Bài giảng Lịch sử Vật lý: Lịch sử Vật lý thời kỳ thịnh vượng của chủ nghĩa tư bản (CNTB) - Lê Thị Cẩm Tú
CẤU TRÚC
Hoàn cảnh lịch sử
Cơ học nửa đầu thế kỉ XIX
Bước phát triển mới của quang học sóng
Những bước đầu của điện động lực
Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng
Kết luận
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Lịch sử Vật lý: Lịch sử Vật lý thời kỳ thịnh vượng của chủ nghĩa tư bản (CNTB) - Lê Thị Cẩm Tú", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Lịch sử Vật lý: Lịch sử Vật lý thời kỳ thịnh vượng của chủ nghĩa tư bản (CNTB) - Lê Thị Cẩm Tú
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ KHOA VẬT LÝ Học phần: Lịch sử Vật lý Lịch sử Vật lý thời kỳ thịnh vượng của chủ nghĩa tư bản (CNTB) Giảng viên hướng dẫn: Cô Lê Thị Cẩm Tú Danh sách nhóm Nguyễn Thị Thúy Hoanh Nguyễn Thị Toán Ngô Thị Kiều Trang Trần Thị Huyền Trang Đoàn Thị Ngọc Triều Hoàn cảnh lịch sử Cơ học nửa đầu thế kỉ XIX Bước phát triển mới của quang học sóng Những bước đầu của điện động lực CẤU TRÚC Thành tựu Kết luận Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng I- HOÀN CẢNH LỊCH SỬ XÃ HỘI Trong nửa đầu thế kỉ XIX Hà Lan, Anh, Pháp trở thành những nước TBCN phát triển nhất ở châu Âu Chế độ phong kiến lần lượt bị đánh đổ tại nhiều nước ở châu Âu I- HOÀN CẢNH LỊCH SỬ Nền sản xuất châu Âu chuyển nhanh từ công trường thủ công sang phương thức sản xuất bằng máy. Máy hơi nước đã được phát minh ở thế kỷ XVIII bởi James Watt đã được cải tiến trở thành máy phát động dùng phổ biến trong các nhà máy. Ở thời kì thịnh vượng của CNTB nền kinh tế châu Âu phát triển mạnh và đạt đến trình độ của một nền đại công nghiệp KINH TẾ I- HOÀN CẢNH LỊCH SỬ Năm 1807 chiếc tàu thủy chạy bằng hơi nước đầu tiên xuất hiện ở Mỹ được chế tạo bởi Robert Fulton, đưa 40 hành khách du ngoạn khứ hồi từ New York tới Albany. KINH TẾ I- HOÀN CẢNH LỊCH SỬ Năm 1825, đường rây xe lửa đầu tiên ( được thiết kế bởi Goerge Stephenson) được xây dựng ở Anh và sau một thời gian ngắn thì phát triển mạnh mẽ ở châu Âu và châu Mĩ. KINH TẾ I- HOÀN CẢNH LỊCH SỬ Các ngành luyện kim, mỏ, hóa chất, chế biến kim loại phát triển mạnh. Sau khi phát minh ra dòng điện, điện được áp dụng trong kĩ thuật làm nảy sinh ngành điện kỹ thuật. Sau phát minh của Ơcxtet về mối quan hệ giữa dòng điện và từ trường - tác dụng điện từ của dòng điện làm phát sinh ngành điện báo. KINH TẾ I- HOÀN CẢNH LỊCH SỬ KHOA HỌC – GIÁO DỤC Giai cấp tư sản hiểu rõ vai trò của khoa học đối với sản xuất do đó tích cực thúc đẩy sự phát triển của khoa học và giáo dục bằng nhiều biện pháp tổ chức và tài chính nền khoa học – giáo dục châu Âu phát triển mạnh . Cụ thể: Một mạng lưới các trường kĩ thuật được thành lập, đào tạo các kĩ sư và kĩ thuật viên. Các loại hội khoa học – kĩ thuật được chính phủ tài trợ để hoạt động. I- HOÀN CẢNH LỊCH SỬ KHOA HỌC – GIÁO DỤC Ở Anh đã thành lập “Viện Hoàng Gia” phổ biến tri thức khoa học và vận dụng khoa học vào đời sống và “Hội Anh quốc hỗ trợ tiến bộ khoa học” nhằm tài trợ và khuyến khích các nghiên cứu về khoa học tự nhiên . Ở Pháp, “Viện Pháp quốc” được thành lập, có nội quy tổ chức dân chủ và hướng mạnh vào các ngành khoa học toán – lí. Ngành giáo dục được tổ chức lại, nhà trường tách khỏi quyền lực của giáo hội, các môn khoa học tự nhiên và kĩ thuật chiếm vị trí quan trọng trong chương trình. I- HOÀN CẢNH LỊCH SỬ TƯ TƯỞNG Tư tưởng chống tôn giáo Lòng tin vào k hả năng nhận thức thế giới của con người Tư tưởng vô thần Lòng tin vào trí tuệ con người Tư tưởng tiên tiến của các nhà khai sáng và các nhà duy vật Pháp Những t ư tưởng này đã ảnh hưởng sâu sắc đến sự phát triển của vật lý học và khoa học tự nhiên nói chung. I- HOÀN CẢNH LỊCH SỬ Nhận xét: Hoàn cảnh xã hội, kinh tế, khoa học – giáo dục và tư tưởng lúc bấy giờ rất thuận lợi cho sự phát triển của vật lý học và khoa học nói chung