Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 12
Дисциплина: История физики
специальность: «01.04.00 – Физика и математика»
Распределение учебного времени на лекционные, практические (семинарские) занятия по курсу «История физики» (5 курс,
IX
семестр)
Общее количество часов на лекционные, практические и лабораторные занятия – 30. Вид занятий
Количество часов
Лекционные занятия 20 Практические (семинарские) занятия 10 Форма отчёта – зачёт
Содержание курса
Предмет, задачи и методы истории физики. Закономерности развития физической науки. Связь физики с другими разделами естествознания и математикой. Основные этапы развития физики и периодизация её истории. Предыстория физики Характер науки античности. Натурфилософские представления древнегреческих учёных. Физика Аристотеля. Исследования Архимеда по механике. Физика на арабском средневековом Востоке. Развитие физических представлений в Европе в эпоху Возрождения. Исследования Леонардо да Винчи. Формирование и развитие классической физики Научная революция 17 века.
Социальные и экономические предпосылки научной революции 17 века. Значение работы Н. Коперника «Об обращениях небесных сфер» для развития естествознания. Философия и естествознание (работы Дж. Бруно, Ф. Бэкона, Р. Декарта). Характеристика научной революции 17 века. Г. Галилей и значение его трудов для развития экспериментального метода. Работы И. Кеплера по оптике и небесной механике. Проблематика исследований по физике в 17 веке (работы Б. Паскаля, Х. Гюйгенса, Р. Бойля, Р. Гука). И. Ньютон и его подход к исследованию физических явлений. Цели науки по Ньютону. Значение ньютоновской методологии для развития физики в 18-19 веках. Особенности исследований в области физики в 18-19 веках.
Проблематика физических исследований в 18 веке. Становление новых областей физики (изучение электрических и тепловых явлений). Профессионализация науки. М.В. Ломоносов и развитие науки в России. Изменение социального положения науки в 19 веке. Усиление связи физики с техникой. Становление научных школ. Образование физических лабораторий. Развитие отдельных областей физики Механика.
Экспериментальные основы и постулаты механики Ньютона. «Математические начала натуральной философии». Развитие классической механики в трудах учёных 18-19 веков. Значение успехов механики для развития других областей физики. Термодинамика и представления о строении вещества.
Развитие термометрии в 17-18 веках. Исследование закономерностей тепловых явлений в 18 веке (опыты Г. Рихмана, Дж. Блэка). Борьба теории теплорода и кинетической теории тепла в конце 18 – начале 19 века. Опыты Румфорда. Работа С. Карно «Размышления о движущей силе огня». Установление закона сохранения энергии (работы Р. Майера, Дж. Джоуля, Г. Гельмгольца). Формирование классической термодинамики. Развитие теплотехники. Работы Дж. Дальтона, Ж. Гей-Люссака и А. Авогадро и их значение для обоснования атомно-молекулярной гипотезы. Становление статистической физики в трудах Дж. К. Максвелла, Л. Больцмана, Дж. Гиббса. Теория броуновского движения А. Эйнштейна и М. Смолуховского и её экспериментальное подтверждение Ж. Перреном. Оптика.
Возникновение физической оптики в 17 веке. Корпускулярные и волновые представления о свете конца 17 века. Работы Т. Юнга и О. Френеля и победа волновой теории света. Трудности волновой оптики упругого эфира. Электродинамика и кризис механицизма.
Открытие основных законов электромагнетизма: обоснование основного закона электростатики Ш. Кулоном, работы Л. Гальвани и А. Вольты, открытие Х. Эрстеда, эксперименты Г. Ома, исследования М. Фарадея. Электродинамика А Ампера. Проблема дальнодействия и близкодействия. Создание теории электромагнитного поля Дж. К. Максвеллом и её экспериментальное обоснование (опыты Г. Герца, исследования давления света П.Н. Лебедева). Кризис механицизма. Переход к электромагнитной картине мира. Успехи физики и развитие естествознания в 19 веке.
