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70 关系: 原子分子与光物理学,原子理論,偏振,双色图,发射率,发光,大爆炸,天文學,天文觀測,太陽輻射,威廉·维恩,宇宙微波背景,安魯效應,一体式荧光灯,互补原理,彎曲時空中的量子場論,彗尾,彗星,冷,全球变暖,光子,光子气体,光學史,光电效应,状态密度,环空器,玻尔模型,玻色子,火,科学大纲,系外行星偵測法,紫外灾变,紅外過量,維恩近似,經典物理術語,红外线,约翰逊-奈奎斯特噪声,约西亚·威拉德·吉布斯,经典力学,维恩位移定律,热释光,用於數學、科學和工程的希臘字母,物理学史,物理宇宙学,物理年鑑,盒中氣體,白体 (物理学),白熾,白色,過渡區,... 扩展索引 (20 更多) »
原子分子与光物理学
原子分子与光物理學是研究物质之间,或光与物质的相互作用, 其研究尺度約一至數個原子,能量尺度約幾個電子伏特。 这三个物理学的领域研究通常是紧密关联的。 原子分子与光物理學使用经典物理学、半经典物理学、与量子物理学的研究方法。 通常情況下,此理論的應用包含原子发射或吸收光子、激发态原子和分子的电磁辐射和散射,光谱分析,激光和激微波的产生,以及对物质光学性质的研究。.
原子理論
原子理论(Atomic theory)是物理学与化学中有关物质本质的科学理论。与物质无限可分的概念相反,依据原子理论,物质是由一个个离散单元原子所构成。 原子起初是自然哲学中的概念。西方对于原子的称呼来自于古希腊语的ατομος(意为“不可分割的”)。而中文中,原子早前的译名“莫破”也来源于此 。原子这一概念由于与基督教教义抵触一度被弃置,直到近代才被重拾。 18世纪末,在化学领域里,人們发现物质在化学变化过程中一系列可確切描述的规律。這为原子理论成为一个科学理论提供了实验依据。19世纪初,道尔顿提出了他的原子理论来解释化学中的现象。而有关原子是否真实存在的争论,直到20世纪初爱因斯坦从分子运动论角度解释布朗运动,并得到实验验证后,才真正得到肯定答案。 19世纪末至20世纪初,物理学家通过一系列与电磁学和放射性有关的实验发现,原本认为“不可分割”的原子实际上是由一系列的亚原子粒子(主要有电子、质子和中子)构成的,而这些粒子可以各自独立存在。由于原子被发现是可分的,物理学家随即引入了一个新术语“基本粒子”以描述原子各个组分。20世纪上半叶,伴随着对于原子结构认识的深入以及物理学界的量子革命,现代原子理论模型被逐步建立起来。.
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偏振
偏振(polarization)指的是横波能夠朝著不同方向振盪的性質。例如電磁波、引力波都會展示出偏振現象。纵波则不會展示出偏振現象,例如傳播於氣體或液體的聲波,其只會朝著傳播方向振盪。如右圖所示,緊拉的細線可以展示出線偏振現象與圓偏振現象。 電磁波的電場與磁場彼此相互垂直。按照常規,電磁波的偏振方向指的是電場的偏振方向。在自由空間裏,電磁波是以橫波方式傳播,即電場與磁場又都垂直於電磁波的傳播方向。理論而言,只要垂直於傳播方向的方向,振盪的電場可以呈任意方向。假若電場的振盪只朝著單獨一個方向,則稱此為「線偏振」或「平面偏振」;假若電場的振盪方向是以電磁波的波頻率進行旋轉動作,並且電場向量的矢端隨著時間流意勾繪出圓型,則稱此為「圓偏振」;假若勾繪出橢圓型,則稱此為「橢圓偏振」;對於這兩個案例,又可按照在任意位置朝著源頭望去,電場隨時間流易而旋轉的順時針方向、逆時針方向,將圓偏振細分為「右旋圓偏振」、「左旋圓偏振」,將橢圓偏振細分為「右旋橢圓偏振」、「左旋橢圓偏振」;這性質稱為手徵性。 光波是一種電磁波。很多常見的光學物質都具有各向同性,例如玻璃。這些物質會維持波的偏振態不變,不會因偏振態的不同而展現出不同的物理行為。可是,有些重要的雙折射物質或光學活性物質具有各向異性。因此,偏振方向的不同,波的傳播狀況也不同,或者,波的偏振方向會被改變。起偏器是一種光學濾波器,只能讓朝著某特定方向偏振的光波通過,因此,可以將非偏振光變為偏振光。 在涉及到橫波傳播的科學領域,例如光學、地震學、無線電學、微波學等等,偏振是很重要的參數。激光、光纖通信、無線通信、雷達等等應用科技,都需要完善處理偏振問題。 極化的英文原文也是「polarization」,在英文文獻裏,偏振與極化兩個術語通用,都是使用同一個詞彙來表達,只有在中文文獻裏,才有不同的用法。一般來說,偏振指的是任何波動朝著某特定方向振盪的性質,而極化指的是各個帶電粒子因正負電荷在空間裡分離而產生的現象。.
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双色图
在天文學中的雙色圖(或稱為雙色指數圖,color–color diagrams)是一個比較恆星在不同波長下視星等差異的圖表。天文學家進行觀測時一般都在特定波段下進行窄範圍波長觀測,並且天體在每個波段下的亮度都不同。在天文學上不同波段之間的光度差異稱為色指數。在雙色圖中,由兩個特定波段組成的色指數會位於該圖水平向的X軸,由另外兩個波段組成的另一個不同色指數(雖然一般情況下其中一個波段會在兩個被比較的色指數同時出現)則是位於垂直向的Y軸。.
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发射率
发射率是衡量物体表面以热辐射的形式释放能量相对强弱的能力。物体的发射率等于物体在一定温度下发射的能量与同一温度下黑体辐射能量之比。黑体的发射率等于1,其他物体的发射率介于0和1之间。发射率是个标量。 通常来说,材料颜色越暗表面越粗糙,其发射率就越接近1。材料的反射率越高,其发射率就越低,高度抛光的银的发射率只有大约0.02。 发射率定义为热辐射体的辐射出射度与处于相同温度的全辐射体的辐射出射度之比。 光谱发射率定义为热辐射体的辐射出射度的光谱密集度与处于相同温度的全辐射体的光谱密集度之比。 光谱定向发射率定义为热辐射体给定方向的辐射亮度的光谱密集度与处于相同温度的全辐射体辐射亮度的光谱密集度之比。.
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发光
发光是组成光源的原子或分子内部能量转变为辐射能的过程。 该词可以指:.
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大爆炸
--又稱大--靂(Big Bang),是描述宇宙的源起與演化的宇宙學模型,这一模型得到了当今科学研究和觀測最廣泛且最精確的支持。宇宙学家通常所指的大爆炸观点为:宇宙是在过去有限的时间之前,由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的。根据2015年普朗克卫星所得到的最佳观测结果,宇宙大爆炸距今137.99 ± 0.21亿年,并经过不断的到达今天的状态。 大爆炸这一模型的框架基于爱因斯坦的广义相对论,又在场方程的求解上作出了一定的简化(例如宇宙學原理假设空间的和各向同性)。1922年,苏联物理学家亚历山大·弗里德曼用广义相对论描述了流体,从而给出了这一模型的场方程。1929年,美国物理学家埃德温·哈勃通过观测发现,从地球到达遥远星系的距离正比于这些星系的红移,从而推导出宇宙膨胀的观点。1927年时勒梅特通过求解弗里德曼方程已经在理论上提出了同样的观点,这个解后来被称作弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规。哈勃的观测表明,所有遥远的星系和星系团在视線速度上都在远离我们这一观察点,并且距离越远退行视速度越大 。如果当前星系和星团间彼此的距离在不断增大,则说明它们在过去曾经距离很近。从这一观点物理学家进一步推测:在过去宇宙曾经处于一个密度极高且温度极高的状态,大型粒子加速器在类似条件下所进行的实验结果则有力地支持了这一理论。然而,由于当前技术原因,粒子加速器所能达到的高能范围还十分有限,因而到目前为止,还没有证据能够直接或间接描述膨胀初始的极短时间内的宇宙状态。从而,大爆炸理论还无法对宇宙的初始状态作出任何描述和解释,事实上它所能描述并解释的是宇宙在初始状态之后的演化图景。当前所观测到的宇宙中氢元素的丰度,和理论所预言的宇宙早期快速膨胀并冷却过程中,最初的几分钟内通过核反应所形成的这些元素的理论丰度值非常接近,定性并定量描述宇宙早期形成的氢元素丰度的理论被称作太初核合成。 大爆炸一词首先是由英国天文学家弗雷德·霍伊尔所采用的。霍伊尔是与大爆炸对立的宇宙学模型——穩態學說的倡导者,他在1949年3月BBC的一次广播节目中将勒梅特等人的理论称作“这个大爆炸的观点”。虽然有很多通俗轶事记录霍伊尔这样讲是出于讽刺,但霍伊尔本人明确否认了这一点,他声称这只是为了着重说明这两个模型的显著不同之处。霍伊尔后来为恒星核合成的研究做出了重要贡献,这是恒星内部通过核反应利用氢元素制造出某些重元素的途径。1964年发现的宇宙微波背景辐射是支持大爆炸确实发生的重要证据,特别是当测得其频谱从而绘制出它的黑体辐射曲线之后,大多数科学家都开始相信大爆炸理论了。.