Vật lý học thời kỳ này đã đạt được nhiều bước tiến quan trọng với các phát minh của các nhà khoa học. Mặc dù vật lý học nửa đầu thế kỉ XIX có những xu hướng phát triển trái ngược nhau nhưng xu hướng duy vật là mạnh nhất. II- CƠ HỌC NỬA ĐẦU THẾ KỈ XIX Ngành cơ học lý thuyết (được nảy sinh vào thế kỉ XVIII từ những công trình của Ơle, Lagrănggiơ và các nhà cơ học khác) sang thế kỉ XIX đã tách khỏi vật lý học và phát triển một cách độc lập. Sự phát triển của cơ học lý thuyết cũng ảnh hưởng quan trọng đến vật lí học. Cơ học t rong thời kì này có nhiều nhà khoa học với các thành tựu, phát minh của họ đó là: II- CƠ HỌC NỬA ĐẦU THẾ KỈ XIX Năm 1803, Louis Poinsot (Poăng xô) (1777–1859 ) nhà toán học và vật lý học người Pháp đưa ra khái niệm ngẫu lực . Ông đã nghiên cứu: Tính chất của ngẫu lực Phép tổng hợp các lực tác động lên một vật Điều kiện tổng quát của sự cân bằng II- CƠ HỌC NỬA ĐẦU THẾ KỈ XIX Năm 1829, Jean-Victor Poncelet (Pông xơ lê) (1788 – 1867), nhà toán học người Pháp đã đưa vào cơ học khái niệm công . Năm 1835, Gustave de Coriolis (1792 – 1843) (Côriôlit) nhà toán học, kiêm vật lí học người Pháp đã phát minh ra gia tốc của các vật nằm trong một hệ quay, gọi là gia tốc Côriôlit và lực quán tính ứng với gia tốc này là lực Côriôlit. II- CƠ HỌC NỬA ĐẦU THẾ KỈ XIX Carl Friedrich Gauss (1777 – 1855) là một nhà toán học và nhà khoa học người Đức. Ông đã tìm ra phương pháp bình phương tối thiểu đóng vai trò quan trọng trong lý thuyết sai số và việc xử lý các số liệu thí nghiệm . Năm 1834, William Rowan Hamilton đã công bố công trình: “Về một phương pháp tổng quát trong động lực học, nhờ đó mà việc nghiên cứu chuyển động của mọi hệ điểm hút nhau và đẩy nhau được quy về việc tìm ra và tính đạo hàm của hàm đặc trưng”. II- CƠ HỌC NỬA ĐẦU THẾ KỈ XIX William Rowan Hamilton (1805 – 1865) s inh ra tại Dublin, Ireland . Từ nhỏ ông đã thể hiện là người có trí tuệ siêu phàm: K hi mới 5 tuổi, ông đã có thể nói thông thạo tiếng Latin, Hy Lạp và Do Thái . Vào năm 13 tuổi, ông có thể nói được 13 thứ tiếng khác nhau, bao gồm tiếng Phạn, Ba Tư, Ý, Ả Rập, Syria, tiếng địa phương Ấn Độ Ở tuổi 15, Hamilton đã phát hiện ra các lỗi trong khi nghiên cứu về công trình của nhà toán học nổi tiếng người Pháp Pierre Simon . Rowan Hamilton có nhiều đóng góp trong việc phát triển lý thuyết về động lực học . II- CƠ HỌC NỬA ĐẦU THẾ KỈ XIX Hamilton đề nghị một phương pháp trong đó để xác định chuyển động đối với mọi hệ chỉ cần giải một phương trình đặc trưng. Phương trình này được xác định bởi tích phân: Trong đó: là hoạt lực toàn phần Sau đó, ông lại thay hàm đặc trưng V bằng hàm chính S xác định bởi phương trình Trong đó: là hàm Hamilton Hamilton cũng xây dựng được hệ các phương trình chính tắc: II- CƠ HỌC NỬA ĐẦU THẾ KỈ XIX Phương pháp của Hamilton sau này được Giacôbi (1804 – 1851) phát triển thêm. Đến TK XX, lý thuyết Hamilton – Giacôbi được áp dụng rộng rãi để giải các bài toán vật lý nguyên tử. Toán tử Hamilton là toán tử cơ bản của cơ học lượng tử. Sự tương tự quang – cơ mà Hamilton đề xuất cũng giữ vai trò quan trọng trong việc xây dựng cơ học sóng của Srôđingơ. II- CƠ HỌC NỬA ĐẦU THẾ KỈ XIX Kết luận: Như vậy, cơ học nửa đầu TK XIX chủ yếu là cơ học lý thuyết. Đó là sự kế thữa những thành tựu cơ học của TK XVIII và là bước đệm cho sự phát triển của cơ học sau này. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG TK XVIII Thành tựu nghiên cứu quang học rất nghèo nàn. Thuyết ánh sáng chưa đủ sức giải thích hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa ánh sáng. thuyết hạt ánh sáng chiếm ưu thế hơn thuyết sóng a TK XIX Hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ và phân cực ánh sáng được nghiên cứu tỉ mỉ làm hồi sinh những tư tưởng của quang học sóng. Quang học sóng được xây dựng từng bước và đấu tranh chống lại quang học hạt. Có nhiều nghiên cứu quang học của các nhà khoa học tiêu biểu như Iâng, Phrexnen, Phraohôphơ. 