Связи физики с другими разделами естествознания. Значение открытия закона сохранения энергии для прогресса естествознания. Проникновение физических методов исследования в астрономию. Успехи химической атомистики. Открытие Д. И. Менделеевым периодического закона химических элементов и его значение для развития физики и химии. Достижения физики и техники (на примере развития электротехники). Изобретение радио А. С. Поповым. Научная революция конца 19 – первой трети 20 века Состояние физики в конце 19 – начале 20 века. Экспериментальные открытия конца 19 века: рентгеновские лучи, радиоактивность, электрон. Исследования структуры атома. Достижения спектроскопии. Модель атома Дж. Дж. Томсона. Опыты Э. Резерфорда по рассеянию α-частиц. Планетарная модель атома. Проблема эфира и создание теории относительности.
Проблема увлечения эфира. Принцип относительности и электродинамика Максвелла. Опыт Майкельсона–Морли. Идеи Г. Лоренца и А. Пуанкаре. Создание специальной теории относительности А. Эйнштейном. Общая теория относительности и её экспериментальное обоснование. Развитие квантовых представлений и становление квантовой теории.
Проблема теплового излучения. Взаимодействие излучения и вещества (исследование спектров, обнаружение фотоэффекта Г. Герцем и его исследование А. Г. Столетовым, изучение закономерностей люминесценции). Гипотеза М. Планка. Работы А. Эйнштейна по квантовой теории излучения. Открытие эффекта Комптона. Разработка А. Эйнштейном и П. Дебаем квантовой теории теплоёмкости твёрдых тел. Теория атома Н. Бора, её развитие и трудности. Принцип соответствия. Работы В. Гейзенберга. Гипотеза Л. де Бройля. Построение волновой механики Э. Шредингером. Опыты К. Дэвиссона и Л. Джермера. Открытие спина электрона. Работы М. Борна и В. Паули. Принцип неопределённости. Принцип дополнительности. П. Дирак и создание релятивистской квантовой механики. Возникновение квантовой статистики и развитие термодинамики. Важнейшие направления и открытия современной физики Физика атомного ядра и элементарных частиц.
Исследования школы Э. Резерфорда. Открытие нейтрона. Изучение радиоактивных превращений. Обнаружение спонтанного деления атомного ядра. Создание атомного оружия и атомной энергетики. Проблема управляемого термоядерного синтеза. Развитие методов исследования элементарных частиц (создание ускорителей и детекторов заряженных частиц различных типов). Открытие новых элементарных частиц и попытка их классификации. Физика твёрдого тела.
Создание зонной теории твёрдого тела. Разрешение парадоксов классической электронной теории. Теоретические и экспериментальные методы физики твёрдого тела. Физика твёрдого тела и прогресс техники (на примере физики и техники полупроводников). Оптика и квантовая электроника.
Создание квантовых генераторов (Н. Г. Басов, А. М. Прохоров, Ч. Таунс). Развитие лазерной техники. Возникновение новых методов спектроскопии. Квантовая электроника и развитие техники. Создание голографии. Физика низких температур.
Развитие методов получения низких температур. Открытие явлений сверхпроводимости и сверхтекучести и их теоретическое объяснение. Проблема высокотемпературной сверхпроводимости. Астрофизика.
Рождение всеволновой астрономии. Открытие расширения Вселенной и обнаружение реликтового излучения. Успехи космологии. Космические исследования и достижения в изучении Солнечной системы. Достижения советской физики.
