1913年，玻爾在盧瑟福核模型的基礎(chǔ)上應(yīng)用了量子化的概念，對(duì)氫譜給出了令人滿意的解釋，使量子論取得了初步勝利。 隨后，經(jīng)過玻爾、索末海森堡、薛定諤、狄拉克等人的開創(chuàng)性工作，終于在1925年至1928年間發(fā)展出了一套完整的量子力學(xué)理論。 原子核和基本粒子 核物理起源于放射性的研究，是一個(gè)新課題出現(xiàn)于19世紀(jì)末。 在此之前，人類對(duì)這個(gè)領(lǐng)域一無所知。 從事這項(xiàng)研究的物理學(xué)家通過制作新制造的簡(jiǎn)單儀器、收集數(shù)據(jù)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、尋找規(guī)律、探索和開辟新領(lǐng)域來進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)和觀察。 1933年以后，原子核物理理論逐漸形成。 固體物理 20世紀(jì)初，固體物理開始滲透到微觀領(lǐng)域，人們開始利用微觀定律來計(jì)算實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果。 量子力學(xué)首先應(yīng)用于簡(jiǎn)諧振子和簡(jiǎn)單原子并證明了它的正確性。 二是在化學(xué)鍵問題上取得成果。 20年代以后，固體物理學(xué)作為一門學(xué)科在物理學(xué)領(lǐng)域誕生。 物理學(xué)與技術(shù) 物理學(xué)的發(fā)展為新技術(shù)提供了基礎(chǔ)近代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)，相反的關(guān)系也存在。 如果沒有使用電子技術(shù)的各種機(jī)器，今天的物理學(xué)乃至整個(gè)科學(xué)研究可能不會(huì)存在哪怕一天。 建造超高能物理不可或缺的巨型加速器，必須調(diào)動(dòng)最先進(jìn)的精密機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)。
與此同時(shí)，由于技術(shù)進(jìn)步的不斷要求，作為這些技術(shù)基礎(chǔ)的物理研究也日益增多。 可以說，沒有上述條件，就不可能有今天大規(guī)模、多方面的物理研究。 現(xiàn)代物理學(xué)的科學(xué)制度化和基礎(chǔ)工程學(xué)科化的趨勢(shì)當(dāng)然是由圍繞科學(xué)的新的社會(huì)條件的出現(xiàn)而形成和推動(dòng)的。 物理學(xué)的地理擴(kuò)張 物理學(xué)的變化也伴隨著物理學(xué)的地理擴(kuò)張。 俄羅斯（蘇聯(lián)）、美國(guó)、日本、中國(guó)、歐洲、亞洲和非洲物理學(xué)的地理擴(kuò)張必將進(jìn)一步擴(kuò)大尖端物理學(xué)研究的開展。 因此，沒有理由認(rèn)為這些國(guó)家未來不會(huì)產(chǎn)生真正的物理學(xué)。 學(xué)習(xí)研究。 研究技術(shù)化可以將這一趨勢(shì)與物理學(xué)支持的各種新技術(shù)所擁有的可能性結(jié)合起來，并將其視為社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志。 現(xiàn)代物理學(xué)的序幕 電子發(fā)現(xiàn)的背景： 電子的發(fā)現(xiàn)源于對(duì)陰極射線的研究。 陰極射線是低壓氣體放電過程中的一種特殊現(xiàn)象。 這一觀點(diǎn)得到了赫茲等人的支持，而支持以太理論的人大多是德國(guó)人。 英國(guó)物理學(xué)家克魯克斯和舒斯特爾根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)和解釋都認(rèn)為陰極射線是由粒子組成的。 德國(guó)學(xué)派主張以太論，英國(guó)學(xué)派主張帶電粒子論。 J． J． 湯姆森對(duì)電子研究的定性研究：JJ湯姆森還改進(jìn)了赫茲的靜電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。 他進(jìn)一步提高真空度并降低極間電壓以防止氣體電離，最終實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的靜電偏轉(zhuǎn)。
