物理学史和玻璃

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物理学史和玻璃之间的区别

物理学史 vs. 玻璃

物理学主要是研究物质、能量及它們彼此之間的關係。它是最早形成的自然科学学科之一，如果把天文学包括在内则有可能是名副其实历史最悠久的自然科学。最早的物理学著作是古希腊科学家亚里士多德的《物理學》。形成物理学的元素主要来自对天文学、光学和力学的研究，而这些研究通过几何学的方法统合在一起形成了物理学。这些方法形成于古巴比伦和古希腊时期，当时的代表人物如数学家阿基米德和天文学家托勒密；随后这些学说被传入阿拉伯世界，并被当时的阿拉伯科学家海什木等人发展为更具有物理性和实验性的传统学说；最终这些学说传入了西欧，首先研究这些内容的学者代表人物是罗吉尔·培根。然而在当时的西方世界，哲学家们普遍认为这些学说在本质上是技术性的，从而一般没有察觉到它们所描述的内容反映着自然界中重要的哲学意义。而在古代中国和印度的科学史上，类似的研究数学的方法也在发展中。 在这一时代，包含着所谓“自然哲学”（即物理学）的哲学所集中研究的问题是，在基于亚里士多德学说的前提下试图对自然界中的现象发展出解释的手段（而不仅仅是描述性的）。根据亚里士多德的学说以及其后的经院哲学，物体运动是因为运动是物体的基本自然属性之一。天体的运动轨迹是正圆的，这是因为完美的圆轨道运动被认为是神圣的天球领域中的物体运动的内在属性。冲力理论作为惯性与动量概念的原始祖先，同样来自於这些哲学传统，并在中世纪时由当时的哲学家、伊本·西那、布里丹等人发展。而古代中国和印度的物理传统也是具有高度的哲学性的。. 玻璃是一種呈玻璃態的无定形体，熔解的玻璃經過迅速冷卻（過冷）而成形，雖為固態，但各分子因沒有足夠時間形成晶體，仍凍結在液態的分子排布狀態。 玻璃一般而言是透明、脆性、不透氣、並具一定硬度的物料。最常見的玻璃是，包括75%的二氧化硅（SiO2）、由碳酸鈉中製備的氧化鈉（Na2O）以及氧化鈣（CaO）及其他添加物。玻璃在日常环境中呈化学惰性，亦不會與生物起作用。玻璃一般不溶于酸（例外：氢氟酸与玻璃反应生成SiF4，从而导致玻璃的腐蚀）；但溶于强碱，例如氫氧化銫。 因為玻璃透明的特性，因此有許多不同的應用，其中一個主要應用是作建築中的透光材料，一般是在牆上窗戶的開口安裝小片的玻璃（玻璃窗），但二十世紀的許多大樓會用玻璃為其側面的包覆，即玻璃幕牆大樓，這種現代的玻璃已經具有防破裂的能力而被廣為應用，更新款的加入防鳥類撞擊的設計。玻璃可以反射及折射光線，而且藉由切割或是拋光，可以提昇其反射或折射的能力，因此可以作透鏡、三棱鏡、其至高速傳輸用的光纖。玻璃中若加入金屬鹽類，其顏色會改變，玻璃本身也可以上色，因此可以用玻璃製作藝術品，包括著名的花窗玻璃。 玻璃雖然容易脆斷，但非常的耐用，在早期的文化遺址中都發現許多玻璃的碎片。因為玻璃可以形成或模製成任何的形狀，而且本身是無菌的，因此常用來作為容器，包括碗、花瓶、瓶子、玻璃杯，尤其成本低廉，適合大量生產。堅硬的玻璃也常作為紙鎮、彈珠等。若將玻璃嵌入有機塑料中，是複合玻璃纤维中的重要的加固材料。 在科學上，玻璃的定義較為廣泛，是指加熱到液態時會出現玻璃轉化的无定形固體。有許多材料都符合這類玻璃的條件，包括一些金屬合金、離子鹽類、水溶液及聚合物。在包括瓶子及眼鏡的許多應用中，聚合物玻璃（如壓克力、聚碳酸酯及PET）的重量較輕，可以取代傳統的矽玻璃。 玻璃在中國古代亦稱琉璃，日語漢字以硝子代表。.

可见光

可見光（Visible light）是電磁波譜中人眼可以看見（感受得到）的部分。這個範圍中電磁輻射被稱為可見光，或簡單地稱為光。人眼可以感受到的波長範圍一般是落在390到700nm。對應於這些波長的頻率範圍在430–790 THz。但有一些人能够感知到波长大约在380到780nm之间的电磁波。正常视力的人眼对波长约为555nm的电磁波最为敏感，这种电磁波处于光学频谱的绿光区域。.

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硼

（Boron）是一种化学元素，化学符号为B，原子序数为5，是一种類金属。由於硼的產生完全來自于宇宙射線散裂而非恆星核合成反應，硼在太陽系與地殼的含量相當稀少。天然的硼主要存在于硼砂（）矿中。.