Научные школы А. Ф. Иоффе, Д. С. Рождественского, Л. И. Мандельштама, С. И. Вавилова. Открытие Л. И. Мандельштамом и Г. С. Ландсбергом комбинационного рассеяния света. Оптические исследования С. И. Вавилова. Открытие эффекта Вавилова–Черенкова и его теоретическое объяснение. Работы П. Л. Капицы по физике низких температур. И. В. Курчатов и развитие советской ядерной физики. Успехи советской теоретической физики (работы В. А. Фока, А. А. Фридмана, И. Е. Тамма, Я. И. Френкеля, Л. Д. Ландау). Заключение Развитие физики и изменение картины мира. Квантово-релятивистские представления – основа современной картины мира. Фундаментальные проблемы современной физики. Научно-техническая революция. Рабочая программа лекций
№ п/п Тема Содержание Кол-во часов 1 Введение Предмет истории физики, его значение в развитие физической науки. Связь физики с историей общества и с другими науками. 1 2 Наука древности 1. Возникновение наук. 2. Наука Древней Греции. 3. Древние атомисты. 4. Аристотель. 5. Архимед. 3 3 Физика средневековья 1. Характеристика эпохи. 2. Наука Востока – связующее звено между античной наукой и европейской. 3. Развитие науки в Европе. 2 4 Научная революция 16 века и борьба за новое мировозрение 1. Характеристика эпохи. 2. Учение Коперника. 3. Галилей – основоположник механики. 2 5 Физика 17 века 1. Механика (Г.В. Лейбниц, Х. Гюйгенс, И. Ньютон и другие). 2. Оптика 17 века (оптические инструменты, открытие дифракции, интерференции, поляризации, дисперсии). 2 6 М.В. Ломоносов и физика 18 века 1. Развитие физики в Европе. 2. Биография М.В. Ломоносова. 3. Вклад М.В. Ломоносова в науку. 2 7 Физика первой половины 19 века 1. Особенности развития физики. 2. Электричество и магнетизм. 3. Оптика. 4. Термодинамика. 2 8 Физика второй половины 19 века Теория электромагнитного поля и её влияние на развитие оптики 2 9 Открытия в физике 19 века, выросшие в целые отрасли физической науки 1. Фотоэффект и тепловое излучение. 2. Квантовая механика. 3. Радиоактивность. 4. Ядерная и атомная физика. 4 План семинарских занятий № п/п Тема Содержание Кол-во часов 1 История механики 1. Аристотель – выдающийся учёный древности. 2. Архимед – выдающийся учёный древности. 3. Галилео Галилей – основоположник механики. 4. Жизнь и научная деятельность И. Ньютона. 5. История открытия закона всемирного тяготения. 6. Закон сохранения импульса (Декарт, Гюйгенс, Циолковский). 7. Создание теоретических основ механики. 2 2 История развития термодинамики 1. Проблемы термометрии и калориметрии в 18 веке. 2. Открытие основных газовых законов. 3. История установления закона сохранения энергии. 4. Первое начало термодинамики, термодинамические функции, второе начало термодинамики. 5. Работы Клаузиуса и Максвелла по молекулярно-кинетической теории. 6. Статистическая трактовка второго начала термодинамики. Работы Больцмана. 2 3 История электродинамики 1. Открытия в области электричества в 18 веке. 2. Изобретение источника тока, исследование действий электрического тока. 3. Ампер и его работы по электродинамике. 4. Фарадей и его вклад в изучение электромагнитных явлений. 5. Практическое применение электричества «телеграф, электрическое освещение, трансформатор, передача электроэнергии». 6. Работы Максвелла по теории электромагнитного поля. 7. Г. Герц и А.С. Попов. 2 4 История оптики, атомной и ядерной физики 1. Оптика древности и средневековья. 2. Крупнейшие открытия в оптике в 17 веке. 3. Зарождение и борьба волновой и корпускулярной теории света. 4. Френель и его работы по оптике. 5. Измерение скорости света. 6. История открытия электрона. 