01 02 03 Những nghiên cứu quang học của Yâng. Những nghiên cứu quang học của Phrexnen. Những nghiên cứu quang học của Phraohôphơ . III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG Thomas Young (Iâng) (1773 – 1829 ) là nhà bác học người Anh. Ông là một t hần đồng và rất đa tài : Ông là người có trí tuệ phát triển đặc biệt, lên hai tuổi đã biết đọc, lên 14 tuổi đã nắm vững 10 ngoại ngữ . Những nghiên cứu quang học của Iâng Ông đã có nhiều đóng góp khoa học quý báu trong nhiều lĩnh vực như thị giác, ánh sáng, cơ học vật rắn, năng lượng, sinh lý học, ngôn ngữ học, sự hòa âm và Ai Cập học. Ông đã có nhiều công trình nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khoa học: cơ học, âm học, quang học, nhiệt học, thiên văn, hàng hải, y học, thực vật học, động vật học . Ông cũng là một nhạc công giỏi và là diễn viên xiếc. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG Những nghiên cứu quang học của Iâng Quan điểm khoa học của ông khác với quan điểm của những người đương thời, ông chống lại thuyết "chất nhiệt" và coi nhiệt là chuyển động của các hạt vật chất. Nhiệt học Thuyết chất nhiệt Một lý thuyết cổ, được bảo vệ bởi Antoine Lavoisier, Thuyết này c ho rằng nhiệt là một dịch thể đặc biệt (không màu sắc, không khối lượng), gọi là chất nhiệt, chảy từ vật này sang vật khác. Một vật càng chứa nhiều chất nhiệt thì nó càng nóng. Thuyết này sai ở chỗ chất nhiệt không thể đồng nhất với một đại lượng vật lý được bảo toàn. Về sau, nhiệt động học đã làm rõ nghĩa cho khái niệm nhiệt lượng trao đổi. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG Những nghiên cứu quang học của Iâng Năm 1799, ông đã tham gia vào vũ đài chống lại thuyết hạt (ánh sáng), ông chỉ trích thuyết hạt ánh sáng và nêu ra rằng thuyết hạt không giải thích được hiện tượng ở mặt phân giới giữa hai môi trường. Vì tại sao cùng là hạt ánh sáng mà hạt này thì phản xạ, hạt kia lại xuyên qua mặt phân giới? Quang học III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG Ông coi ánh sáng là chuyển động dao động của các hạt ete . Dựa trên những giả thuyết đó, ông cho rằng hiện tượng giao thoa ánh sáng cũng là một hiện tượng tương tự như hiện tượng giao thoa các sóng trên mặt nước. Những nghiên cứu quang học của Iâng Quang học Thuật ngữ "giao thoa" được Iâng dùng lần đầu tiên trong khoa học. Tiếp theo đó, ông đã nêu ra nội dung của nguyên lý chồng chất sóng . III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG Những nghiên cứu quang học của Iâng Quang học Năm 1802, dựa trên nguyên lý chồng chất sóng, ông đã tìm ra một định luật "đơn giản và tổng quát" của hiện tượng giao thoa . Ông đã khẳng định định luật đó bằng thực nghiệm với giao thoa của hai sóng phát ra từ hai lỗ nhỏ rất gần nhau, sau này được thay bằng hai khe hẹp (khe Iâng).Thí nghiệm này đã trở thành kinh điển và được mô tả trong các sách giáo khoa. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG Những nghiên cứu quang học của Iâng III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG Những nghiên cứu quang học của Iâng Lý thuyết của Iâng mặc dù đã giải thích được hiện tượng giao thoa ánh sáng, nhưng đã không được mọi người chú ý. Nó bị các nhà khoa học công kích nặng nề, nhất là từ khi Malus (1775 - 1812) tìm ra sự phân cực ánh sáng vào năm 1808. Các nhà khoa học khác phản đối III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG Những nghiên cứu quang học của Iâng Ông công nhận sự bất lực của thuyết sóng ánh sáng trong việc giải thích hiện tượng phân cực. Bởi vì thuyết sóng ánh sáng dựa trên quan niệm về sự truyền sóng trong một môi trường ete đàn hồi, sóng đó phải là sóng dọc. Mà nếu ánh sáng là sóng dọc thì không thể giải thích được sự phân cực ánh sáng . III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG Những nghiên cứu quang học của Iâng III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 2. Những nghiên cứu quang học của Phrexnen Augustin Jean Fresnel (1788 – 1827) là một nhà vật lý học người Pháp. Ban đầu, việc học hành của ông khá chậm chạp, thậm chí đến năm 8 tuổi ông vẫn không biết đọc. Năm 13 tuổi, ông vào trường Ecole Centrale ở Caen, và năm 16 tuổi vào Ecole Polytechnique . Do phục vụ dưới vương triều Bourbon, ông bị mất chức khi Napoleon trở lại nắm quyền vào năm 1814. Khi chế độ quân chủ được thiết lập trở lại ở nước Pháp, ông được nhận vào làm kỹ sư ở Paris, là nơi mà ông đã dành phần lớn cuộc đời ở đó. Fresnel mất vì bệnh lao tại Ville-d’Avray, gần Paris. Ông được hội khoa học hoàng gia London trao tặng huy chương Rumford Medal trong khi đang bị bệnh. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 2. Những nghiên cứu quang học của Phrexnen Những nghiên cứu về quang học của ông bắt đầu từ năm 1814 và tiếp tục đến khi ông qua đời . Ông tham gia vào nhiều nghiên cứu : Nghiên cứu hiện tượng nhiễu xạ theo thuyết sóng. Tiếp tục nghiên cứu vành tròn Niuton, nhiễu xạ do các dây nhỏ Đưa ra nguyên lí độc lập với Iâng và nhiều công trình đồ sộ. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 2. Những nghiên cứu quang học của Phrexnen Ông là người được biết đến nhiều nhất với phát minh về thấu kính Fresnel khi được bổ nhiệm phụ trách về hải đăng (1819) . Thấu kính của ông ban đầu được ứng dụng cho đèn hải đăng , ngày nay thì xuất hiện trong rất nhiều các thiết bị. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 2. Những nghiên cứu quang học của Phrexnen Để nghiên cứu giao thoa ánh sáng, ông đã dùng những tia sáng phản xạ trên hai gương phẳng đặt lệch nhau một góc gần bằng 180 0 . Đó là phương pháp “gương Phrexnen” đã trở thành kinh điển và được mô tả trong sách giáo khoa. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 2. Những nghiên cứu quang học của Phrexnen - Nguyên lý Huyg h ens được sử dụng để giải thích định tính hiện tượng nhiễu xạ, tức là giải thích được hiện tượng lệch phương truyền của tia sáng. - Nguyên lý Fresnel bổ sung thêm phần biên độ và pha của nguồn sáng thứ cấp, tức là bổ sung thêm phần định lượng. Phrexnen đã phục hồi lại nguyên lí Huyghenx ơ khi đó đã bị lãng quên III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 2. Những nghiên cứu quang học của Phrexnen Nguyên lí Huyghenxơ đã bổ sung thêm như vậy được gọi là nguyên lí Huyghenxơ – Phrexnen. Từ một nguyên lí hình học, nó đã trở thành một nguyên lí vật lí nhằm giải thích bản chất của ánh sáng. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 2. Những nghiên cứu quang học của Phrexnen Các nhà khoa học không ủng hộ ông, cho rằng nghiên cứu của ông chỉ có ý nghĩa về mặt toán học. Khó khăn vẫn là giải thích sự phân cực, ông cho rằng phải coi ánh sáng là sóng ngang nhưng gặp khó khăn trong sự chuyển động của ete. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 2. Những nghiên cứu quang học của Phrexnen Từ năm 1816, Phrexnenxơ đã nghĩ rằng muốn giải thích sự phân cực, phải điều chỉnh lại thuyết sóng, và có lẽ phải coi sóng ánh sáng là sóng ngang. Cuối cùng ông đưa ra quan niệm: “mỗi phân tử vật chất phát sáng đều phát ra những sóng ngang phân cực thẳng, tức là chỉ dao động theo một phẳng chứa phương truyền sóng”. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 2. Những nghiên cứu quang học của Phrexnen Phrexnen giải thích thành công sự phân cực ánh sáng và xây dựng lý thuyết về sự truyền ánh sáng trong các tinh thể lưỡng chiết. Ông còn gởi nhiều công trình nghiên cứu mà có thể tổng hợp thành quang học sóng cổ điển. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 2. Những nghiên cứu quang học của Phrexnen Năm 1832 Haminton dựa vào lí thuyết của Phrexnen tính ra được một hiện tượng tinh tế trong các tinh thể lưỡng trục, đó là sự khúc xạ hình nón. Đó là một thắng lợi xuất sắc của thuyết sóng. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 2. Những nghiên cứu quang học của Phrexnen Năm 1849, Phuco dùng phương pháp gương quay để đo vận tốc ánh sáng trong nước và trong không khí. Đây là thắng lợi then chốt của thuyết sóng. Tuy nhiên, sự kì lạ của một số tính chất của ête vẫn là một câu hỏi lớn của giới khoa học. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 3. Những nghiên cứu quang học của Phraohôphơ Joseph von Fraunhofer (Phraohôphơ) ( 1787– 1826), là một nhà vật lý người Đức. Với óc thông minh và tính cần cù, ông đã nhanh chóng trở thành một thợ giỏi, rồi tự mình sáng lập và điều khiển một hãng chế tạo quang cụ nổi tiếng trên thế giới, chuyên chế tạo những quang cụ loại hảo hạng, tiếp tục nghiên cứu và trở thành giáo sư, viện sĩ. Ông qua đời năm 1826 ở tuổi 39 do nhiễm độc hơi hoá học từ kim loại nặng trong quá trình làm kính Các công thức làm kính đáng giá nhất của Fraunhofer được cho rằng cũng ra đi cùng cái chết của ông. Năm 12 tuổi, ông đã mồ côi cha mẹ, 14 tuổi còn thất học và suýt chết trọng một tai nạn đổ nhà, sau đó ông được nuôi cho học nghề làm kính. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 3. Những nghiên cứu quang học của Phraohôphơ Năm 1802, Valaxtôn quan sát thấy có bảy vạch đen trong phổ Mặt Trời. Ông cho đó là những giới hạn của các vùng màu sắc trên quang phổ, và không nghiên cứu thêm nữa. Những vạch đó có vị trí cố định trên quang phổ, Phraohopho thấy rằng đó là những mốc tự nhiên rất thuận tiện trong quang phổ và quyết định nghiên cứu kĩ hiện tượng này. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 3. Những nghiên cứu quang học của Phraohôphơ Trong các năm 1814 – 1815, ông phát hiện thêm nhiều vạch mới, xác định vị trí chính xác của gần 600 vạch bằng những bước sóng tương ứng và dùng các chữ cái để gọi tên các vạch quan trọng nhất. Từ đó trong vật lý xuất hiện thực ngữ “những vạch Phraohopho”. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 3. Những nghiên cứu quang học của Phraohôphơ Để đo bước sóng của các vạch đen, Phraohôphơ nghiên cứu sự nhiễu xạ trong các tia song song, bằng cách hướng một tia song song vào ống ngắm và đặt trước vật kính của ống ngắm một màn chắn có một khe hẹp. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 3. Những nghiên cứu quang học của Phraohôphơ Sau đó, ông đã chế tạo ra cách tử nhiễu xạ bằng cách lấy một tấm thủy tinh và dùng kim cương khía trên nó những đường kẻ rất mảnh. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 3. Những nghiên cứu quang học của Phraohôphơ Cách tử nhiễu xạ cho một hình ảnh đơn giản, dễ tính toán, nhờ đó mà ông đã tính được bước sóng của các vạch đen. III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG 3. Những nghiên cứu quang học của Phraohôphơ Cách tử nhiễu xạ về sau được tiếp tục cải tiến và trở thành một công cụ quang học quan trọng. Những công trình của Phraohopho là một đóng góp quan trọng vào sự phát triển quang phổ học . III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA QUANG HỌC SÓNG Phải có sự bổ sung 2 vấn đề mới hiểu rõ được bản chất của sóng. Ngày nay, khoa học chứng minh: ánh sáng lưỡng tính sóng – hạt. Tùy theo hiện tượng mà nó thể hiện bản chất sóng hoặc hạt . 