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紫外线

紫外線（Ultraviolet，簡稱為UV），為波長在10nm至400nm之間的電磁波，波長比可見光短，但比X射線長。太陽光中含有部分的紫外線，電弧、水銀燈、黑光燈也會發出紫外線。雖然紫外線不屬於游離輻射但紫外線仍會引發化學反應與使一些物質發出螢光。 而小于200纳米的紫外線輻射會被空氣強烈的吸收，因此稱之為真空紫外線The ozone layer protects humans from this.

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红外线

红外线（Infrared，简称IR）是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，其波長在760奈米（nm）至1毫米（mm）之間，是波長比紅光長的非可見光，對應頻率約是在430 THz到300 GHz的範圍內。室溫下物體所發出的熱輻射多都在此波段。 红外线是在1800年由天文學家威廉·赫歇爾發現，他發現有一種頻率低于紅色光的輻射，雖然用肉眼看不見，但仍能使被照射物體表面的溫度上昇。太陽的能量中約有超過一半的能量是以红外线的方式進入地球，地球吸收及發射紅外線輻射的平衡對其氣候有關鍵性的影響。 當分子改變其旋轉或振動的運動方式時，就會吸收或發射紅外線。由紅外線的能量可以找出分子的振動模態及其偶極矩的變化，因此在研究分子對稱性及其能態時，紅外線是理想的頻率範圍。紅外線光譜學研究在紅外線範圍內的光子吸收及發射。 红外线可用在軍事、工業、科學及醫學的應用中。紅外線夜視裝置利用即時的近紅外線影像，可以在不被查覺的情形下在夜間觀察人或是動物。紅外線天文學利用有感測器的望遠鏡穿透太空的星塵（例如分子雲），檢測像是行星等星體，以及檢測早期宇宙留下的紅移星體。紅外線熱顯像相機可以檢測隔絕系統的熱損失，觀查皮膚中血液流動的變化，以及電子設備的過熱。红外线穿透云雾的能力比可见光强，像紅外線導引常用在飛彈的導航、熱成像儀及夜視鏡可以用在不同的應用上、红外天文学及遠紅外線天文學可在天文學中應用红外线的技術。.

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熵

化學及热力学中所谓熵（entropy），是一種測量在動力學方面不能做功的能量總數，也就是當總體的熵增加，其做功能力也下降，熵的量度正是能量退化的指標。熵亦被用於計算一個系統中的失序現象，也就是計算該系統混亂的程度。熵是一个描述系统状态的函数，但是经常用熵的参考值和变化量进行分析比较，它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域都有重要应用，在不同的学科中也有引申出的更为具体的定义，是各领域十分重要的参量。.

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鈾

鈾（Uranium）是一種銀白色金屬化學元素，屬於元素週期表中的錒系，化學符號為U，原子序為92。每個鈾原子有92個質子和92個電子，其中6個為價電子。鈾具有微放射性，其同位素都不稳定，并以鈾-238（146個中子）和鈾-235（143個中子）最为常见。鈾在天然放射性核素中原子量第二高，仅次于钚。其密度比鉛高出大約70%，比金和鎢低。天然的泥土、岩石和水中含有百萬分之一至百萬分之十左右的鈾。採礦工業從瀝青鈾礦等礦物中提取出鈾元素。 自然界中的鈾以三种同位素的形式存在：鈾-238（99.2739至99.2752%）、鈾-235（0.7198至0.7202%）、和微量的鈾-234（0.0050至0.0059%）。鈾在衰變的時候釋放出α粒子。鈾-238的半衰期為44.7億年，鈾-235的則為7.04億年，因此它们被用于估算地球的年齡。 鈾獨特的核子特性有很大的實用價值。鈾-235是唯一自发裂變的同位素。鈾-238在快速中子撞擊下能夠裂變，屬於增殖性材料，即能在核反應爐中經核嬗變成為可裂變的鈈-239。鈾-233也是一種用於核科技的可裂變同位素，可從自然釷元素製成。鈾-238自發裂變的機率极低，快中子撞擊可诱导其裂變；鈾-235和233可被慢中子撞击而裂变，如果其质量超过临界质量，就都能夠維持核連鎖反應，在核反应过程中的微小质量损失会转化成巨大的能量。这一特性使它们可用于生产核裂变武器与核能发电。耗尽后的鈾-235发电原料被称为貧鈾（含238U），可用做钢材添加剂，製造贫铀弹和裝甲。.

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钡

钡（Barium）是化学元素周期表中的元素，它的原子序数是56，化学符号是Ba。它是周期表中2A族的第五个元素，是一种柔软的有银白色金属光泽的碱土金属。由于它的化学性质十分活泼，从来没有在自然界中发现钡单质。 钡在自然界中最常见的矿物是重晶石（硫酸钡，BaSO4）和毒重石（碳酸钡，BaCO3），二者皆不容于水。钡的名称源于希腊文单词βαρύς（barys），意为“重的”。它在1774年被确认为一个新元素，但直到1808年电解法发明不久后才被归纳为金属元素。 钡在工业上只有少量应用。过去曾用它作为真空管中的吸气剂。它是YBCO（一种高温超导体）和电瓷的成分之一，也可以被添加进钢中来减少金属构成中碳颗粒的数量。钡的化合物用于制造烟火中的绿色。硫酸钡作为一种不溶的重添加剂被加进钻井液中，而在医学上则作为一种X光造影剂。可溶性钡盐因为会电离出钡离子所以有毒，因此也被用做老鼠药。.

