Bài thuyết trình: Lịch sử Vật lý thời kỳ thịnh vượng của chủ nghĩa tư bản (CNTB)

Bài thuyết trình Lịch sử Vật lý thời kỳ thịnh vượng của chủ nghĩa tư bản (CNTB) gồm các nội dung chính như: Hoàn cảnh lịch sử, cơ học nửa đầu thế kỉ XIX, bước phát triển mới của quang học sóng, những bước đầu của điện động lực,...

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ

KHOA VẬT LÝ

Học phần: Lịch sử Vật lý

Giảng viên hướng dẫn: Cô Lê Thị Cẩm Tú

Trang 2

1 Nguyễn Thị Thúy Hoanh

2 Nguyễn Thị Toán

3 Ngô Thị Kiều Trang

4 Trần Thị Huyền Trang

5 Đoàn Thị Ngọc Triều

Trang 4

I- HOÀN CẢNH LỊCH SỬ

• Trong nửa đầu thế kỉ XIX Hà Lan, Anh, Pháp trở thành những nước TBCN phát triển nhất ở châu Âu

• Chế độ phong kiến lần lượt bị đánh đổ tại nhiều nước ở châu Âu

XÃ

HỘI

Trang 5

Nền sản xuất châu Âu chuyển nhanh từ công trường thủ

công sang phương thức sản xuất bằng máy

 Máy hơi nước đã

được phát minh ở thế

kỷ XVIII bởi James

Watt đã được cải tiến

Trang 6

Năm 1807 chiếc tàu thủy

chạy bằng hơi nước đầu

tiên xuất hiện ở Mỹ được

chế tạo bởi Robert

Fulton, đưa 40 hành

khách du ngoạn khứ hồi

từ New York tới Albany

KINH TẾ

Trang 7

Năm 1825, đường rây xe lửa đầu tiên (được thiết kế bởi Goerge Stephenson) được xây dựng ở Anh và sau một thời gian ngắn thì phát triển mạnh mẽ ở châu Âu và châu Mĩ

KINH TẾ

Trang 8

Các ngành luyện kim, mỏ, hóa chất, chế biến kim loại phát triển mạnh

Sau khi phát minh ra dòng điện, điện được áp dụng trong

kĩ thuật  làm nảy sinh ngành điện kỹ thuật

Sau phát minh của Ơcxtet về mối quan hệ giữa dòng điện và từ trường - tác dụng điện từ của dòng điện  làm phát sinh ngành điện báo

KINH TẾ

Trang 10

I- HOÀN CẢNH LỊCH SỬ KHOA HỌC – GIÁO DỤC

Ở Anh đã thành lập “Viện Hoàng Gia”  phổ biến tri thức khoa học và vận dụng khoa học vào đời sống và “Hội Anh quốc hỗ trợ tiến bộ khoa học”  nhằm tài trợ và khuyến khích các nghiên cứu về khoa học tự nhiên

Ở Pháp, “Viện Pháp quốc” được thành lập, có nội quy tổ chức dân chủ và hướng mạnh vào các ngành khoa học toán – lí

Ngành giáo dục được tổ chức lại, nhà trường tách khỏi quyền lực của giáo hội, các môn khoa học tự nhiên và kĩ thuật chiếm vị trí quan trọng trong chương trình

Trang 11

TƯ TƯỞNG

Tư tưởng chống tôn giáo

Lòng tin vào khả năng nhận thức thế

giới của con người

Tư tưởng vô thần Lòng tin vào trí tuệ con người

Tư tưởng tiên

tiến của các nhà

khai sáng và các

nhà duy vật Pháp

Những tư tưởng này đã ảnh hưởng sâu sắc đến sự phát triển của vật lý học và khoa học tự nhiên nói chung

Trang 12

Nhận xét:

Hoàn cảnh xã hội, kinh tế, khoa học – giáo dục và

tư tưởng lúc bấy giờ rất thuận lợi cho sự phát triển của vật lý học và khoa học nói chung  Vật lý học thời kỳ này đã đạt được nhiều bước tiến quan trọng với các phát minh của các nhà khoa học

Mặc dù vật lý học nửa đầu thế kỉ XIX có những xu hướng phát triển trái ngược nhau nhưng xu hướng duy vật là mạnh nhất

Trang 13

II- CƠ HỌC NỬA ĐẦU THẾ KỈ XIX

Ngành cơ học lý thuyết (được nảy sinh vào thế kỉ XVIII từ những công trình của Ơle, Lagrănggiơ và các nhà cơ học khác) sang thế kỉ XIX đã tách khỏi vật lý học

và phát triển một cách độc lập Sự phát triển của cơ học lý thuyết cũng ảnh hưởng quan trọng đến vật lí học

