探索微观世界的历程

1、第一节第一节 探索微观世界探索微观世界的历程的历程第十六章第十六章 粒子和宇宙粒子和宇宙思维的火花思维的火花德谟克利特（公元前德谟克利特（公元前460460公元前公元前370370） “正像绿墙正像绿墙是由树干和枝是由树干和枝叶组成似的，叶组成似的，大自然的物都大自然的物都是由看不见的是由看不见的微小粒子微小粒子原子构成。原原子构成。原子不能消失，子不能消失，但也不会无中但也不会无中生有。生有。”德谟克利德谟克利特特 德谟克利特的原子论缺少科学的实验基础，德谟克利特的原子论缺少科学的实验基础，长期以来并不为人们所认同。长期以来并不为人们所认同。 直到直到1717世纪，以世纪，以“化学之父化学之

2、父”道尔顿和道尔顿和玻意耳为代表的科学家通过大量的实验才复活玻意耳为代表的科学家通过大量的实验才复活和确立了原子论。和确立了原子论。“化学之父化学之父”道道尔顿（尔顿（1766176618441844） 1811 1811年，意大利的科学家阿伏伽德罗进年，意大利的科学家阿伏伽德罗进一步指出，物质一般不是直接由原子组成，一步指出，物质一般不是直接由原子组成，而是由几个原子相结合的分子构成的。而是由几个原子相结合的分子构成的。用场离子显微镜拍摄的用场离子显微镜拍摄的钨针针尖上的原子图样钨针针尖上的原子图样DNADNA分子结构分子结构电子的发现电子的发现 1897 1897年，英国年，英国的物理学家

3、汤姆的物理学家汤姆孙发现，阴极放孙发现，阴极放射线在电场或磁射线在电场或磁场的作用下可发场的作用下可发生偏转，方向与生偏转，方向与带负电的粒子相带负电的粒子相同，从而发现了同，从而发现了电子。电子。视频：阴极射线管视频：阴极射线管 电子的发现，电子的发现，打破了原子不打破了原子不可分的概念，可分的概念，是人类对物质是人类对物质结构认识上的结构认识上的一次飞跃。并一次飞跃。并掀起了新一轮掀起了新一轮探索物质微观探索物质微观结构的热潮。结构的热潮。 汤姆孙（汤姆孙（1856185619401940） 粒子散射粒子散射实验实验 卢瑟福（卢瑟福（1871187119371937） 卢瑟福的实验让人们认

4、识到原子虽小，卢瑟福的实验让人们认识到原子虽小，里面却十分空旷，如果我们将原子放大里面却十分空旷，如果我们将原子放大成直径上百米的足球场，在其中央有一成直径上百米的足球场，在其中央有一颗称为原子核的小米粒，其直径不到原颗称为原子核的小米粒，其直径不到原子直径的万分之一，而它的质量却占整子直径的万分之一，而它的质量却占整个原子质量的个原子质量的99.9499.94以上。以上。 1919 191919321932年，卢瑟福和他的年，卢瑟福和他的学生先后发现了带正电的质子和不学生先后发现了带正电的质子和不带电的中子。带电的中子。 1964 1964年，美国物理学家盖尔曼在费米、杨振宁、坂田昌年，美国

5、物理学家盖尔曼在费米、杨振宁、坂田昌一的研究基础上，提出了质子、中子、介子、超子等都是由一的研究基础上，提出了质子、中子、介子、超子等都是由三种基础粒子组成，它们分别称为上夸克、下夸克、奇异夸三种基础粒子组成，它们分别称为上夸克、下夸克、奇异夸克。克。原子核原子核夸克夸克原子原子质子质子 中子中子 华裔科学家丁肇中在华裔科学家丁肇中在19741974年又发现了一种称为年又发现了一种称为J J的粒的粒 子，因而获得子，因而获得19761976年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。 纳米技术纳米技术 纳米技术是纳米技术是2020世纪世纪9090年代出现的一门年代出现的一门新兴技术。它是在新兴技术。它是在0.100.10至至100100纳米纳米( (即十亿即十亿分之一米分之一米) )尺度的空间内，研究电子、原子尺度的空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新技术。和分子运动规律和特性的崭新技术。纳米氧化钛纳米氧化钛 纳米钛可耐腐蚀，用其涂覆的物纳米钛可耐腐蚀，用其涂覆的物品既能耐沸水，又能在海水中浸品既能耐沸水，又能在海水中浸泡泡1010年不损，它还有神奇的自我年不损，