Презентация "Развитие атомно-молекулярной гипотезы" по физике – проект, доклад

Развитие атомно-молекулярной гипотезы

© В.Е . Фрадкин СПб АППО – РГПУ, 2006

Из коллекции www.eduspb.com

Периоды развития физики как науки

Предыстория физики (от древнейших времен до XVII в.) Эпоха античности (VI в. до н.э. – V в. н.э.) Средние века (VI – XIV вв.) Эпоха возрождения (XV – XVI вв.)

Период становления физики как науки (н. XVII – 80-е гг. XVII в.) Г. Галилей, Р. Бойль, И. Ньютон, Р. Гук, Р. Декарт, Х. Гюгенс

Период классической физики: Первый этап (конец ХVII в. – 60-е гг. ХIХ в.) Второй этап (60-е гг. ХIХ в. – 1894 г.) Третий этап (1895 – 1904 гг.)

Период современной физики: Первый этап (1905 – 1931 гг.) Второй этап (1932 – 1954 гг.) Третий этап (с 1955 гг.)

ФАЛЕС МИЛЕТСКИЙ (ок. 625 - ок. 547 до н.э.)

Родоначальник античной философии и науки, основатель милетской (ионийской) школы. Возводил все многообразие явлений и вещей к единой первостихии - воде. Первые сведения об электризации, магнетизме.

АНАКСАГОР из Клазомен (ок. 500 – 428 до н.э.)

Принцип «из ничего ничего не возникает». Образование космоса объясняется соединением и разъединением первичных элементов («гомеомерии», т.е. подобочастные).

Начальное состояние мира, согласно Анаксагору, представляло собой неподвижную бесформенную смесь, состоявшую из бесчисленного множества частиц («семян») всевозможных веществ.

В какой-то момент времени эта первичная смесь была приведена в круговое движение «чистым несмешанным Умом». Так как подобное стремится к подобному, сходные частицы стали образовывать отдельные скопления, и так возник мир вещей. Вещество делимо до бесконечности, «в мире нет наименьшего», и процесс обособления никогда не может быть полным. Всякая вещь имеет частицы всех других вещей, «все содержит долю всего», а получают свое наименование вещи по количественному преобладанию семян того или иного вида. Ум у Анаксагора наделен характеристиками физического и метафизического бытия: с одной стороны, он «легчайшая» из всех вещей, с другой – он «содержит полное знание обо всем и имеет величайшую силу».

ДЕМОКРИТ (ок. 460 - 370 гг. до н. э.)

В сочинении «Малый диакосмос» изложил свое учение о естественном возникновении и развитии мира.

В основе мира лежат два начала - атомы и пустота. Атомы - мельчайшие, неделимые частицы, которые носятся в пустоте и отличаются друг от друга лишь формой, величиной и положением. Атомы численно бесконечны, вечны и неизменны.

Сталкиваясь и сцепляясь между собой, они образуют тела и вещи, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни. Окружающие нас вещи мы воспринимаем с помощью чувств, тогда как атомы постигаются разумом.

Считал, что во Вселенной существует бесчисленное множество миров, которые возникают, развиваются и гибнут.

АРИСТОТЕЛЬ (384-322 до н. э.)

Сочинения относятся ко всем областям знания того времени. Собрал и систематизировал огромный естественнонаучный материал своих предшественников, критически его оценил, исходя из своих философских взглядов, и сам осуществил ряд глубоких наблюдений. В физических трактатах «Физика», «О происхождении и уничтожении», «О небе», «О метеорологических вопросах», «Механика» и других изложил свои представления о природе и движении.

Первичными качествами материи он считал две пары противоположностей «теплое — холодное» и «сухое — влажное», основными (низшими) элементами, или стихиями,— землю, воздух, воду и огонь (своеобразная «система элементов»), которые являются различными комбинациями первичных качеств; соединению холодного с сухим соответствует земля, холодного с влажным — вода, теплого с влажным — воздух, теплого с сухим — огонь. Пятым, наиболее совершенным элементом считал эфир.

Вселенная состоит из ряда концентрических хрустальных сфер, которые движутся с разными скоростями и приводятся в движение крайней сферой неподвижных звезд; в центре Вселенной расположена шарообразная неподвижная Земля, вокруг которой по концентрическим окружностям вращаются планеты.

Область между орбитой Луны и центром Земли (так называемый подлунный мир) является областью беспорядочных неравномерных движений, а все тела в ней состоят из четырех низших элементов: земли, воды, воздуха и огня. Земля, как самый тяжелый элемент, занимает центральное место, над ней последовательно размещаются оболочки воды, воздуха и огня. Область между орбитой Луны и крайней сферой неподвижных звезд (так называемый надлунный мир) является областью вечных равномерных движений, а сами звезды состоят из пятого элемента — эфира.

Эпикур (342/341-271/270 до н.э.)