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天文學
天文學是一門自然科學,它運用數學、物理和化學等方法來解釋宇宙間的天體,包括行星、衛星、彗星、恆星、星系等等,以及各種現象,如超新星爆炸、伽瑪射線暴、宇宙微波背景輻射等等。廣義地來說,任何源自地球大氣層以外的現象都屬於天文學的研究範圍。物理宇宙學與天文學密切相關,但它把宇宙視為一個整體來研究。 天文學有著遠古的歷史。自有文字記載起,巴比倫、古希臘、印度、古埃及、努比亞、伊朗、中國、瑪雅以及許多古代美洲文明就有對夜空做詳盡的觀測記錄。天文學在歷史上還涉及到天體測量學、天文航海、觀測天文學和曆法的制訂,今天則一般與天體物理學同義。 到了20世紀,天文學逐漸分為觀測天文學與理論天文學兩個分支。觀測天文學以取得天體的觀測數據為主,再以基本物理原理加以分析;理論天文學則開發用於分析天體現象的電腦模型和分析模型。兩者相輔相成,理論可解釋觀測結果,觀測結果可證實理論。 與不少現代科學範疇不同的是,天文學仍舊有比較活躍的業餘社群。業餘天文學家對天文學的發展有著重要的作用,特別是在發現和觀察彗星等短暫的天文現象上。 http://www.sydneyobservatory.com.au/ Official Web Site of the Sydney Observatory Astronomy (from the Greek ἀστρονομία from ἄστρον astron, "star" and -νομία -nomia from νόμος nomos, "law" or "culture") means "law of the stars" (or "culture of the stars" depending on the translation).
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天文觀測
天文觀測是以各類儀器以各種波段接收來自宇宙各類目標天體的輻射與電磁輻射,具體觀測其可見光或特殊波長影像、光譜影像等,借此研究其狀態、變化、距離、化學組成等的一種重要途徑,而實地採樣分析也屬天文觀測的範疇內。.
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太陽輻射
太陽輻射(Solar radiation)指太陽從核融合所產生的能量,經由電磁波傳遞到各地的輻射能。太陽輻射的光學頻譜接近溫度5800K的黑體輻射。大約有一半的頻譜是電磁波譜中的可見光,而另一半有紅外線與紫外線等頻譜。如果紫外線沒有被大氣層或是其他的保護裝置吸收,它會影響人體皮膚的色素的變化。 測量上通常都用全天日射計與銀盤日射計(Silver-disk pyrheliometer)等儀器來測量太陽輻射。.
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威廉·维恩
威廉·卡尔·维尔纳·奥托·弗里茨·弗兰茨·维恩(Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien,),德國物理學家,研究領域為熱輻射與電磁學等。1893年,維恩經由熱力學、光譜學、電磁學和光學等理論支援,發現了維恩位移定律,並應用於黑體等學術理論,揭開量子力學新領域。1911年,他因對於熱輻射等物理法則貢獻,而獲得諾貝爾物理學獎。.
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宇宙微波背景
宇宙微波背景(英语:Cosmic Microwave Background,简称CMB,又稱3K背景輻射)是宇宙學中“大爆炸”遺留下來的熱輻射。在早期的文獻中,「宇宙微波背景」稱為「宇宙微波背景輻射」(CMBR)或「遺留輻射」,是一種充滿整個宇宙的電磁輻射。特徵和絕對溫標2.725K的黑體輻射相同。頻率屬於微波範圍。宇宙微波背景是宇宙背景輻射之一,為觀測宇宙學的基礎,因其為宇宙中最古老的光,可追溯至再復合時期。利用傳統的光學望遠鏡,恆星和星系之間的空間(背景)是一片漆黑。然而,利用靈敏的輻射望遠鏡可發現微弱的背景輝光,且在各個方向上幾乎一模一樣,與任何恆星,星系或其他對象都毫無關係。這種光的電磁波譜在微波區域最強。1964年美國射電天文學家阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜偶然發現宇宙微波背景 ,这一发现是基于於1940年代開始的研究,並於1978年獲得諾貝爾獎。 宇宙微波背景很好地解釋了宇宙早期發展所遺留下來的輻射,它的發現被認為是一個檢測大爆炸宇宙模型的里程碑。宇宙在年輕時期,恆星和行星尚未形成之前,含有緻密,高溫,充滿著白熱化的氫氣雲霧電漿。電漿與輻射充滿著整個宇宙,隨著宇宙的膨脹而逐漸冷卻。當宇宙冷卻到某個溫度時,質子和電子結合形成中性原子。這些原子不再吸收熱輻射,因此宇宙逐漸明朗,不再是不透明的雲霧。宇宙學家提出中性原子在「再復合」時期形成,緊接在「光子脫耦」之後,即光子開始自由穿越整個空間,而非在電子與質子所組成的電漿中緊密的碰撞。光子在脫耦之後開始傳播,但由於空間膨脹,導致波長隨著時間的推移而增加(根據普朗克定律,波長與能量成反比),光線越來越微弱,能量也較低。這就是別稱「遺留輻射」的來源。「最後散射面」是指我們由光子脫耦時的放射源接收到光子的來源點在空間中的集合。 因為任何建議的宇宙模型都必須解釋這種輻射,因此宇宙微波背景是精確測量宇宙學的關鍵。宇宙微波背景在黑體輻射光譜的溫度為 K。光譜輻射dEν/dν的峰值為60.2 GHz,在微波頻率的範圍內。(若光譜輻射的定義為dEλ/dλ,則峰值波長為1.063公釐。) 該光輝在所有方向中幾乎一致,但細微的殘留變化展現出各向異性,與預期的一樣,分佈相當均勻的熾熱氣體已經擴大到目前的宇宙大小。特別的是,在天空中不同角度的光譜輻射包含相同的各向異性,或不規則性,隨區域大小變化。它們已被詳細測量,若有因物質在極小空間的量子微擾而起的微小溫度變化,且膨脹到今日可觀測的宇宙大小,應該會與之吻合。這是一個非常活躍的研究領域,科學家同時尋求更好的數據(例如,普郎克衛星)和更好的宇宙膨脹初始條件。雖然許多不同的過程都可產生黑體輻射的一般形式,但沒有比大霹靂模型更能解釋漲落。因此,大多數宇宙學家認為,宇宙大霹靂模型最能解釋宇宙微波背景。 在整個可視宇宙中有高度的一致性,黯淡卻已測得的各向異性非常廣泛的支持大霹靂模型,尤其是ΛCDM模型。此外,威爾金森微波各向異性探測器及宇宙泛星系偏振背景成像實驗觀測相距大於再復合時期之宇宙視界角尺度上漲落間的相關性。此相關可能為非因果的微調,或因宇宙暴脹產生。.