7. Резерфорд и ядерная модель атома. 8. Открытие основных элементарных частиц. 9. От гипотезы квантов к квантовой теории. 2 5 Развитие физики в России 1. Создание Российской Академии наук. М.В. Ломоносов. 2. Выдающиеся российские физики – Рихман, Ленц, Якоби, Остроградский, Менделеев. 3. Развитие физики в советский период. Создание новых физических институтов. 4. Советские и Российские физики – Лауреаты Нобелевской премии: a) Тамм, Франк и Черенков; b) Ландау; c) Капица; Басов и Прохоров. 2 Темы ов по истории физики 1. Учёные Древней Греции. 2. Древние атомисты. Научная деятельность Демокрита. 3. Аристотель – выдающийся учёный древности. 4. Архимед – выдающийся учёный древности. 5. Жизнь и деятельность Леонардо да Винчи. 6. Жизнь и подвиг Галилео Галилея. 7. Исаак Ньютон и его вклад в развитие науки. 8. Законы сохранения в механике. 9. Жизнь и деятельность учёных 17 века (Б. Паскаль, Р. Гук, Р. Бойль). 10. Возникновение двух взглядов на природу света. 11. Важнейшие открытия в оптике в 17 веке. 12. Христиан Гюйгенс и его вклад в развитие механики и оптики. 13. Жизнь и научная деятельность М.В. Ломоносова. 14. Работы М.В. Ломоносова по физике. 15. Андре Мари Ампер – основоположник электродинамики. 16. Биографии и вклад в науку Г. Ома, М. Фарадея и Х. Эрстеда. 17. Вклад Т. Юнга и О. Френеля в победу волновой оптики. 18. Жизнь и научная деятельность Р. Майера, Д. Джоуля и Г. Гельмгольца. 19. Роль Р. Клаузиуса в создании основ МКТ и термодинамики. 20. Дж. Максвелл – биография и вклад в создание молекулярно-кинетической теории. 21. Дж. Максвелл – биография и вклад в создание теории электромагнитного поля. 22. Труды Генриха Герца. 23. История открытия электрона. 24. История открытия радиоактивности. 25. От гипотезы квантов к квантовой теории. 26. Открытие элементарных частиц. 27. Исследования отечественных учёных в области физики 19 века. 28. Советские и Российские физики – лауреаты Нобелевской премии. 29. И.В. Курчатов и ядерная физика. 30. Вклад советских учёных в победу в Великой Отечественной войне 1941-1945 годов. 31. Жизнь и научная деятельность А.Ф. Иоффе. 32. П.Л. Капица. 33. Нильс Бор – классик физической науки. 34. Развитие взглядов на пространство и время. 35. Жизнь и деятельность Н.И. Лобачевского. 36. Жизнь и деятельность Альберта Эйнштейна. 37. Жизнь и деятельность К.Э. Циолковского. 38. Жизнь и деятельность А.С. Попова. Вопросы к зачёту по истории физики 1. Вклад древнегреческих учёных в развитие физики. 2. Аристотель – выдающийся учёный древности. 3. Архимед – выдающийся учёный древности. 4. Развитие науки в средневековье: а) Индия и Китай; б) Средняя Азия; в) Европа. 5. Система Коперника и научная революция в естествознании. 6. Биография и научные труды Галилея. 7. Жизнь и деятельность Ньютона. 8. Работы Ньютона по оптике. 9. Вклад Ньютона в развитие механики. 10. М.В. Ломоносов и его роль в развитии научных исследований в России. 11. Оптика 17 века. Работы Р. Декарта, Ф. Гримальди, Х. Гюйгенса. 12. Развитие представлений о теплоте и температуре в 17-18 веках. 13. Основные достижения в области физики в 18 веке. 14. Основные этапы развития теории газов (Р. Бойль, Ж. Гей-Люссак, Шарль, Б. Клапейрон, Р. Клаузиус). 15. История открытия закона сохранения и превращения энергии. 16. Томас Юнг и его работы по физике. 17. Огюстен Жан Френель – создатель волновой оптики. 18. Изобретение источника постоянного тока, открытие действий электрического тока. Закон Ома. 19. История исследований природы электрического тока. 20. Исследования А. Ампера по электромагнетизму. 21. Биография и исследования по электромагнетизму М. Фарадея. 22. Работы Дж. Максвелла по теории электромагнитного поля. 23. История электрического освещения. 24. История измерений скорости света. 25. Советские и Российские физики – лауреаты Нобелевской премии. 26. Вклад отечественных учёных в развитие физики. Список литературы