01 02 03 Bản chất sóng – hạt gây nhiều tranh cãi cho các nhà khoa học trong hàng thế kỉ. 02 Kết luận IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC Sự phát minh ra dòng điện Trong nửa đầu thế kỉ XIX, sự phát minh ra dòng điện đã đánh dấu một bước ngoặc có tính cách mạng trong điện học và từ học. Nhiều bác sĩ y khoa nghiên cứu các hiện tượng tĩnh điện nhằm tìm ra tác dụng của điện đối với cơ thể sống và dùng điện để chữa bệnh . Ganvani (1737-1798) là một bác sĩ y khoa, giáo sư đại học, cũng lãnh đạo một phòng thí nghiệm tĩnh điện với mục đích đó. IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC Sự phát minh ra dòng điện Một hôm ông mổ đùi ếch để chuẩn bị làm thí nghiệm. các phụ tá của ông nhận xét rằng đùi ếch bị co giật mạnh mẽ. Đích thân ông đã kiểm tra lại và làm thí nghiệm nhiều lần. ông cảm thấy có điều gì đó mới mẻ, đưa con ếch đã mổ vào trong phòng đóng kín cửa lại, đặt con ếch lên một tấm sắt và kẹp các móc đồng vào đó. Ông kết luận : chiệc đùi ếch mang “ điện động vật”. Phát minh của ông công bố năm 1791, và được các nhà vật lý học rất chú ý. Phát minh của Ganvani: IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC Sự phát minh ra dòng điện Phát minh của Vônta: Voltta (1745- 1827) là nhà vật lý học, giáo sư đại học, đã có một số phát minh về điện học và từ 1792 bắt đầu nghiên cứu “điện động vật” một cách tích cực. Ông kết luận rằng nguồn điện ở đây không phải là cơ thể ếch mà là sự tiếp xúc của hai thứ kim loại khác nhau. Tên loại điện này là “ điện kim loại”. Ganvani chống trả lại giả thuyết của vonta nhưng trình độ khoa học lúc bấy giờ chưa cho phép lý thuyết “ điện động vật “ phát triển được. Ngược lại, volta loại trừ yếu tố động vật trong thí nghiệm và chứng minh rằng sự tiếp xúc giữa các kim loại khác làm cho chúng tích điện. IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC Sự phát minh ra dòng điện Cột vonta đầu tiên gồm vài chục tấm bạc và kẽm hoặc động và thiếc chồng khít lên nhau, xem kẽ giữa chúng là tấm bìa cứng tẩm nước muối Phát minh của Vônta: Tên gọi pin của việt nam xuất phát từ tiếng pháp “ pile de Volta”. IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC 2. Sự ra đời của điện động lực học Các nhà khoa học đầu thế kỉ XIX chịu ảnh hưởng rất lớn những tư tưởng triết học của Selinh. Selinh cho rằng các hiện tượng điện, từ và hóa học đều là thống nhất và có cùng nguyên nhân chung. Một số nhà khoa học và nghiên cứu của họ trong giai đoạn này là: Ocxtet (1777- 1851) được phong danh hiệu tiến sĩ triết học năm 22 tuổi, sau đó là giáo sư trương đại học Copenhaghen. Ông hâm mộ triết học Selinh và suy nghĩ nhiều về mối quan hệ giữa nhiệt, ánh sáng và điện từ. Năm 1819 ông tìm ra tác dụng từ của dòng điện (tác dụng của dòng điện lên kim nam châm). Ông rút ra kết luận : “ xung điện chắc hẳn không chỉ giới hạn trong dây dẫn, mà còn có phạm vi hoạt động khá rộng xung quanh dây dẫn”. Như vậy ông đã phát hiện được từ trường xung quanh dây dẫn. IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC 2. Sự ra đời của điện động lực học Ampe ( 1775- 1843) rất quan tâm đến thí nghiệm của Ocxtet, lúc bấy giờ ông đã là một nhà bác học nổi tiếng chống thuyết chất nhiệt và ủng hộ thuyết sóng ánh sáng. Ngay sau khi nghe thông báo về thí nghiệm ocxtet, ông đã khẩn trương làm thí nghiệm và liên tục thông báo kết quả thí nghiệm . Ông cho rằng trong thiên nhiên không có “chất từ”. có thể quy mọi hiện tượng từ về các tương tác điện động lực học. Ông đã đưa ra hai khía niệm cơ bản của điện học là sức căng điện và dòng điện . IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC 2. Sự ra đời của điện động lực học Nhà bác học Ôm (1787 – 1854) Giữa những năm 20, dựa trên những kết quả đã đạt được trong điện động lực học, Ohm đã tìm ra định luật về mạch điện, mang tên là định luật ôm. Phải tới đầu những năm 40 định luật ôm mới được công nhận IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC 3 . Cảm ứng điện từ và sự tiếp tục phát triển của điện động lực học 3.1. Tiểu sử Faraday Faraday (1791- 1867) là con một gia đình thợ nghèo, sau khi biết đọc, biết viết, năm 13 tuổi đã đi học việc rồi làm công ở một hiệu sách và đóng sách cho đến năm 21 tuổi. Năm 1812 ông được nhà khoa học Đêvi nhận làm thư kí, rồi làm phụ tá phòng thí nghiệm và năm 1815 ông được cử làm trợ lí nghiên cứu. Năm 1816 Faraday độc lập nghiên cứu khoa học, sau khi được biết thí nghiệm của Ơcxtet