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安魯效應
安鲁效應(Unruh effect),有時稱為傅苓-戴維斯-安魯效應(Fulling–Davies–Unruh effect),為一種預測:一名加速運動的觀察者可以觀測到慣性觀察者無法看到的黑體輻射,即加速運動的觀察者會發現自己處在一個溫暖的宇宙背景中。用通俗講法來說,一名等加速度觀察者攜帶的溫度計,排除掉其他可能的溫度來源貢獻後,仍可測到一個不為零的溫度。 安魯效應首先由如下人士提出:(1973年)、保羅·戴維斯(1975年)以及1976年在英屬哥倫比亞大學的。 目前安魯效應是否真的被觀察到的情形仍不明朗,一些聲稱的觀察結果具有爭議性。另外,安魯效應是否指出安魯輻射的存在,也受到部份學者的質疑。.
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一体式荧光灯
一體式螢光燈(Compact fluorescent lamp, CFL),中國稱為--,台灣稱為--、電子燈泡,香港及澳門稱爲--,是指將螢光燈折叠后--與电子镇流器組合成一個整體的照明設備。慳電膽的尺寸與白熾燈相近,燈座接口也和白熾燈相同,所以可以直接替換白熾燈。不带镇流器的折叠形光管称紧凑型荧光灯。 在发光量相同的情况下,节能灯使用的电能为白炽灯的到,寿命则为其8到15倍。节能灯的单价比白炽灯贵,但由于其寿命长、耗电少,在其工作寿命中大约能省下其售价五倍的电费。和其他荧光灯一样,节能灯含有有毒的汞,因而丢弃时需要特别处理。不少国家的政府都规定禁止将节能灯与生活垃圾一同丢弃,而要通过特别处理有害垃圾的系统回收。 节能灯的工作原理和其他螢光燈一样:汞原子周围处于激发态的电子在落回低能级时会发射出紫外光,而紫外光轰击荧光涂层时就会被转化为可见光(还有一些被玻璃等材料吸收,变为热耗散)。 节能灯的光谱与白炽灯相异。较新的磷光体配方在节能灯发光色彩上有所改进,可以生成类似于白炽灯的“暖白色”光。有些来源认为这种暖光最好。 白色發光二極管燈(LED灯)在高效室内照明行业中与一体式荧光灯相竞争。Amber Angelle, "Will LED Light Bulbs Best Your CFLs and Incandescents?" accessed May 30, 2011通用电气公司现已逐渐停产节能灯,转向新的LED灯技术。.
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互补原理
在量子力學裏,互補原理(complementarity principle)是尼爾斯·玻爾於1927年提出的一個基礎原理,是哥本哈根詮釋的角石。在不同學術領域,互補原理常被用來解釋迥然不同的現象,對於這些用法,互補原理蘊含的意義大不相同,所根據的操作機制也完全不同。 概念而言,微觀物體具有波动性或粒子性,有時會表現出波動性,有時會表現出粒子性。波動性指的是波動所具有的波長與頻率意味著它在空間方面與時間方面都具有延伸性。粒子性指的是粒子總是可以被觀測到其在某時間與某空間的明確位置與動量的性質。 當描述微觀物體的量子行為時,必須同時思考其波動性與粒子性。互補原理闡明,不能用單獨一種概念來完備地描述整體量子现象,為了完備地描述整體量子现象,必須將分別描述波動性、粒子性的概念都囊括在內。這兩種概念可以視為同一個硬幣的兩面。按照玻爾的說法,微觀物體的波動性與粒子性互補。 理論而言,根據位置-動量不確定性原理,在描述微觀物體的量子行為時,位置的不確定性越小,則動量的不確定性越大;反之亦然。類似地,根據能量-時間不確定性原理,能量的不確定性越小,則測量時間的不確定性越大;反之亦然。在這裏,互補原理指的是量子力學所給出的信息,對於任何一對不相容可觀察量,由於不確定性原理,其中一個可觀察量的不確定性越小,則另一個可觀察量的不確定性越大,反之亦然。這一對不相容可觀察量互補。玻爾主張,因為不確定性原理,位置與動量互補,能量與測量時間互補。 從實驗方面來說,再精緻的設計,也只能演示出一部份量子現象,無法演示出全部量子現象。舉例而言,在量子擦除實驗裏,路徑信息透露粒子經過的是哪條路徑,而干涉圖樣顯露波動相互干涉所形成的圖樣,觀測到越多路徑信息,則干涉圖樣的可視性越低;反之亦然。單獨一種實驗無法同時完整地觀測到這兩種現象,需要用兩種不同的實驗設置才能完整地觀測到這兩種現象。因此可以推論,整個實驗與觀測結果密切相關,只有在實驗的框架內,物體被觀測的性質才具有意義,才能夠被確切決定。對於量子擦除實驗,玻爾會說,路徑信息與干涉圖樣互補。.
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彎曲時空中的量子場論
粒子物理學中,彎曲時空的量子場論是指將平直時空的量子場論推展到彎曲時空。此理論的一般性預測為:時變重力場或具有視界的非時變重力場皆可導致粒子創生。.
彗尾
彗尾和彗髮是彗星在內太陽系受到太陽照射,從地球可以看見的結構,是由直接反射陽光的灰塵和從發射出光輝的離子化氣體兩種形成來源結合成的。多數的彗星都很暗淡,必須用望遠鏡才能看見,但是每十年左右,都會有幾顆亮到可以用裸眼直接看見的彗星。 每顆彗星的氣體和塵埃噴流形成的彗尾都是獨特的,指向的方向也都略有不同。塵埃尾會被拖曳在彗星軌道的後方,他經常會因為曲線的形狀而形成反尾。同時,由氣體構成的離子尾永遠都指向背向太陽的方向,因為這些氣體受到太陽風的影響遠比塵埃來得強烈,跟隨的是磁力線,而不是軌道的路徑。從地球觀測的視差有時會使彗尾看似指向相反的方向。 彗星固體的核心大小一般不會超過50公里的直徑,但是彗髮可以比太陽還要大,並且彗尾的長度可已超過1天文單位(1億5千萬公里)或是更長 。 對反尾的觀測在太陽風的發現上有著重大的貢獻。古中国在对彗星的长期观察中,注意到彗尾总是背向太阳,西元653年正史描述当彗星早上出现时,它的尾指向西,而当它晚上出现时,它的尾巴指向东,古書推斷是太阳的气将彗尾吹向背离太阳的方向。 離子尾的形成是太陽的紫外線輻射對彗髮產生光電效應的結果。一旦質點被游離,它們會獲得淨值為正的電荷,並且產生"誘導磁層"包圍著彗星。彗星和誘導磁場對向外流動的太陽風粒子形成一個障礙,彗星在軌道上相對於太陽風的速度是超音速的,因此在太陽風流動方向的彗星前端形成弓形震波。在這個弓形震波,彗星高濃度的離子(稱為"吸合離子")聚集並"載入"活動中的電漿與太陽磁場,而這些場線披覆在彗星的周圍形成了離子尾 。.