1. Агасян Н.О., Беляев С.Т., Окунь Л.Б., Саперштейн Э.Е. Воспоминания об академике А.Б. Мигдале. - М.: Физматлит, 2003. - 256 с. 2. Андерсон Дэвид Л. Открытие электрона (Развитие атомных концепций электричества). М.: Атомиздат, 1968.- 160 с. 3. Анцелович Е.С. Галилео Галилей. – М.: Учпедгиз, 1955. –.120 с. 4. Араго Ф. Биографии знаменитых астрономов, физиков и геометров. Том 1.-Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2000.- 496 с. 5. Араго Ф. Биографии знаменитых астрономов, физиков и геометров. Том 2,3.-Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2000.- 464 с. 6. Арнольд В.И. Гюйгенс и барроу, Ньютон и Гук - первые шаги математического анализа и теории катастроф, от эвольвент до квазикристаллов / Серия "Современная математика для студентов" - М.:Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. - 1989. -96 с. 7. Бессараб М.Я. Так говорил Ландау. - М.: Физматлит, 2004.-128 с. 8. Боголюбов А.Н. Математики. Механики. Биографический справочник. Киев: Наукова думка, 1983.-640 с. 9. Боголюбов А.Н. Роберт Гук (1653-1703). -М.: Наука, 1984.- 240 с. 10. Болотовский Б.М. Оливер Хевисайд.- М.Наука, 1985.-260 с. 11. Борн М. Размышления и воспоминания физика. Сборник статей. М.: Наука, 1977.- 280 с. 12. Бублейников Ф.Д. Галилео Галилей. Серия: Люди науки и техники М.: Просвещение, 1964.- 88 с. 13. Вавилов С.И. Исаак Ньютон. М.-Л.: Изд. АН СССР, 1945.- 121 с. 14. Веселовский И. Н. Христиан Гюйгенс. М., Учпедгиз, 1959. – 110 с. 15. Гастев, А.А. Леонардо да Винчи /А.А. Гастев.-М.: Молодая гвардия, 1982.-400с. 16. Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики. Изд.2., перераб. и доп. 1981 – 536 с. 17. Голубь П.Д. Физики от А до Я: Биографический справочник.- Барнаул: Изд-во БГПУ, 2002.-141 с.: ил. 18. Гуриков В.А. Эрнст Аббе.- М.:Наука, 1985.- 228с. 19. Данин Д.С. Резерфорд. Серия биографий ЖЗЛ. Выпуск 18 (431). М.: Молодая гвардия,1966.- 650 с. 20. Данин Д.С. Труды и дни Нильса Бора.-М.:Знание, 1985.-80 с. 21. Добровольский Е.Н. Почерк Капицы. 1966. – 194 с. 22. Дорфман Я.Г. Всемирная история физики (с начала XIX до середины XX вв.). М.: Наука, 1979,-317с. 23. Дуков В.М. Исторические обзоры в курсе физики средней школы. М.: Просвещение. 1983.– 160 с. 24. Елисеев А.А. Г.В.Рихман. – М.: Просвещение, 1975. 150 с. 25. Житомирский С.В. Архимед: Пособие для учащихся.-М.: Просвещение, 1981.- 191 с. 26. Илек Ф., Куба Й. Илкова Я. Мировые изобретения в деталях: Хронологический обзор знаменательных событий из истории изобретений в области техники / пер. с чешского с дополнениями Матвеевой Г.В.; под ред. Соболева Д.А. /. - Т.: Узбекистан, 1982. - 271 с. ил. 27. Карцев В.П. Максвелл. Вып.5., 1974. – 334 с 28. Кедров Ф. Капица: жизнь и открытия.-М.: Моск. рабочий, 1984.-189 с., ил. 29. Кикоин И.К. Рассказы о физике и физиках. (Библиотечка "Квант". Вып. 53.)-М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.-160с. 30. Кляус Е.М., Франкфурт У.И., Френк А.М. Нильс Бор. М.: Наука,-1977. – 384 с. 31. Космодемьянский А.А. Константин Эдуардович Циолковский (1857–1935) М.: Наука, 1987. – 304 с. 32. Космодемьянский А.А. Очерки по истории механики. М., 1982. 421 с. 33. Кошманов В.В. Георг Ом. – М.: Просвещение, 1980. – 112 с. 34. Кудрявцев П.С. История физики, Т.1. М.: Учпедгиз, 1956.- 564 с. 35. Кудрявцев П.С. История физики, Т.2. М.: Просвещение, 1971.