thì chuyển hẳn sang lĩnh vực điện động lực học. Faraday là người theo đạo, nhưng về mặt khoa học ông là người duy vật, và không công nhận tôn giáo có quyền can thiệp vào khoa học. IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC 3. Cảm ứng điện từ và sự tiếp tục phát triển của điện động lực học 3.2. Sự phát triển của điện động lực học Faraday tin rằng thiên nhiên là thống nhất: “Chúng ta không thể nói rằng một trong các sức mạnh đó là nguyên nhân của mọi cái khác, chúng ta phải coi rằng tất cả chúng đều phụ thuộc qua lại lẫn nhau và đều có một bản chất chung”. Năm 1821, ông đã tạo ra chiếc động cơ điện đầu tiên. IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC 3. Cảm ứng điện từ và sự tiếp tục phát triển của điện động lực học 3.2. Sự phát triển của điện động lực học Hiện tượng cảm ứng điện Vônta IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC 3. Cảm ứng điện từ và sự tiếp tục phát triển của điện động lực học 3.2. Sự phát triển của điện động lực học Hiện tượng cảm ứng từ điện Lenxơ (1804 – 1865) đã nêu lên quy tắc chung (định luật Lenxơ), sau đó Nơman (1798 – 1895) đã xây dựng công thức xác định suất điện động cảm ứng của dòng điện cảm ứng. IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC 3. Cảm ứng điện từ và sự tiếp tục phát triển của điện động lực học 3.2. Sự phát triển của điện động lực học Quan điểm về bản chất của điện và từ: +Theo lý thuyết của Faraday cảm ứng là một trạng thái đặc biệt của môi trường bao quanh vật tích điện, khiến cho tại mỗi phân tử của môi trường điện dương và điện âm bị tách rời nhau ra. Sự phân cực của mỗi phân tử lại gây ra sự phân cực của phân tử lân cận, và trạng thái phân cực truyền trong môi trường lần lượt từ phân tử này sang phân tử khác. + Tương tác giữa các điện tích được thực hiện nhờ cảm ứng. Bản chất các điện tích cũng xuất hiện do cảm ứng. + Ông cho rằng chất điện môi cũng như trong vật dẫn đều có cảm ứng, nhưng trong vật dẫn sự phân cực luôn luôn bị phá vỡ, chính sự phá vỡ phân cực đó sẽ tạo ra dòng điện. IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC 3. Cảm ứng điện từ và sự tiếp tục phát triển của điện động lực học 3.2. Sự phát triển của điện động lực học Năm 1845, ông phát minh ra hiệu ứng Faraday. Cũng vào thời gian này ông phát minh ra tính nghịch từ. IV- NHỮNG BƯỚC ĐẦU CỦA ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC 3. Cảm ứng điện từ và sự tiếp tục phát triển của điện động lực học 3.2. Sự phát triển của điện động lực học Từ năm 1846 trở đi, Faraday đã nói rằng các đường sức là có thật, và có bản chất vật lý. + Ông cho rằng vật chất bao gồm các nguyên tử có trọng lượng và các hạt ête không trọng lượng. Các nguyên tử và các hạt ête tương tác với nhau bằng những đường sức. +Tuy nhiên, Faraday không xác định cụ thể được đường sức là cái gì. Ông viết: “ Những ai tán thành giả thuyết ête đến một mức độ nào đó có thể coi những đường sức đó như là những dòng chảy, hoặc như những dao động đang truyền đi, hoặc như một chuyển động sóng dừng, hoặc như một trạng thái của sự căng”. V. SỰ PHÁT MINH RA ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Từ những năm 30 của thế kỉ XIX, tư tưởng về sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng đã được hình thành rõ nét. Người đầu tiên nghiên cứu vấn đề này là nhà vật lí người Pháp Xađi Cacnô (1793 – 1832): Xuất phát từ thực tiễn phải biến đổi nhiệt thành công để nâng cao hiệu suất của máy hơi nước, Cacnô đã nêu ra một phương pháp trừu tượng và khái quát để giải quyết vấn đề này, đó chính là phương pháp nhiệt động lực học. V. SỰ PHÁT MINH RA ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Cacnô đã ghi trong nhật kí của mình: “Nhiệt là chuyển động đã thay đổi hình dạng. Nơi nào mà lực chuyển động bị hủy diệt thì đồng thời xuất hiện nhiệt với một lượng tỉ lệ chính xác với lượng lực chuyển động đã