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彗星
彗星(Comet,有時也被誤記為慧星)是由冰構成的太陽系小天體(SSSB),當他朝向太陽接近時,會被加熱並且開始釋氣,展示出可見的大氣層,也就是彗髮,有時也會有彗尾。這些現象是由太陽輻射和太陽風共同對彗核作用造成的。彗核是由鬆散的冰、塵埃、和小岩石構成的,大小從P/2007 R5的數百米至海爾博普彗星的數十公里不等,但大部分都不會超過16公里。 彗星的軌道週期範圍也很大,可以從幾年到幾百萬年。短週期彗星來自超越至海王星軌道之外的柯伊伯帶,或是與離散盤有所關聯 。長週期彗星被認為起源於歐特雲,這是在古柏帶外面,伸展至最近恆星一半距離上,由冰凍天體構成的球殼。長週期彗星受到路過恆星和銀河潮汐的引力攝動而直接朝向太陽前進。雙曲線軌道的彗星可能在進入內太陽系之前曾經被沿著雙曲線軌跡被拋射至星際空間,則只會穿越太陽系一次。來自太陽系外,在銀河系內可能是常見的系外彗星也曾經被檢測到。 彗星與小行星的區別只在於存在著包圍彗核的大氣層,未受到引力的拘束而擴散著。這些大氣層有一部分被稱為彗髮(在中央包圍著彗核的大氣層),其它的則是彗尾(受到來自太陽的太陽風電漿和光壓作用,從彗髮被剝離的氣體、塵埃、和帶電粒子,通常呈線性延展的部分)。然而,熄火彗星因為已經接近太陽許多次,幾乎已經失去了所有可揮發的氣體和塵埃,所以就顯得類似於小的小行星。小行星被認為與彗星有著不同的起源,是在木星軌道內側形成的,而不是在太陽系的外側。主帶彗星和活躍的半人馬小行星的發現,已經使得小行星和彗星之間的差異變得模糊不清。 ,已經知道的彗星有4,894顆,其中大約有1,500顆是克魯茲族彗星和大約484顆短週期彗星,而且這個數量還在穩定的增加中。然而,這只是潛在彗星族群中微不足道的數量:估計在外太陽系的儲藏所內類似的彗星體數量可能達到一兆顆。儘管大多數的彗星都是暗淡和不夠引人注目的,但平均大概每年會有一顆裸眼可見的彗星,其中特別明亮的就會被稱為"大彗星"。 在2014年1月22日,ESA科學家的報告首次明確的指出在矮行星穀神星,也是小行星帶中最大的天體,有水氣存在。這項檢測是通過赫歇爾太空望遠鏡使用遠紅外線技術完成的。此一發現是出人意料之外的,因為彗星,不是小行星,才會有這種典型的"噴流萌芽和羽流"。根據其中一位科學家的說法:"彗星和小行星之間的區隔是越來越模糊了"。 古代也有彗星出现的记录,古人一般認為彗星是凶兆。.
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冷
冷是熱的相反詞,用來形容一種低溫的客觀條件,是一種缺乏熱能及溫暖的狀態。冷也用來表示對於類似狀態的主觀感受。 理論上最冷的溫度是絕對零度,在开尔文温标下是0 K,若以摄氏温标表示則為−273.15 °C,蘭金溫標下是0 °R,而華氏溫標下則為−459.67度。.
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全球变暖
--,或稱--,指的是在一段時間中,地球的大气和海洋因溫室效應而造成溫度上升的氣候變化,為公地悲劇之一,而其所造成的效應稱之為全球变暖效应。 目前學界已有共識認為人為活動導致全球暖化是事實,「全球暖化存在,且人類活動極有可能是導致半個世紀的全球暖化現象的主要原因」這點,在學術界當中是沒有爭議且有著強烈的共識的,超過97%的氣候科學家認為「人類活動極有可能是導致近半個世紀的全球暖化現象的主要原因」。 在1906至2005年間,全球平均接近地面的大氣層溫度上升了0.74攝氏度。普遍來說,科學界發現過去50年可觀察的氣候改變的速度是過去100年的雙倍,因此推論該時期的氣候改變是由人類活動所推動。 二氧化碳和其他溫室氣體的含量不斷增加。正是全球变暖的人為因素中主要部分。據資料顯示 ,大氣中一氧化二氮(N2O)的含量比18世紀中葉(1750年)工業革命開始從275ppbv增加到310ppbv,二氧化碳(CO2)的含量從280ppmv增加到360ppmv,甲烷(CH4)從700ppbv增加到1720ppbv,這些增長趨勢主要緣于人類的活動。燃燒化石燃料、清理林木和耕作等都增強了溫室效應。自從1950年,太陽輻射的變化與火山活動所產生的变暖效果比人類所排放的溫室氣體的還要高。這些結論得到30多個來自八大工業國家的研究團體所確認。 美國賓州大學的科学家在夏威夷的茂納羅亞峰上设立4个7米高和一个27米高的采样塔,每小时采样4次,分析二氧化碳的变化情况。(如右图) 目前全球平均温度的变化,二氧化碳濃度的變化與氣溫上升,實際上並沒有直接的關係,从工业革命开始,二氧化碳的含量急剧增加,虽然植物的光合作用吸收了很大一部分二氧化碳,海洋也溶解一部分二氧化碳并固定成碳酸鈣,但空气中二氧化碳的含量还是逐步增加。根据美国弗吉尼亚大学和英国東安格-里-亞大學联合研究的结果,在进入20世纪后半叶,全球温度上升的趋势非常明显,温度变化情况见下图。 全球性的溫度增量带来包括海平面上升和降雨量及降雪量在數額上和樣式上的變化。這些變動也許促使極端氣候事件更強更頻繁,譬如洪水、旱災、熱浪、颶風和龍捲風。除此之外,還有其它後果,包括更高或更低的農產量、冰河撤退、夏天時河流流量減少、物種消失及疾病肆虐。預計全球变暖所因致事件的數量和強度;但是很難把這些特殊事件連接到全球变暖。因為二氧化碳在大氣中有50年到200年的壽命,很多研究集中在2100年或之前的時間。但是無論氣候變化的成因或結果為何,許多人是非常關心的;對於應付預言後果的政策應該如何實施,引起了全球廣泛的政治爭論、公開辯論及各種學術研究。這些政策討論重點是應該減少還是扭轉未來的暖化及怎麼應付預計的後果。.
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光子
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光子气体
光子气体(photon gas)在物理学中是指一些光子的集合,它们有着与氢气、氖气等通常气体类似的性质,包括压力、温度、熵等。最常见的平衡态光子气体是黑体辐射。 仅含一种粒子的理想气体可通过三个状态参量进行描述,如温度、体积与粒子数。但对于黑体来说,能量分布由光子与物质(通常为腔壁)的作用所决定。在相互作用过程中光子数并不守恒,因而黑体光子气体的化学势为零。描述黑体状态所需的状态参量便由三个减少为两个(如温度与体积)。.
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光學史
人类对光學(optics)的研究开始于古代。最晚于公元前700年,古埃及人與美索不達米亞人便开始磨製與使用透鏡;之后前6~5世纪时古希臘哲學家與古印度哲學家提出了很多關於視覺與光線的理論;在,幾何光學開始萌芽。光学「optics」一词源自古希臘字「ὀπτική」,意為名詞「看見」、「視見」。 中世紀時,穆斯林世界對早期光學做出许多貢獻,在幾何光學與生理光學(physiological optics)方面都有很大的進展。在文藝復興時期與科學革命時期,光學開始出現戲劇性的突破,以衍射光学的出现为标志。這些與之前發展出的光學被稱為「經典光學」。二十世紀发展的光學研究領域,如光譜學與量子光學,一般被稱為「現代光學」。.
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光电效应
光电效应(Photoelectric Effect)是指光束照射物体时會使其發射出電子的物理效應。發射出來的電子稱為「光電子」。 1887年,德國物理學者海因里希·赫茲發現,紫外線照射到金屬電極上,可以幫助產生電火花。(On an effect of ultra-violet light upon the electric discharge)1905年,阿爾伯特·愛因斯坦發表論文《关于光产生和转变的一个启发性观点》,給出了光電效應實驗數據的理论解釋。愛因斯坦主張,光的能量并非均匀分布,而是負載於離散的光量子(光子),而這光子的能量和其所組成的光的頻率有關。這个突破性的理論不但能够解释光电效应,也推动了量子力學的诞生。由於「他對理論物理學的成就,特別是光電效應定律的發現」,愛因斯坦獲頒1921年諾貝爾物理學獎。 在研究光電效應的过程中,物理學者对光子的量子性質有了更加深入的了解,这對波粒二象性概念的提出有重大影響。除了光電效應以外,在其它現象裏,光子束也會影響電子的運動,包括光電導效應、光伏效應、光電化學效應(photoelectrochemical effect)。 根據波粒二象性,光電效應也可以用波動概念來分析,完全不需用到光子概念。威利斯·蘭姆與馬蘭·斯考立(Marlan Scully)於1969年使用半經典方法證明光電效應,這方法將電子的行為量子化,又將光視為純粹經典電磁波,完全不考慮光是由光子組成的概念。.