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钴

钴是一种化学元素，符号为Co，原子序数27，属过渡金属，铁系元素之一，具有磁性。鈷礦主要為砷化物、氧化物和硫化物。此外，放射性的鈷-60同位素可進行癌症治療。.

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镍

是一種化學元素，化學符號為Ni，原子序數為28。它是一種有光澤的銀白色金屬，其銀白色帶一點淡金色。鎳屬於過渡金屬，質硬，具延展性。純鎳的化學活性相當高，這種活性可以在反應表面積最大化的粉末狀態下看到，但大塊的鎳金屬與周圍的空氣反應緩慢，因為其表面已形成了一層帶保護性質的氧化物。即使如此，由於鎳與氧之間的活性夠高，所以在地球表面還是很難找到自然的金屬鎳。地球表面的自然鎳都被封在較大的鎳鐵隕石裏面，這是因為隕石在太空的時候接觸不到氧氣的緣故。在地球上，這種自然鎳總會和鐵結合在一起，這點反映出它們都是超新星核合成主要的最終產物。一般認為地球的地核就是由鎳鐵混合物所組成的。 鎳的使用（天然的隕鎳鐵合金）最早可追溯至公元前3500年。阿克塞尔·弗雷德里克·克龙斯泰特於1751年最早分離出鎳，並將它界定為化學元素，儘管他最初把鎳礦石誤認為銅的礦物。鎳的外語名字來自德國礦工傳說中同名的淘氣妖精（Nickel，與英語中魔鬼別稱"Old Nick"相近），這是由於鎳銅礦不能用煉銅的方法煉出銅來，所以被比擬成妖魔。鎳最經濟的主要來源為鐵礦石褐鐵礦，含鎳量一般為1-2%。鎳的其他重要礦物包括硅鎂鎳礦及鎳黃鐵礦。鎳的主要生產地包括加拿大的索德柏立區（一般認為該處是隕石撞擊坑）、太平洋的新喀里多尼亞及俄羅斯的諾里爾斯克。 由於鎳在室溫時的氧化緩慢，所以一般視為具有耐腐蝕性。歷史上，因為這一點鎳被用作電鍍各種表面，例如金屬（如鐵及黃銅）、化學裝置內部及某些需要保持閃亮銀光的合金（例如鎳銀）。世界鎳生產量中的約6%仍被用於抗腐蝕純鎳電鍍。鎳曾經是硬幣的常見成份，但現時這方面已大致上被較便宜的鐵所取代，尤其是因為有些人的皮膚對鎳過敏。儘管如此，英國還是在皮膚科醫生的反對下，於2012年開始再使用鎳鑄造錢幣。 只有四種元素在室溫時具有鐵磁性，鎳就是其中一種。含鎳的鋁鎳鈷合金永久磁鐵，其磁力強度介乎於含鐵的永久磁鐵與稀土磁鐵之間。鎳在現代世界的的地位主要來自於它的各種合金。全世界鎳產量中的約60%被用於生產各種鎳鋼（特別是不鏽鋼）。其他常見的合金，還有一些的新的高溫合金，就幾乎就佔盡了餘下的世界鎳用量。用於製作化合物的化學用途只佔了鎳產量的不到3%。作為化合物，鎳在化學製造有好幾種特定的用途，例如作為氫化反應的催化劑。某些微生物和植物的酶用鎳作為活性位點，因此鎳是它們重要的養分。.

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X射线

--（X-ray），又被称为爱克斯射线、艾克斯射线、伦琴射线或--，是一种波长范围在0.01纳米到10纳米之间（对应频率范围30 PHz到30EHz）的电磁辐射形式。X射线最初用于医学成像诊断和X射线结晶学。X射线也是游離輻射等这一类对人体有危害的射线。 X射線波長範圍在較短處與伽馬射線較長處重疊。.

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波长

波长是一個物理學的名詞，指在某一固定的頻率裡，沿着波的传播方向、在波的图形中，離平衡位置的「位移」與「時間」皆相同的两个质点之间的最短距离。在物理學，波長普遍使用希臘字母λ來表示。.

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晶体

晶体是原子、离子或分子按照一定的周期性，在结晶过程中，在空间排列形成具有一定规则的几何外形的固体。 晶体的分布非常广泛，自然界的固体物质中，绝大多数是晶体。气体、液体和非晶物质在一定的合适条件下也可以转变成晶体。 晶体内部原子或分子排列的三维空间周期性结构，是晶体最基本的、最本质的特征，并使晶体具有下面的通性：.

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