mất đi và ngược lại. Nói đúng ra, lực chuyển động không bao giờ được tạo ra, không bao giờ bị hủy diệt; thực ra thì nó thay đổi hình dạng nhưng không bao giờ biến mất”. Nếu trong câu trên, ta thay “lực chuyển động” bằng “năng lượng” thì đó chính là sự phát biểu của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. V. SỰ PHÁT MINH RA ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Người thứ hai đưa ra các quan điểm về định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng là Maye (1814 – 1878) một bác sĩ y khoa người Đức. Maye đã viết ba công trình: Công trình “Về việc xác định các lực về mặt số lượng và chất lượng” được viết năm 1841. Công trình “Nhận xét về các lực của thế giới vô sinh” được viết năm 1842. Công trình “Chuyển động hữu cơ trong mối liên hệ với sự trao đổi chất” được viết năm 1845. V. SỰ PHÁT MINH RA ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Trong ba công trình, Maye đã nêu được: Những tư tưởng tổng quát về bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Những trường hợp cụ thể của chuyển hóa năng lượng. Cách tính đương lượng cơ của nhiệt dựa vào phương trình Bức tranh tổng quan về chuyển hóa năng lượng trong vũ trụ . Tuy nhiên, lúc bấy giờ Maye chưa phải là một người có tên tuổi nên cả ba công trình của ông không được công bố, hoặc nếu được công bố thì cũng không có nhà vật lý nào quan tâm biết đến. Sau này, ông đã được công nhận là người đầu tiên tìm ra định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Để ghi nhớ công lao của ông người ta gọi phương trình là phương trình Maye. V. SỰ PHÁT MINH RA ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Nhà vật lí học người Anh Jun (1818 – 1889) là người có vai trò to lớn trong việc xây dựng cơ sở thực nghiệm của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng: Ông đã tiến hành một loạt các thí nghiệm. Đó là các thí nghiệm: Thí nghiệm nghiên cứu sự tỏa nhiệt trong dây dẫn khi nguồn điện là một bộ pin hoặc là máy phát điện . Các thí nghiệm nghiên cứu sự chuyển hóa giữa nhiệt và công, xác định đương lực cơ học của nhiệt bằng cách cho công cơ học biến đổi trực tiếp thành nhiệt mà không cần sự trung gian của dòng điện. Ông không chỉ là người phát minh ra định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng mà còn là người đặt nền móng cho thuyết động học chất khí . V. SỰ PHÁT MINH RA ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Bên cạnh những đóng góp to lớn của Jun và Maye, trước khi định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng được công nhận như một định luật tổng quát của thiên nhiên thì nó cần đến sự đóng góp của nhiều nhà khoa học khác như: Hemhônxơn (1821 – 1894), Uyliam Tômxơn , Claudiut, Rankin Tới những năm 50 của TK XIX, đinh luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng được đông đảo các nhà khoa học công nhận như một định luật tổng quát của thiên nhiên và nó được áp dụng ngày càng rộng rãi trong thực tiễn khoa học và kĩ thuật . KẾT LUẬN CHUNG Vật lý học thời kỳ thịnh vượng của CNTB đã đạt được nhiều thành tựu với các phát minh quan trọng trên các lĩnh vực như: cơ học, quang học, điện động lực học. Đây chính là kết quả của sự kế thừa những nghiên cứu của các nhà vật lý thời kỳ trước đó kết hợp với sự nghiên cứu, phát minh của các nhà vật lý học lúc bấy giờ. Đặc biệt trong thời kỳ này có sự ra đời của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng là một bước tiến cách mạng trong sự phát triển của vật lý học và của khoa học nói chung. Định luật này đã gắn bó làm một mọi hiện tượng vật lý học, đã xóa bỏ sự ngăn cách siêu hình giữa các lĩnh vực khác nhau của vật lý học. Những phát minh của vật lý học trong thời kỳ này đã tạo những bước đệm quan trọng cho sự phát triển của vật lý học thời kỳ tiếp theo.
File đính kèm:
- bai_giang_lich_su_vat_ly_lich_su_vat_ly_thoi_ky_thinh_vuong.pptx