了纸夹,使人们可以更方便地存放纸张。
纸币:李嘉图发明了纸币,使人们可以更方便地进行交易。
纸牌:法拉第发明了纸牌,使人们可以更方便地进行娱乐。
纸杯:麦克唐纳发明了纸杯,使人们可以更方便地饮用饮料。
纸巾纸:史密斯发明了纸巾纸,使人们可以更方便地擦拭面部和手部。
纸箱:卡顿发明了纸箱,使人们可以更方便地搬运物品。
纸巾盒纸:吉尔曼发明了纸巾盒纸,使人们可以更方便地存放纸巾。
6. 是否能够利用中微子探测预报地震?
伦琴发现X射线的故事比较有名,故事中往往讲X射线能够穿透物体,故刚发现不久就可以用X射线探测打到身体里的子弹,也可以探测身体内的病变。现在也可经常用于安检,探测箱子里有什么东西。
X射线能够成像,能够探测身体内的病变,不仅仅是因为它能够穿透一些物体,更重要的是它能够被一些物体吸收,并且不同物体对它的吸收情况不一样,所以才能根据射线在不同位置的吸收情况检查病人的病情。
若是用X射线来探测地球的内部情况,目前看那是不可能的,因为X射线穿不了多厚的土壤。中微子可以轻松穿透地球,可不可以用它探测地球内部的结构,并预测地震?答案是:不可以。
为什么不可以?原因很简单,中微子几乎不会被吸收。在中微子的眼里,穿透地球上的岩石和穿透海水几乎没有区别,一万个中微子从地球这边穿入,另一边会有一万个中微子穿出来。这种情况下想利用中微子探测地球内部,毫无可能。虽然根据理论,上千光年厚的物体或许能够拦住中微子,这就意味着穿过地球的中微子或许会有一个两个被拦截住,但探测到一个两个中微子被拦截住非常困难。要将中微子的被拦截和地震扯上关系,更是难上加难。
用粒子对大型物体进行内部结构探测,并非没有实际上的可能。2017年,科学家用μ子成像技术首次探测到大金字塔内部存在一个之前未知的巨大空洞,在此之前科学家为了弄清金字塔的内部构造尝试了很多办法均无收获。这项技术引起了轰动,将来或许还能有更大的用武之地。
7. 伦琴读后感?
这个故事在为伦琴教授感到高兴的同时,也为发明放电管的克鲁克斯感到惋惜。但又一想,克鲁克斯发现胶卷无故感光报废,他没有深入研究“为什么感光?”而是去责备胶卷厂家产品低劣。等到伦琴发现后,他才如梦初醒,后悔不已。克鲁克斯之所以没成功是他自己的原因。看来“走运总是有道理的。”
爱默生说过,思维是行动的根本。
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