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状态密度
在统计力学和凝聚体物理学中,状态密度或态密度为某一能量附近每单位能量区间里微观状态的数目,又叫做能态密度。在物理学中,具有同一能量的微观状态被称为简并的。简并态的个数叫做简并数。在离散能级处,简并数就是相应能量的态密度。在连续和准连续能态处,设g(E)为态密度,则处在能量E和E+dE区间的态的个数为g(E)\mathrmE。 态密度的重要性在于,在一个正则系综中系统处在能量E到E+dE之间的概率为\rho(E)\mathrmE \propto g(E)\exp(-\beta E)\mathrmE,其中\beta.
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环空器
环空器(Hohlraum,源自德文)是辐射热动力学中的术语,它是指一个腔壁与腔内达到辐射热平衡状态的空腔。在实际情况下,理想的环空器可以通过在任何不透明金属制成的中空容器上打一个小孔来近似。这样,从小孔中透出的辐射近似为容器内部产生的黑体辐射。.
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玻尔模型
玻尔模型是丹麦物理学家尼尔斯·玻尔于1913年提出的关于氢原子结构的模型。玻尔模型引入量子化的概念,使用经典力学研究原子内电子的运动,合理地解释了氢原子光谱和元素周期表,取得了巨大的成功。玻尔模型是20世纪初期物理学取得的重要成就,对原子物理学产生了深远的影响。.
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玻色子
在量子力學裡,粒子可以分為玻色子(boson)與費米子。Carroll, Sean (2007) Dark Matter, Dark Energy: The Dark Side of the Universe, Guidebook Part 2 p. 43, The Teaching Company, ISBN 978-1-59803-350-2 "...boson: A force-carrying particle, as opposed to a matter particle (fermion).
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火
火(Fire)是物質燃燒過程中所進行的強烈氧化反應,而且其能量會以光和熱形式釋放,此外還會產生大量的生成物。緩慢的氧化反應,例如生锈或消化不在上述的定義中。 火的可见部分称作焰,可以隨著粒子的振動而有不同的形狀,在温度足够高时能以等离子体(第四態,類似氣體)的形式出現。依燃燒的物質及以純度不同,火焰的顏色和亮度也會不同。 火必須有可燃物、夠高的熱或溫度、氧化劑及化學物四項並存才能生火,缺一不可,根據質量守恆定律,火不會使被燃燒物的原子消失,只是通過化學反應轉變了被燃燒物的分子型態。火失控時,常常稱作失火或火災。 火是影響全球生態系統的重要因素之一,火的正面影響可以維持各種的生態系統以及刺激其成長。人類用火來烹調、生熱、產生訊號、照明及推進等。火的負面影響包括水體污染、土壤流失、空氣污染及對生命財產的危害。而造成全球溫度昇高的溫室效應,其原因之一就是來自燃燒化石燃料產生的二氧化碳。.
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科学大纲
以下大綱是科學的主題概述: 科学(Science,Επιστήμη)是通過經驗實證的方法,對現象(原來指自然現象,現泛指包括社會現象等現象)進行歸因的学科。科学活动所得的知识是条件明确的(不能模棱两可或随意解读)、能经得起检验的,而且不能与任何适用范围内的已知事实产生矛盾。科学原仅指对自然现象之规律的探索与总结,但人文学科也被越来越多地冠以“科学”之名。 人们习惯根据研究对象的不同把科学划分为不同的类别,传统的自然科学主要有生物學、物理學、化學、地球科學和天文學。逻辑学和数学的地位比较特殊,它们是其它一切科学的论证基础和工具。 科学在认识自然的不同层面上设法解决各种具体的问题,强调预测结果的具体性和可证伪性,这有别于空泛的哲学。科学也不等同于寻求绝对无误的真理,而是在现有基础上,摸索式地不断接近真理。故科学的发展史就是一部人类对自然界的认识偏差的纠正史。因此“科学”本身要求对理论要保持一定的怀疑性,因此它绝不是“正确”的同义词。.
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系外行星偵測法
任何行星相對於其母恆星都是極其微弱的光源。要在母恆星耀眼的光輝內同時檢測出這種微弱的光源,都有其內在的困難。因為這種緣故,只有很少的太陽系外行星被直接觀測到。 取而代之的,天文學家通常都訴諸間接的方法來偵測太陽系外的行星。目前,有好幾種間接的方法都取得了成功。.
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紫外灾变
紫外灾变,同樣也被稱為瑞利-金斯災變,指的是19世紀末/20世紀初,科學家面對黑體輻射問題,透過以古典物理學為背景之瑞利-金斯定律,來计算黑体辐射强度與能量間之關係,卻發現以古典物理學理論所計算之黑體輻射強度會隨辐射频率上昇,而趋向于放出无穷大之能量,其結果與实验数据无法吻合的歷史事件。 紫外災變這名詞在1911第一次被保羅·埃倫費斯特給使用,但其概念是源自於1900年所推導的瑞利-金斯定律。.
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紅外過量
紅外過量是天文學上對能量來源,通常都是恆星,測量時,該天體輻射出比被視為黑體的恆星所預期更多的紅外線流量。紅外過量通常是星周塵和初期恆星體共通的現象,也出現在恆星演化的漸近巨星分支和更老的的天體。 此外,監測恆星的紅外過量現象是搜尋外星文明的一種可能的方法,可以搜尋到假設性的外星文明大型工程,例如戴森球或戴森群.
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維恩近似
維恩近似(Wien Approximation、Wien distribution law或also sometimes called Wien's law)(或稱為維恩逼近、維也納逼近、維恩定律或維恩輻射定律),是物理學用來描述光譜熱輻射(通常稱為黑體輻射)的。此方法是威廉·維恩於1896年提出,適用於高頻區域的近似解。.
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經典物理術語
這一篇詞彙收集了經典物理內所有最常用的術語,並且簡單地表述了它們的定義。.
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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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约翰逊-奈奎斯特噪声
约翰逊–奈奎斯特噪声(Johnson–Nyquist noise,也称作热噪声, 约翰逊噪声,或奈奎斯特噪声)是由于热搅动导致导体内部的电荷载体(通常是电子)达到平衡状态时的电子噪声,与所施加电压无关。一般用统计物理推导该噪声被称作波动耗散定理,这里用广义阻抗或广义极化率来表征该介质。 一个理想电阻器的热噪声接近白噪声,也就是功率谱密度在整个频谱范围内几乎是不间断的(然而在极高频时并不如此)。 当限定为有限带宽时,热噪声近似高斯分布。.
约西亚·威拉德·吉布斯
约西亚·威拉德·吉布斯(Josiah Willard Gibbs,),美国科学家。他在物理学、化学以及数学领域都做出了重大的理论贡献。他有关热力学的实际应用的研究奠定了物理化學的基础。吉布斯还通过系综理论给出了热力学定律的一种微观解释,由此成为统计力学的创建者之一。“统计力学”这个术语也是由他引入的。同时,吉布斯还将麦克斯韦方程组引入物理光学的研究,并与英国科学家奥利弗·亥维赛各自独立发展了现代向量分析理论。 1863年,吉布斯获得耶鲁学院所授予的美国国内首个工程学博士学位。1871年,他在旅居欧洲三年后被聘任为耶鲁学院的数学物理学教授,并一直担任这一职位直到去世。吉布斯尽管相对孤立於当时科学蓬勃发展的欧洲,但还是成为了美国首位获得国际声誉的理论科学家,并被阿尔伯特·爱因斯坦誉为“美国史上最为杰出的英才”。1901年,他因在数学物理学领域的贡献而獲授当时国际科学界的最高奖项,英国皇家学会颁发的科普利奖章。 吉布斯一生的事迹受到众多作家以及评论家的传颂。他所做的研究尽管大多都是纯理论性的,但其实际应用价值在20世纪上半叶化工领域的蓬勃发展中得到了充分的體現。諾貝爾物理學獎得主罗伯特·密立根曾这样评价吉布斯:“(他)對于统计力学和热力学来说,就如同拉普拉斯之于天体力学,麦克斯韦之于电动力学。他为自己所研究的领域构造了几近完整的理论体系。”.