Cơ học trong thời kì này có nhiều nhà khoa học với các thành tựu, phát minh của họ đó là:

Trang 14

 Năm 1803, Louis Poinsot (Poăng xô) (1777–1859) nhà

toán học và vật lý học người Pháp đưa ra khái niệm ngẫu

lực Ông đã nghiên cứu:

 Tính chất của

ngẫu lực

 Phép tổng hợp

các lực tác động lên một vật

 Điều kiện tổng

quát của sự cân bằng

Trang 15

 Năm 1829, Jean-Victor Poncelet

(Pông xơ lê) (1788 – 1867), nhà

toán học người Pháp đã đưa vào cơ

học khái niệm công

Năm 1835, Gustave de Coriolis

(1792 – 1843) (Côriôlit) nhà

toán học, kiêm vật lí học người

Pháp đã phát minh ra gia tốc của

các vật nằm trong một hệ quay,

gọi là gia tốc Côriôlit và lực

quán tính ứng với gia tốc này là

lực Côriôlit

Trang 16

Carl Friedrich Gauss (1777 – 1855) là

một nhà toán học và nhà khoa học

người Đức Ông đã tìm ra phương

pháp bình phương tối thiểu đóng vai

trò quan trọng trong lý thuyết sai số và

việc xử lý các số liệu thí nghiệm

 Năm 1834, William Rowan Hamilton đã công bố công

trình: “Về một phương pháp tổng quát trong động lực học, nhờ đó mà việc nghiên cứu chuyển động của mọi hệ điểm hút nhau và đẩy nhau được quy về việc tìm ra và tính đạo hàm của hàm đặc trưng”

Trang 17

William Rowan Hamilton (1805 – 1865) sinh

ra tại Dublin, Ireland Từ nhỏ ông đã thể hiện

là người có trí tuệ siêu phàm:

• Khi mới 5 tuổi, ông đã có thể nói thông

thạo tiếng Latin, Hy Lạp và Do Thái

• Vào năm 13 tuổi, ông có thể nói được 13

thứ tiếng khác nhau, bao gồm tiếng Phạn,

Ba Tư, Ý, Ả Rập, Syria, tiếng địa phương

Ấn Độ…

• Ở tuổi 15, Hamilton đã phát hiện ra các lỗi

trong khi nghiên cứu về công trình của

nhà toán học nổi tiếng người Pháp Pierre

Simon.

• Rowan Hamilton có nhiều đóng góp trong việc phát triển lý thuyết về động lực học

Trang 18

Hamilton đề nghị một phương pháp trong đó để xác định chuyển động đối với mọi hệ chỉ cần giải một phương trình đặc trưng Phương trình này được xác định bởi tích phân:

Trong đó: 𝐻 = 𝑇 + 𝑈 là hàm Hamilton Hamilton cũng xây dựng được hệ các phương trình chính tắc:

𝑞𝑖 = 𝜕𝐻

𝜕𝑝𝑖 𝑝𝑖 = −

𝜕𝐻

𝜕𝑞𝑖

Trang 19

II- CƠ HỌC NỬA ĐẦU THẾ KỈ XIX Phương pháp của Hamilton sau

này được Giacôbi (1804 – 1851) phát

triển thêm

Đến TK XX, lý thuyết Hamilton – Giacôbi được áp dụng rộng rãi để

giải các bài toán vật lý nguyên tử

Toán tử Hamilton 𝐻 = 𝑇 + 𝑈 là toán tử cơ bản của cơ học lượng tử

Sự tương tự quang – cơ mà Hamilton đề xuất cũng giữ vai trò

quan trọng trong việc xây dựng cơ

học sóng của Srôđingơ

Trang 20

Kết luận:

Như vậy, cơ học nửa đầu TK XIX chủ yếu là cơ học lý thuyết Đó là sự kế thữa những thành tựu cơ học của TK XVIII

và là bước đệm cho sự phát triển của cơ học sau này

Trang 22

III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA

Hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ

và phân cực ánh sáng được nghiên cứu tỉ mỉ  làm hồi sinh những tư tưởng của quang học sóng

Quang học sóng được xây dựng từng bước và đấu tranh chống lại quang học hạt

Có nhiều nghiên cứu quang học của các nhà khoa học tiêu biểu như Iâng, Phrexnen, Phraohôphơ

Trang 23

01

02

03

Những nghiên cứu quang học của Yâng

Những nghiên cứu quang học của

Phrexnen

Những nghiên cứu quang học của

Phraohôphơ III- BƯỚC PHÁT TRIỂN MỚI CỦA

QUANG HỌC SÓNG

Trang 24

QUANG HỌC SÓNG

Thomas Young (Iâng) (1773 – 1829) là nhà

bác học người Anh Ông là một thần đồng và

rất đa tài:

