物理学绪论
物理量
基本物理量
(SI,来自法文的le Système international d'unités是国际单位制的符号。国际单位制,又称SI单位制。)
长度
质量
单位:公斤(kg)
1889:以铂铱合金制成、底面直径为39毫米、高为39毫米的国际千克原器(圆柱体)的质量定义为1千克。目前它保存在法国巴黎的国际计量局里。
热力学温度
时间
物质的量
电流
单位:秒(s)
单位:安培(A)
1946:在真空中相距1米的两根横截面为圆形、粗度可忽略不计的无限长平行直导线,各通上相等的恒定电流,当两根导线之间每米长度所受力为2×10−7牛顿时,各导线上的电流定义为1安培。
发光强度
单位:开尔文(K)
1954:273.16 K定义为水的三相点(0.01 °C)。
单位:摩尔(mol)
1967:物质所含的粒子数量相等于0.012千克碳-12所含的原子数量。
单位:坎德拉(cd)
1979:频率为5.4×1014赫兹的单色光源在特定方向辐射强度为
683分之一W/sr时的发光强度。物理常数定义:当频率为540×1012 Hz的单色辐射的发光效率以单位lm⋅W−1,即cd⋅sr⋅W−1, 或 cd⋅sr⋅kg−1⋅m−2⋅s3,表示时,将其固定数值取为 683 来定义坎德拉,其中千克、米、秒 分别用 h, c和ΔνCs定义。
什么是物理学?
物理学是研究自然界基本规律的科学。
名称
中文
物:物质的结构、性质
理:物质的运动、变化规律。
英文
英文 Physics 来源希腊文,原意为自然
基本规律:物质和运动,或者说,物质世界的组成及其相互作用
物理学是一门实验科学。它的每一个假说、原理和定律都是以实验事实为依据的。
单位:米(m)
导出物理量
定义:由基本量导出的物理量,叫做导出物理量,简称为导出量。物理学各个领域中的其他的量,都可以由这七个基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出。
量纲
定义:量纲(base unit,fundamental unit)又称因次,是表示一个物理量由基本量(base quantity)组成的情况。确定若干个基本量后,每个导出量(derived quantity)都可以表示为基本量的幂的乘积的形式。引入量纲这一概念可以进行量纲分析,这既是物理学的基础,又有着很多重要应用。
表示方法:将一个物理导出量用若干个基本量的幂之积表示出来的表达式,称为该物理量的量纲乘积式或量纲式,亦简称量纲。对于任意一个物理量A,都可以写出下列量纲式:
基本物理量
长度 L
质量 M
温度 Θ
电流 I
时间 T
物质的量 N
发光强度 J
2019:由新的玻尔兹曼常数1.380649×10−23 J⋅K−1, (J = kg⋅m2⋅s−2)、千克、米和秒所定义。物理常数定义:当玻尔兹曼常数k 以单位J⋅K−1,即 kg⋅m2⋅s−2⋅K−1,表示时,将其固定数值取为1.380649×10−23 来定义开尔文,其中千克、米和秒用h, c 和ΔνCs定义。
2019:由新的元电荷e = 1.602176634×10−19 C (C = A⋅s)和秒所定义。物理常数定义:当基本电荷 e,以单位 C,即 A·s,表示时,将其固定数值取为1.602176634×10−19来定义安培,其中秒用ΔνCs定义。
2019:1摩尔包含 6.02214076×1023 个基本实体,这一数字是新的阿伏伽德罗常数。物理常数定义:1 摩尔精确包含 6.02214076×1023个基本实体(elementary entities)。该数即为以单位mol−1表示的阿伏伽德罗常数NA的固定数值,称为阿伏伽德罗数。为一个系统的物质的量,符号 n,是该系统包含的特定基本实体数量的量度。基本实体可以是原子、分子、 离子、电子,其它任意粒子或粒子的特定组合。
1793:从北极至赤道经过巴黎的子午线长度的一千万分之一。
1799:国际米原器的长度。
1960:氪-86原子在2p10和5d5量子能级之间跃迁所发出的电磁波在真空中的波长的1650763.73倍。
1793:最初法文名为grave,定义为在冰点下体积为一立方分米的纯水的重量(质量)。
1983:光在299792458分之一秒内在真空中行进的距离。物理常数定义:当真空中光的速度 c 以 单位 m/s 表示时,将其固定数值取为 299 792 458 来 定义米,其中秒用ΔνCs定义。
2019:由精确的普朗克常数 h = 6.62607015×10−34 J⋅s (J = kg⋅m2⋅s−2)、米和秒所定义。物理常数定义:当普朗克常数 h以 单位 J s,即 kg⋅m2⋅s−1,表示时,将其固定数值取为6.62607015×10−34来定义千克,其中米和秒用 c 和 ΔνCs定义。
中世纪:一天时长的86400分之一
1967:铯-133原子在基态下的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的时间。物理常数定义:当铯的频率ΔνCs,即铯-133原子基态的超精细能级跃迁频率以单位 Hz,即 s−1,表示时,将其固定数值取为9192631770来定义秒。
1956年:1900年1月0日历书时12时算起的回归年时长的31556925.9747分之一
1881:CGS电磁单位制中电流单位的十分之一。CGS电流单位的定义是,在半径为1厘米、长度为1厘米的圆弧上流通,并在圆心产生1奥斯特磁场的电流。
1743:摄氏温标将0 °C和100 °C分别定义为水的熔点和沸点。
1967:水的三相点热力学温度的273.16分之一。
1900:物质的克数等于其分子量时的数量。
1946:整个辐射体在铂凝固温度下的亮度,定义为60新坎德拉每平方厘米。
物理常数:物理常数(physical constant)或称物理常量、物理定数、自然常数,指的是物理学中数值固定不变的数。它与数学常数不同,数学常数指的是固定不变的值,但这值不一定与物理测量有关。
阿伏伽德罗常数NA,值6.02214076×10²³ mol⁻¹
玻尔兹曼常数G,值1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹
普朗克常数h,值6.62607015×10⁻³⁴ J·s
电子电荷e、基本电荷e0,值1.602176634×10⁻¹⁹ C
真空光速c,值299792458 m·s⁻¹
etc
速度v=s/t=m⋅s⁻¹=LT-1
密度ρ=m/V=kg⋅m⁻3=ML-3
加速度a=v/t=m⋅s⁻2=LT-2