定量研究：一種方法是利用靜電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)管，在管的兩側(cè)各增加一個(gè)通電線圈，產(chǎn)生垂直于電場(chǎng)方向的磁場(chǎng)，然后計(jì)算荷質(zhì)比e/分別基于電場(chǎng)和磁場(chǎng)引起的偏轉(zhuǎn)的陰極射線。 m、另一種方法是測(cè)量陰極溫升。 由于陰極射線撞擊陰極，陰極的溫度會(huì)升高。 JJ 將熱電偶連接到陰極并測(cè)量其溫度變化。 兩種不同方法獲得的結(jié)果相似。 X射線的研究 1895年，德國(guó)維爾茨堡大學(xué)倫琴教授通過陰極射線研究發(fā)現(xiàn)了X射線。 第三，放射性的發(fā)現(xiàn)。 對(duì)陰極射線的研究導(dǎo)致了放射性物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)。 1896年5月18日，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性。 貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性雖然沒有倫琴發(fā)現(xiàn)X射線那么轟動(dòng)，但其意義卻深遠(yuǎn)得多。 由于這是人類第一次接觸核現(xiàn)象，為后來居里夫婦、盧瑟福等人開展放射性研究開辟了道路。 第三章相對(duì)論的建立 相對(duì)論的研究起源于對(duì)“以太漂移”的探索和對(duì)光行差的觀察。 1678年，惠更斯將光振動(dòng)與聲振動(dòng)進(jìn)行比較，并將其視為以太中的彈性脈沖。 但后來，隨著光的粒子論占上風(fēng)，以太論被壓制，牛頓認(rèn)為不需要以太，主張遠(yuǎn)距離作用。 1800年后，由于波動(dòng)理論成功解釋了干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象，以太理論重新出現(xiàn)。 根據(jù)波動(dòng)論的支持者的說法，光既然是一種波，那么它就必須有一個(gè)載體，那就是以太。
他們將以太視為一種無所不在、絕對(duì)靜態(tài)、極其稀薄的剛性“物質(zhì)”。 機(jī)械波的波動(dòng)方程和電磁波的波動(dòng)方程。 機(jī)械振動(dòng)只有在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)才會(huì)形成機(jī)械波。 將牛頓定律和胡克定律應(yīng)用在彈性介質(zhì)中，可以建立機(jī)械波的波動(dòng)方程。 機(jī)械波的波動(dòng)方程和波速的性質(zhì)是否也適用于電磁波（包括光波）？ 電磁波具有與機(jī)械波類似的波動(dòng)方程。 那么，電磁波的波動(dòng)方程是相對(duì)于什么樣的參考系建立的呢？ 真空中的速度相對(duì)于多少？ 參考系統(tǒng)？ 1861年，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋根據(jù)前人的實(shí)驗(yàn)規(guī)則，推導(dǎo)出真空中電磁波的波動(dòng)方程。 邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)的波動(dòng)理論假設(shè)真空中充滿了以太，光相對(duì)于以太以速度C傳播。 地球上的觀察者測(cè)量到的真空中的光速值是多少？ 如果認(rèn)為地球運(yùn)動(dòng)時(shí)以太根本不受驅(qū)動(dòng)，那么在地球上測(cè)得的真空光速應(yīng)該是光相對(duì)于以太的速度與地球相對(duì)于以太的速度之間的矢量差。 為了能夠證明光相對(duì)于地球的傳播速度與C不同，邁克·埃爾森設(shè)計(jì)了一個(gè)非常巧妙的實(shí)驗(yàn)。 在邁克爾遜最初的裝置中，利用地球的公轉(zhuǎn)速度可以獲得0.04的條紋。 這是一個(gè)非常小的影響，但他的儀器只觀察到0.02條紋的變化。 即使進(jìn)一步改進(jìn)近代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)，也沒有觀察到結(jié)果。 條紋的運(yùn)動(dòng)。 洛倫茲等人的貢獻(xiàn)是由菲茨杰拉德于1889年做出的。洛倫茲于1892年獨(dú)立提出了著名的洛倫茲-菲茨杰拉德收縮假說。