- 424 с. 36. Кудрявцев П.С. История физики, Т.2. М.: Учпедгиз, 1956.- 488 с. 37. Кудрявцев П.С., Конфедератов И.Я. История физики и техники. М.: Учпедгиз, 1960.- 508 с. 38. Кудрявцев П.С. Исаак Ньютон. М.: Гос. Учебно-Педагогическое изд-во Наркомпроса РСФСР, 1943. – 128 с. 39. Кудрявцев Б.Б. М.В. Ломоносов. М., 1955. – 115 с. 40. Кудрявцев П.С. Максвелл. М.: Просвещение, 1976. – 117 с. 41. Кудрявцев П.С. Фарадей. М., 1969. 120 с. 42. Лауэ М. История физики / пер. с немецкого Горнштейн Т.Н. / М.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1956.- 231 с. 43. Лебедев Е.Н. Ломоносов. ЖЗЛ (827) М.: Молодая гвардия, 1990.- 605 с. 44. Лебединский А.В., Франкфурт У.И., Френк А.М. Гельмгольц (1821-1894). М.: Наука, 1966.- 320 с. 45. Ливанова А.М. Ландау. М.:Знание, 1983.-240 с. ил. 46. Липсон Г. Великие эксперименты в физике/ Пер с англ. под ред. Рыдника В. И. М.: Мир, 1972.- 214 с. 47. Луи де Бройль. Революция в физике (Новая физика и кванты), М., 1965. – 128 с. 48. Льоцци Марио. История физики./ пер. с итальянского Э.Л. Бурштейна М.: Мир, 1970.-460 с. 49. Меншуткин Б.Н. Михайло Васильевичъ Ломоносовъ. Жизнеописанiе. Санктпетербургъ. Типографiя Императорской Академiи Наукъ, 1912.- 160 с. 50. Мур Р. Нильс Бор - человек и ученый / пер. с английского Почиталина И.Г. / М.: Мир, 1969.-471 с. 51. Пайс А. Гении науки. М.: Институт компьютерных исследований, 2002, 448 с. 52. Пайс А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна: пер. с англ. / под ред. акад. Логунова А.А.- М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989.-568 с. 53. Развитие физики в России: Очерки. Т.1. - М.: Просвещение, 1970. - 415 с. 54. Развитие физики в России: Очерки. Т.2. - М.: Просвещение, 1970. - 447 с. 55. Ржонсницкий Б.Н. Никола тесла. М.: Молодая гвардия, 1959.-224 с. 56. Розенберг Ф. История физики / пер. с немецкого под ред. И. Сеченова/ часть вторая: история физики в новое время. М.-Л.: Государственное технико - теоретическое изд-во, 1933.- 343 с. 57. Розенберг Ф. История физики / пер. с немецкого под ред. И. Сеченова/ часть первая: история физики в древности и в средние века. М.-Л.: Государственное технико - теоретическое изд-во, 1934.- 150 с. 58. Розенберг Ф. История физики / пер. с немецкого под ред. И. Сеченова/ часть третья: история физики за последнее (XIX) столетие. М.-Л.: Объединенное научно-техническое изд-во НКТП СССР, 1935.- 302 с. 59. Ч.П. Сноу, Портреты и размышления, М., Изд. "Прогресс", 1985.-.332 с. 60. Спасский Б.И. История физики ч.1. М.: Высшая школа, 1977.- 320 с. 61. Спасский Б.И. История физики ч.2. М.: Высшая школа, 1977.- 310 с. 62. Тарасов Б. Н. Паскаль. — М.: Молодая гвардия, 1982. 334 с. 63. Тригг Дж. Физика XX века. Ключевые эксперименты. М., Мир, 1978. – 376 с. 64. Уиттекер Э. История теории эфира и электричества. Классические теории. / пер. с английского Зубченко Н.А. - Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2001.-512 с. 65. Р. Ф. Фейнман, "Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман?", изд-во: "Регулярная и хаотическая динамика", 2001. – 205 с. 66. Филонович С.Р. Самая большая скорость. М.: Наука, 1983.-176 с. 67. Шафранова М.Г. Владимир Иосифович Векслер. Дубна: ОИЯИ, 2003.-407 с. 68. Шепф Х.-Г. От Кирхгофа до Планка. Пер. с нем. / пер. Мищенко Л.Г.- М.: Мир, 1981.-192 с. 69. Шноль С.Э. Герои и злодеи российской науки. М.: Крон-пресс, 1997.- 462 с. 70. Энштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. Развитие идей от первоначальных понятий до теории относительности и квантов. / пер. с английского Суворова С.Г. М.: Наука, 1965.-327 с.
|