Последователь Демокрита и продолжатель его атомистического учения. В 307 г. до н.э. основал одну из наиболее влиятельных школ античности, известную в истории под названием «Сад Эпикура». Его главный труд — «0 природе» — содержал 37 книг. Сохранилось три письма Эпикура, излагающие основные положения его учения: Первое — «Эпикур приветствует Геродота» — содержит изложение атомистической физики Эпикура, включая учение о душе и ряд положений его учения о познании. Второе письмо — «Эпикур приветствует Пифокла» — излагает астрономические воззрения. Третье письмо — «Эпикур приветствует Менекея» — содержит основные положения этического учения.

ГАССЕНДИ Пьер (22. I .1592 – 24. X .1655)

Пропагандировал античную атомистику, считал, что все существующее состоит из атомов, обладающих внутренним стремлением к движению, и пустоты, пространство бесконечно, несотворимо и неуничтожаемо.

В августе - 24 или 25 1624 г. французскими учеными в Париже был назначен публичный диспут с целью опровергнуть Аристотеля. Четырнадцатый тезис программы провозглашал атомистическую концепцию. В программе говорилось также, что Аристотель по невежеству или, что еще вероятнее, по недобросовестности высмеял учение, по которому материя состоит из атомов...

… в момент открытия диспута один из его устроителей, де Клав, был арестован, а другому Виллону, удалось скрыться. Парламент постановил: запретить диспут, торжественно и публично изорвать объявленные тезисы, всех зачинщиков этого дела выслать в 24 часа из Парижа с запрещением въезда в Парижский округ, запретить преподавание изложенных в тезисах взглядов … во всех французских университетах. … всякому, кто устно или печатно осмелился бы выступить с такой полемикой, грозила смертная казнь. Ю. Чирков. Охота за кварками, стр. 10-11.

Основные этапы развития атомно-молекулярной гипотезы

Возникновение идеи о прерывистом строении материи. Атоме. Левкипп, Демокрит ( V - IV в. до н.э.) Понятие химического элемента Р. Бойль (1661) Введение понятия атомного веса Дж.Дальтон (1803) Постулирование существования ионов. М.Фарадей (1834) Экспериментальное доказательство существования ионов. И. Гитторф (1853)

Разработка молекулярно гипотезы строения вещества. А.Авогадро (1811) Открытие хаотического движения мелких частиц, взвешенных в растворе. Р.Броун (1827) Доказательство тепловой природы Броуновского движения. Л. Гюи (1888) Объяснение броуновского движения А. Эйнштейн, М. Смолуховский (1905 – 06) Экспериментальное изучение броуновского движения и подтверждение его теории Ф. Перрен (1908) Непосредственное измерение скорости молекул О. Штерн (1920)

Открытие периодического закона химических элементов. Д.И.Менделеев, Л.Мейер (1869) Электрон (открытие) Дж. Дж. Томсон (1897) Гипотеза об электронном составе атома Дж. Дж. Томсон (1897) Эксперименты по рассеянию α -частиц в тонких металлических пленках Г. Гейгер, Э.Марсден (1909 -10) Теория рассеяния α -частиц в веществе Э. Резерфорд (1911)

Наличие дискретных уровней энергии электронов в атомах Дж. Франк, Г. Герц (1912 -14) Положение о том, что заряд ядра атома численно равен порядковому номеру элемента в периодической таблице А. Ван ден Брук (1913) Экспериментальное доказательство равенства заряда ядра атома порядковому номеру элемента в периодической таблице Г. Мозли (1913 -14) Объяснение периодической таблицы Н. Бор (1921 -22)

Гипотеза о планетарной модели атома Ф. Перрен (1901) Модель атома Томсона Дж. Дж. Томсон (1903) Первая попытка построения квантовой модели атома А. Гааз (1910) Планетарная модель атома Э. Резерфорд (1911) Идеи квантования применительно к планетарной модели атома Н.Бор (1913) Главное квантовое число Н.Бор (1913) Квантование магнитных моментов атомов. О.Штерн, В.Герлах (1922) Распространение теории Бора на многократно периодические системы А. Зоммерфельд (1915 -16) Радиальное и азимутальное квантовые числа А. Зоммерфельд (1915 -16) Принцип Паули. В.Паули (1924-1925)

Открытие атомного ядра Э. Резерфорд (1911) Термин «атомное ядро» Э. Резерфорд (1912) Понятие «дефект массы» П. Ланжевен (1913) Протонно-нейтронная модель ядра. Д.Д.Иваненко, В.Гейзенберг (1932) Свойство насыщения ядерных сил. В.Гейзенберг (1932) Э.Майорана (1933) Свойство зарядовой независимости ядерных сил. Г.Брейт, Э.Кондон, Н.Кеммер, Р.Презент (1936)

Теория ядерных сил. Х.Юкава (1935) Формула энергии связи ядер. К.Вейцзеккер (1935) Теория составного ядра. Н.Бор (1936) Капельная модель ядра. Н.Бор, Я.И.Френкель (1936) Ядерно-магнитный резонанс. Ф.Блох, У.Хансон, Э.Парселл, Р.Паунд (1946) Коллективная модель ядра. О.Бор, Б.Моттельсон, Дж.Рейнуотер (1950) Синтез антиядра Л.Ледерман (1965) Синтез ядер антигелия-3 Ю.Д.Прокошкин (1970)