他們都承認(rèn)以太的存在。 一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的物體靜止在以太中，當(dāng)它相對(duì)于以太速度V沿長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)縮短為愛因斯坦和狹義相對(duì)論，將相對(duì)論原理應(yīng)用到電磁理論中。 如果麥克斯韋電磁場(chǎng)方程被認(rèn)為是正確的（真空中光速的通用常數(shù)C出現(xiàn)在方程中）。 那么必須承認(rèn)，真空中的光速C對(duì)于所有慣性系統(tǒng)都是相同的，與波源的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。 然而，這并不等同于牛頓力學(xué)。 在牛頓力學(xué)中，速度總是相對(duì)于某個(gè)參考系而言的，動(dòng)力學(xué)方程中不允許出現(xiàn)通用速度。 在廣義相對(duì)論建立和狹義相對(duì)論建立之后，愛因斯坦并沒有停下腳步。 他認(rèn)為狹義相對(duì)論中還有許多未解決的問題。 例如：為什么慣性質(zhì)量會(huì)隨著能量的變化而變化？ 為什么在引力場(chǎng)中下落的所有物體都具有相同的加速度？ 1916年，愛因斯坦發(fā)表了《廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)》，全面總結(jié)了廣義相對(duì)論的研究。 論文中，愛因斯坦證明了牛頓理論可以作為相對(duì)論引力理論的一級(jí)近似，小組給出了譜線紅移、光的彎曲、行星軌道近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)等理論預(yù)測(cè)。 第四章黑體輻射量子力學(xué)研究的進(jìn)展 1859年，基爾霍夫的熱輻射發(fā)射功率e(v,T)與吸收功率a(v,T)之比等于且等于該溫度下的黑體對(duì)。 相同波長(zhǎng)的輻射； 1879年，斯捷潘通過實(shí)驗(yàn)得出黑體輻射總能量與黑體溫度的四次方成正比； 1893年，維恩的經(jīng)驗(yàn)公式； 1900年，-Jeans公式； 為了解決上述困難，普朗克采用插值法將適合短波的維恩公式和適合長(zhǎng)波的瑞利-詹斯公式聯(lián)系起來。
普朗克與統(tǒng)一思想的浪潮 普朗克在量子理論的研究工作上猶豫不決、猶豫不決的主要原因是物理學(xué)的統(tǒng)一性問題，即如何解釋量子理論。 玻爾理論的形成于1913年在《原子結(jié)構(gòu)與分子結(jié)構(gòu)》中提出了兩個(gè)基本假設(shè)：靜止態(tài)和過渡態(tài)； 1914年，和G. Hertz利用能量分離的指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)了電子與原子之間的碰撞實(shí)驗(yàn)。 他們利用慢速電子與稀薄汞蒸氣的碰撞方法來測(cè)定銀原子的激發(fā)電勢(shì)或電離電勢(shì)。 這證明原子只能處于某些離散的能態(tài)。 這突破了經(jīng)典物理學(xué)“自然無跳躍”能量連續(xù)性的觀點(diǎn)。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)成為玻爾原子理論的重要證據(jù)之一。 1918年，為了解釋譜線強(qiáng)度這個(gè)當(dāng)時(shí)原子理論無法解決的問題，玻爾提出了對(duì)應(yīng)關(guān)系來協(xié)調(diào)經(jīng)典物理理論和微觀量子理論之間的關(guān)系。 原則。 1924年泡利建立量子力學(xué)，提出不相容原理。 這一原理促使烏倫貝克和高斯密特于1925年提出了電子自旋的想法。結(jié)果，光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)、反常塞曼效應(yīng)和斯特恩-格拉赫實(shí)驗(yàn)等至今未能解釋的難題時(shí)間長(zhǎng)了就可以輕松解決。 同年，海森堡創(chuàng)立了矩陣力學(xué)，將量子理論推向了一個(gè)新的水平。 1923年，德布羅意提出了物質(zhì)波假說，促使薛定諤在1926年以波動(dòng)方程的形式建立了新的量子理論。很快薛定諤證明了這兩種量子理論是完全等價(jià)的，只是形式不同。 1928年，狄拉克提出了電子的相對(duì)論運(yùn)動(dòng)方程——狄拉克方程，奠定了相對(duì)論量子力學(xué)的基礎(chǔ)。