经典力学
经典力学是力学的一个分支。经典力学是以牛顿运动定律为基础,在宏观世界和低速状态下,研究物体运动的基本学科。在物理學裏,经典力学是最早被接受为力學的一个基本綱領。经典力学又分为静力学(描述静止物体)、运动学(描述物体运动)和动力学(描述物体受力作用下的运动)。16世纪,伽利略·伽利莱就已采用科学实验和数学分析的方法研究力学。他为后来的科学家提供了许多豁然开朗的启示。艾萨克·牛顿则是最早使用数学语言描述力学定律的科学家。.
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维恩位移定律
维恩位移定律(Wien's displacement law)是物理学上描述黑体电磁辐射光谱辐射度的峰值波长与自身温度之间反比关系的定律,其数学表示为: 式中 光学上一般使用纳米(nm)作为波长单位,则 b.
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热释光
热释光(Thermoluminescence, TL)效应,有时也被译作热致光、热发光,是一种冷发光现象:一些晶体(例如矿物质)在被加热时,原来吸收并储存在晶格缺陷中的电磁辐射或其他电离辐射会以光子的形式释放出来。该现象不可与黑体辐射(也可称为热发光)混淆。 常见应用有热释光测年法。.
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用於數學、科學和工程的希臘字母
希臘字母被用於數學、科學、工程和其他方面。在數學方面,希臘字母通常用於常數、特殊函數和特定的變數,而且通常大寫和小寫都有分別,而且互不相關。有一些希臘字母和拉丁字母一樣,而且不被使用:A, B, E, H, I, K, M, N, O, P, T, X, Y, Z。除此之外,由於小寫的ι(iota),ο(omicron)和υ(upsilon)跟拉丁字母i,o和u相似,所以很少被使用。有時,希臘字母的字體變種在數學數有特定的意思,例如φ(phi)和π(pi)。 在金融數學中,有些會用來表示投資風險的變數。 母語為英語的數學家在讀希臘字母時,他們不會用現在的或古時的發音,但用傳統的英語發音。例如θ,數學家會讀成/ˈθeɪtə/。(古時:,現在:).
物理学史
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。.
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物理宇宙学
物理宇宙学是天体物理学的分支,它是研究宇宙大尺度结构和宇宙形成及演化等基本问题的学科。宇宙学的研究对象是天体运动和它的第一起因,在人类历史的很长一段时期曾是形而上学的一部份。作为科学,宇宙学起源于哥白尼原则和牛顿力学,它们指出天体和地球上的物体遵守同样的物理原理并解释了天体的运动。现在这一分支被称为天体力学。一般认为,物理宇宙学起源于二十世纪的爱因斯坦广义相对论和对极远天体的天文观测。 二十世纪的科技进步使对宇宙起源的猜测成为可能。它也帮助建立了被绝大多数宇宙学家公认作理论和观测基础的大爆炸理论。(虽然职业宇宙学家认为大爆炸理论给观测以最好的解释,一些人至今仍在鼓吹另类宇宙学如等离子体宇宙学和稳恒态宇宙学。)大致来说,物理宇宙学处理的对象是宇宙中最大的物体(如星系,星系团,超星系团),最早形成的物体(如类星体)和几乎均匀的最早期宇宙(大爆炸,宇宙暴脹,微波背景辐射)。 宇宙学是比较特别的学科。它对粒子物理,场论有很强的关联。它的其他来源包括天体物理,广义相对论和等离子体物理的研究。.
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物理年鑑
《物理年鑑》(Annalen der Physik),又譯《物理學年鑑》、《物理學記事》,是自1799年刊行至今的德國物理學期刊。期刊刊發实验物理、理论物理、应用物理、数学物理等相关领域的原创、经过同行评审的文章这是现在的事情。当年爱因斯坦的文就被普朗克直接拿去发表了-->。现任主编为Guido W.
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盒中氣體
在量子力學裏,盒中氣體是一个理论模型,指的是在一個盒子內,一群不會互相作用的粒子。盒子內的位勢為零,盒子外的位勢為無限大。這些粒子永遠地束縛於盒子內,無法逃出。靠著粒子與粒子之間數不盡的瞬時碰撞,盒中氣體得以保持熱力平衡狀況。盒中氣體這個簡單的理論模型可以用來描述經典理想氣體,也可以用來描述各種各樣的量子理想氣體,像費米氣體、玻色氣體、黑體輻射、等等。 應用馬克士威-玻茲曼統計、玻色-愛因斯坦統計、與費米-狄拉克統計的理論結果,取非常大的盒子的極限,表達能量態的簡併為一個微分,然後以積分來總合每一個能量態,再用配分函數或大配分函數計算氣體的熱力性質。這計算的結果可以用來分析正質量粒子氣體或零質量粒子氣體的性質。 此篇文章是盒中粒子理論的進階。閱讀此篇文章前,必須先了解盒中粒子理論。.
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白体 (物理学)
白體,旧称绝对白体,是物理学上的一种理想概念,和黑体相反,是一種只向外辐射而不吸收能量的理想物體,這類理想物體有兩種,包括鏡體和白體,白體是指入射的辐射會成漫反射者。.
白熾
白熾(Incandescence),又譯為白熱,是指對一個物體施加能量,使它溫度上升,直到產生可見光的現象。蠟燭燃燒時發出的火焰,即是碳分子產生的白熾狀態,電燈泡也是使用這個原理來發光。它的字根源自於拉丁文incandescere,意思是「白熱化」。 它是熱輻射的一個特殊狀況。理論上,一個完全黑暗的物體,經由施加能量,將會放射出電磁輻射,這被稱為黑體輻射,它的光譜可以由普朗克定理得知。一個黑體可能輻射出的總功率,可以由斯特藩-玻尔兹曼定律計算出來。由维恩位移定律則可以得知它所發射電磁輻射的波長。如果這個波長,落在可見光光譜的範圍內,就會出現白熾現象。.
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白色
白色是一种包含光谱中所有颜色光的颜色,其明度最高,就如電腦程式設計領域就依照白色科學的定義而將參數值常定義成所有色彩的最大值,如白色=RGB(255,255,255)或#FFFFFF最大值(而不是將白色定義成像水H2O的無色=透明色或無色=null值)。可以将光谱中三原色的光:红色、蓝色和绿色按一定比例混合得到白光。光谱中所有可见光的混合也是白光。.
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過渡區
過渡區是太陽大氣層內介於色球和日冕中間的一區,只能在太空中使用紫外線望遠鏡看見。它的重要性在於一些未曾被說明,但在太陽大氣物理中是很重要的轉換:.
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马克斯·普朗克
克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck,),德国物理学家,量子力学的创始人,20世纪最重要的物理学家之一,因发现能量量子而对物理学的发展做出了重要贡献,並在1918年獲得诺贝尔物理学奖。 作为一个理论物理学家,普朗克最大的贡献是首先提出了(舊)量子论。这个理论彻底改变人类对原子與次原子的认识,正如爱因斯坦的相对论改变人类对时间和空间的认识,这两个理论一起构成了20世纪物理学的基础。 波耳、愛因斯坦與普朗克被稱為舊量子論的奠基者。.
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詹姆士·金斯
詹姆士·霍普伍德·金斯爵士, OM FRS MA DSc ScD LLDSir James Jeans 1938 (reprint of 1931's edition of 1930 book): The Mysterious Universe.
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黎曼ζ函數
黎曼ζ函數ζ(s)的定義如下: 設一複數s,其實數部份> 1而且: \sum_^\infin \frac 它亦可以用积分定义: 在区域上,此无穷级数收敛并为一全纯函数(其中Re表示--的实部,下同)。欧拉在1740考虑过s为正整数的情况,后来切比雪夫拓展到s>1。波恩哈德·黎曼认识到:ζ函数可以通过解析开拓来扩展到一个定义在复数域(s, s≠ 1)上的全纯函数ζ(s)。这也是黎曼猜想所研究的函数。 虽然黎曼的ζ函数被数学家认为主要和“最纯”的数学领域数论相关,它也出现在应用统计学(参看齊夫定律(Zipf's Law)和(Zipf-Mandelbrot Law))、物理,以及调音的数学理论中。.
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黑体 (物理学)
在熱力學中,黑体(Black body),旧称绝对黑体,是一个理想化的物体,它能夠吸收外来的全部电磁辐射,並且不會有任何的反射與透射。隨著溫度上升,黑體所輻射出來的電磁波與光線則稱做黑體辐射。這個名詞在1862年由古斯塔夫·基爾霍夫所提出並引入熱力學內。.
輻射壓
輻射壓(Radiation pressure)(亦稱光壓)是電磁輻射對所有暴露在其下的物體表面所施加的壓力。如果被吸收,壓力是流量密度除以光速;如果完全被反射,輻射壓將會加倍。例如,太陽輻射的能量在地球的流量密度是1370 W/m2,所以吸收狀態下的輻射壓是 4.6 µPa(參考氣候模型)。.
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輻射轉移
輻射轉移(Radiative transfer)是以電磁輻射形式進行能量轉移的物理現象。經由介質傳播的輻射會受到吸收、發射和散射的影響。輻射轉移方程式就是以數學方式描述這些交互作用。輻射轉移的方程式廣泛應用在光學、天文物理學、大氣科學和遙測上。輻射轉移方程式的解析解在單純狀況下存在,但在包含複雜多重散射效應的實際狀況下必須使用數值解方式。 本條目主要集中在輻射平衡 :.
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辐射
物理學上的輻射指的是能量以波或是次原子粒子移動的型態,在真空或介質中傳送。包含.
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霍金輻射
霍金輻射(Hawking radiation)是以量子效應理論推測出的一種由黑洞散發出來的熱輻射。此理論在1974年由物理學家史蒂芬·霍金提出。有了霍金輻射的理論就能說明如何降低黑洞的質量而導致黑洞蒸散的現象。 而因為霍金輻射能夠讓黑洞失去質量,當黑洞損失的質量比增加的質量多的時候就會造成縮小,最終消失。而比較小的微黑洞的發散量通常會比正常的黑洞大,所以前者會比後者縮小與消失的速度還要快。 霍金的分析迅速成為第一個令人信服的量子引力理論,儘管目前尚未實際觀察到霍金輻射的存在。在2008年6月NASA發射了GLAST衛星,它可以尋找蒸發的黑洞中γ射線的閃光。而在額外維度理論,高能粒子对撞也有可能創造出會自我消失的微黑洞。 2010年9月,一項模擬重力研究的結果被部分科學家認為是首次展示出霍金輻射的可能存在與可能性質。然而,霍金輻射仍未被實際觀測到Hawking radiation from ultrashort laser pulse filaments Authors: F.
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能量均分定理
在经典統計力學中,能量均分定理(Equipartition Theorem)是一種聯繫系統溫度及其平均能量的基本公式。能量均分定理又被稱作能量均分定律、能量均分原理、能量均分,或僅稱均分。能量均分的初始概念是熱平衡時能量被等量分到各種形式的运动中;例如,一个分子在平移運動时的平均動能應等於其做旋轉運動时的平均動能。 能量均分定理能够作出定量預測。类似于均功定理,对于一个给定温度的系统,利用均分定理,可以計算出系統的總平均動能及勢能,從而得出系统的熱容。均分定理還能分別給出能量各個组分的平均值,如某特定粒子的動能又或是一个彈簧的勢能。例如,它預測出在熱平衡時理想氣體中的每個粒子平均動能皆為(3/2)kBT,其中kB為玻爾兹曼常數而T為溫度。更普遍地,無論多複雜也好,它都能被應用於任何处于熱平衡的经典系統中。能量均分定理可用於推導经典理想氣體定律,以及固體比熱的杜隆-珀蒂定律。它亦能夠應用於預測恒星的性質,因为即使考虑相對論效應的影響,该定理依然成立。 儘管均分定理在一定条件下能够对物理现象提供非常準確的預測,但是當量子效應變得显著時(如在足够低的温度条件下),基于这一定理的预测就变得不准确。具体来说,当熱能kBT比特定自由度下的量子能級間隔要小的時候,該自由度下的平均能量及熱容比均分定理預測的值要小。当熱能比能級間隔小得多时,这样的一個自由度就說成是被“凍結”了。比方說,在低溫時很多種類的運動都被凍結,因此固體在低溫時的熱容會下降,而不像均分定理原測的一般保持恒定。對十九世紀的物理學家而言,這种熱容下降现象是表明經典物理学不再正確,而需要新的物理学的第一個徵兆。均分定理在預測電磁波的失敗(被稱为“紫外災變”)普朗克提出了光本身被量子化而成為光子,而這一革命性的理論對刺激量子力學及量子場論的發展起到了重要作用。.
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阿尔伯特·爱因斯坦科学出版物列表
阿尔伯特·爱因斯坦(1879年-1955年)是二十世纪著名理论物理学家,以狭义相对论和广义相对论的建立闻名于世。他在统计力学领域也做出了重要的贡献,特别是他对布朗运动的研究,解决了关于比热容的佯谬,以及建立了涨落与耗散之间的联系。尽管他在对量子力学的诠释上有保留意见,爱因斯坦对量子力学的诞生仍然做出了开创性的贡献,并且他对光子的理论研究也间接导致了量子场论的诞生。 爱因斯坦的科学出版物在下面的四个列表中列出:期刊论文、书籍章节、书籍和授权译作。在列表的第一列中,每一篇出版物的索引号都采用了保罗·席尔普(Paul Arthur Schilpp)的参考书目(参见席尔普所著《阿尔伯特·爱因斯坦:哲人-科学家》(Albert Einstein: Philosopher-Scientist)第694-730页)中的编号以及《爱因斯坦全集》中的编号。这两个参考书目的完整信息可以从后面的参考书目章节中找到。席尔普编号用于注解中的交叉参考(每一个列表的最后一列),因为它们涵括了爱因斯坦人生的大部分时期。中文翻译的标题大部分来自于出版的中文版《爱因斯坦全集》和《爱因斯坦文集》(商务印书馆1976年第一版)。然而一些出版物并没有官方的翻译,非官方的翻译以§记号标明。虽然列表是按时间顺序排列,然而点击每一列顶部的箭头,每一个列表的任意栏可以重新按照字母顺序排列。举例说明,按照主题重新排序一个表,以便将“广义相对论”和“比热容”相关的文章分组,只需按一下“分类注释”一栏的箭头即可。打印重新排列的列表,页面可能会直接使用浏览器默认的打印选项打印,左侧的“打印版本”的链接只提供了缺省排序的版本。爱因斯坦与他人合作作品用淡紫色标识,合作者的名字列在表格的最后一栏中。 为了限制本文的重点和长度,爱因斯坦的许多非科学作品没有列在这裡。区分科学和非科学作品标准是根据席尔普参考书目,书中列出了130多个非科学作品,大部分是关于人道主义或政治主题(第730-746页)。《爱因斯坦全集》中的5卷(第1、5、8-10卷)是关于他的信件,其中大部分与科学问题相关。由于这些信件原来并不准备出版,因此同样也没有列在这裡。.
薛定谔方程
在量子力學中,薛定諤方程(Schrödinger equation)是描述物理系統的量子態怎樣隨時間演化的偏微分方程,为量子力學的基礎方程之一,其以發表者奧地利物理學家埃尔温·薛定諤而命名。關於量子態與薛定諤方程的概念涵蓋於基礎量子力學假說裏,無法從其它任何原理推導而出。 在古典力學裏,人们使用牛頓第二定律描述物體運動。而在量子力學裏,類似的運動方程為薛定諤方程。薛定諤方程的解完備地描述物理系統裏,微觀尺寸粒子的量子行為;這包括分子系統、原子系統、亞原子系統;另外,薛定諤方程的解還可完備地描述宏觀系統,可能乃至整個宇宙。 薛定諤方程可以分為「含時薛定諤方程」與「不含時薛定諤方程」兩種。含時薛定諤方程與時間有關,描述量子系統的波函數怎樣隨著時間而演化。不含時薛定諤方程则與時間無關,描述了定態量子系統的物理性質;該方程的解就是定態量子系統的波函數。量子事件發生的機率可以用波函數來計算,其機率幅的絕對值平方就是量子事件發生的機率密度。 薛定諤方程所屬的波動力學可以數學變換為維爾納·海森堡的矩陣力學,或理察·費曼的路徑積分表述。薛定諤方程是個非相對論性方程,不適用於相對論性理論;對於相對論性微觀系統,必須改使用狄拉克方程或克莱因-戈尔登方程等。.
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量子
量子一詞來自拉丁语quantum,意為“有多少”,代表“相當數量的某物质”。在物理學中常用到量子的概念,指一個不可分割的基本個體。例如,“光的量子”是光的單位。而延伸出的量子力學、量子光學等更成為不同的專業研究領域。 其基本概念为所有的有形性質是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的數值是特定的,而不是任意值。例如,在(休息狀態的)原子中,電子的能量是可量子化的。這決定原子的穩定和一般問題。 在20世紀的前半期,出現了新的概念。許多物理學家將量子力學視為瞭解和描述自然的的基本理論。在量子出现在世界上100多年间,经过普朗克,爱因斯坦,斯蒂芬霍金等科学家的不懈努力,已初步建立量子力学理论。.
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量子力學入門
量子力学(quantum mechanics;或称量子论)是描述微观物质(原子,亚原子粒子)行为的物理学理论,量子力学是我们理解除万有引力之外的所有基本力(电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用)的基础。 量子力学是许多物理学分支的基础,包括电磁学、粒子物理、凝聚态物理以及宇宙学的部分内容。量子力学也是化学键理论、结构生物学以及电子学等学科的基础。 量子力學主要是用來描述微觀下的行為,所描述的粒子現象無法精確地以古典力學詮釋。例如:根據哥本哈根詮釋,一個粒子在被觀測之前,不具有任何物理性質,然而被觀測之後,依測量儀器而定,可能觀測到其粒子性質,也可能觀測到其波動性質,或者觀測到一部分粒子性質一部分波動性質,此即波粒二象性。 量子力学始于20世纪初马克斯·普朗克和尼尔斯·玻尔的开创性工作,马克斯·玻恩于1924年创造了“量子力学”一词。因其成功的解释了经典力学无法解释的实验现象,并精确地预言了此后的一些发现,物理学界开始广泛接受这个新理论。量子力学早期的一个主要成就是成功地解释了波粒二象性,此术语源于亚原子粒子同时表现出粒子和波的特性。.
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量子力學的數學表述
量子力学的数学表述是对量子力学进行严谨描述的数学表述体系。与20世纪初发展起来的旧量子论的数学形式不同,它使用了一些抽象的代数结构,如无穷维希尔伯特空间和这些空间上的算子。这些结构中有许多源于泛函分析。这一纯粹数学研究领域的发展过程既平行于又受影响于量子力学的需要。简而言之,物理可观察量的值,如能量和动量的值不再作为相空间上的函数值,而是作为本征值,或者更为精确地来说是希尔伯特空间中线性算子的谱值。 这一表述体系一直沿用至今。该体系的核心为“量子态”和“可观察量”这两个概念。对于原子尺度的系统来说,这两个概念与之前用来描述物理现实的模型大相径庭。虽然数学上允许对许多量的计算结果进行实验测量,但是实际上,在对于符合一定条件的两个物理量同时进行精确测量时,却存在一个理论性限制——不确定性原理。这一原理由维尔纳·海森堡通过思想实验首次阐明,且在该体系中以可观察量的不可交换性进行表述。 在量子力学作为一支独立理论形成之前,物理学中用到的数学理论主要是以微积分为源头、后来又添以微分几何与偏微分方程的数学分析。统计力学中还用到概率论。几何直观在这两个理论中扮演重要角色。相对论中的许多概念和方法也是基于几何理论。量子物理学中对于实验现象的一系列不同以往的理解在1895年到1915年间开始逐步形成。其中具有代表性的思想为波粒二象性。但在量子理论形成之前的10至15年中,物理学家仍然在经典物理学的框架内思考量子理论,所基于的数学结构也是完全相同的。其中具有代表性的例子是玻尔-索末菲量子化条件。这一原理完全建构于经典框架中的相空间。.
里德伯原子
里德伯原子是指具有高激发态电子(主量子数n很大)的原子。里德伯原子中只有一个电子处于很高的激发态,离原子实(原子核和其余的电子)很远,原子实对这个电子的库仑作用可视为一个点电荷的库仑作用,因此可以将里德伯原子看作类氢原子,将多体问题转化为单电子问题,这样就大大简化了计算。 1885年巴耳末提出氢原子光谱的巴耳末公式之后,就有人观测到了n.
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P-過程
P-過程是發生在超新星的核心塌縮時進行的核合成(參見超新星核合成),對比鐵重且富含質子原子核的產生有不可忽視的貢獻。.
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温度
温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。溫度理論上的高極點是「普朗克溫度」,而理論上的低極點則是「絕對零度」。「普朗克溫度」和「絕對零度」都是無法通过有限步骤達到的。目前国际上用得较多的温标有摄氏温标(°C)、华氏温标(°F) 、热力学温标(K)和国际实用温标。 温度是物体内分子间平均动能的一种表现形式。值得注意的是,少數幾個分子甚至是一個分子構成的系統,由於缺乏統計的數量要求,是沒有溫度的意義的。 溫度出現在各種自然科學的領域中,包括物理、地質學、化學、大氣科學及生物學等。像在物理中,二物體的熱平衡是由其溫度而決定,溫度也會造成固體的熱漲冷縮,溫度也是熱力學的重要參數之一。在地質學中,岩漿冷卻後形成的火成岩是岩石的三種來源之一,在化學中,溫度會影響反應速率及化學平衡。大气层中气体的温度是气温(Atmospheric temperature),是氣象學常用名词。它直接受日射所影響:日射越多,氣温越高。 溫度也會影響生物體內許多的反應,恒温动物會調節自身體溫,若體溫升高即為發熱,是一種醫學症狀。生物體也會感覺溫度的冷熱,但感受到的溫度受風寒效應影響,因此也會和周圍風速有關。.
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普朗克常数
普朗克常數記為h,是一個物理常數,用以描述量子大小。在量子力學中佔有重要的角色,馬克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和实验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于普朗克常數乘以辐射电磁波的频率。这关系称为普朗克关系,用方程式表示普朗克关系式: 其中,E 是能量,h 是普朗克常數,\nu 是频率。 普朗克常數的值約為: 普朗克常數的量綱為能量乘上時間,也可視為動量乘上位移量: (牛頓(N)·公尺(m)·秒(s))為角動量單位.
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普朗克黑体辐射定律
在物理学中,普朗克黑体辐射定律(也简称作普朗克定律或黑体辐射定律,英文:Planck's law, Blackbody radiation law)描述,在任意温度T\,下,从一个黑体中发射出的电磁辐射的辐射率与频率彼此之間的关系。在这裏,辐射率是频率\nu的函数: 如果写成波长的函数,則辐射率为 其中,I_或I_是輻射率,\nu \,是频率,\lambda \,是波长,T \,是黑体的温度,h \,是普朗克常数,c \, 是光速,k \, 是玻尔兹曼常数。 注意这两个函数具有不同的单位:第一个函数是描述单位频率间隔内的辐射率,而第二个则是单位波长间隔内的辐射率。因而I_(\nu,T)和I_(\lambda,T)并不等价。它们之间存在有如下关系: 通过单位频率间隔和单位波长间隔之间的关系,这两个函数可以相互转换: 在低頻率極限,普朗克定律趨於瑞利-金斯定律,而在高頻率極限,普朗克定律趨於維恩近似。 馬克斯·普朗克於1900年發展出普朗克定律,並從實驗結果計算出所涉及的常數。後來,他又展示,當表達為能量分布時,該分布是電磁輻射在熱力學平衡下的唯一穩定分布。當表達為能量分布時,該分布是熱力學平衡分布家族的成員之一,其它成員為玻色–愛因斯坦分布、費米–狄拉克分布、麦克斯韦-玻尔兹曼分布等等。.
10月19日
10月19日是阳历一年中的第292天(闰年第293天),离全年的结束还有73天。.
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