 Ông là người có trí tuệ phát triển đặc biệt,

lên hai tuổi đã biết đọc, lên 14 tuổi đã nắm

vững 10 ngoại ngữ

1 Những nghiên cứu quang học của Iâng

 Ông đã có nhiều đóng góp khoa học quý báu trong nhiều lĩnh vực như thị giác, ánh sáng, cơ học vật rắn, năng lượng, sinh lý học, ngôn ngữ học, sự hòa âm và Ai Cập học

 Ông đã có nhiều công trình nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khoa học: cơ học, âm học, quang học, nhiệt học, thiên văn, hàng hải, y học, thực vật học, động vật học

 Ông cũng là một nhạc công giỏi và là diễn viên xiếc

Trang 25

QUANG HỌC SÓNG

Quan điểm khoa học của ông khác với quan điểm của những người đương thời, ông chống lại thuyết "chất nhiệt" và coi nhiệt là chuyển động của các hạt vật chất

Nhiệt học

Trang 26

Thuyết chất nhiệt

 Một lý thuyết cổ, được bảo vệ bởi Antoine Lavoisier,

 Thuyết này cho rằng nhiệt là một dịch thể đặc biệt (không màu sắc, không khối lượng), gọi là chất nhiệt, chảy từ vật này sang vật khác Một vật càng chứa nhiều chất nhiệt thì nó càng nóng

 Thuyết này sai ở chỗ chất nhiệt không thể đồng nhất với một đại lượng vật lý được bảo toàn

 Về sau, nhiệt động học đã làm rõ nghĩa cho khái niệm nhiệt lượng trao đổi

Trang 27

QUANG HỌC SÓNG

Năm 1799, ông đã tham gia vào vũ đài chống lại thuyết hạt (ánh sáng), ông chỉ trích thuyết hạt ánh sáng và nêu ra rằng thuyết hạt không giải thích được hiện tượng ở mặt phân giới giữa hai môi trường Vì tại sao cùng là hạt ánh sáng mà hạt này thì phản xạ, hạt kia lại xuyên qua mặt phân giới?

Quang học

Trang 28

QUANG HỌC SÓNG

 Ông coi ánh sáng là chuyển động dao

động của các hạt ete

 Dựa trên những giả thuyết đó, ông

cho rằng hiện tượng giao thoa ánh

sáng cũng là một hiện tượng tương tự

như hiện tượng giao thoa các sóng

Trang 29

Trang 30

QUANG HỌC SÓNG

Trang 31

QUANG HỌC SÓNG

Lý thuyết của Iâng mặc dù đã giải thích được hiện tượng giao thoa ánh sáng, nhưng đã không được mọi người chú ý Nó bị các nhà khoa học công kích nặng nề, nhất là từ khi Malus (1775 - 1812) tìm ra sự phân cực ánh sáng vào năm 1808

Các nhà khoa học khác phản đối

Trang 32

QUANG HỌC SÓNG

Ông công nhận sự bất lực của thuyết sóng ánh sáng trong việc giải thích hiện tượng phân cực

Bởi vì thuyết sóng ánh sáng dựa trên quan niệm về sự truyền sóng trong một môi trường ete đàn hồi, sóng đó phải

là sóng dọc Mà nếu ánh sáng là sóng dọc thì không thể giải thích được sự phân cực ánh sáng

Trang 33

QUANG HỌC SÓNG

Trang 34

QUANG HỌC SÓNG

2 Những nghiên cứu quang học của Phrexnen

Augustin Jean Fresnel (1788 – 1827) là một nhà

vật lý học người Pháp

Ban đầu, việc học hành của ông khá chậm chạp,

thậm chí đến năm 8 tuổi ông vẫn không biết đọc

Năm 13 tuổi, ông vào trường Ecole Centrale ở

Caen, và năm 16 tuổi vào Ecole Polytechnique

Do phục vụ dưới vương triều Bourbon, ông bị mất chức khi Napoleon trở lại nắm quyền vào năm 1814 Khi chế độ quân chủ được thiết lập trở lại ở nước Pháp, ông được nhận vào làm kỹ sư ở Paris, là nơi mà ông đã dành phần lớn cuộc đời ở đó

Fresnel mất vì bệnh lao tại Ville-d’Avray, gần Paris Ông được hội khoa học hoàng gia London trao tặng huy chương Rumford Medal trong khi đang bị bệnh

Trang 35

QUANG HỌC SÓNG

Những nghiên cứu về quang học của ông bắt đầu từ năm 1814 và tiếp tục đến khi ông qua đời Ông tham gia vào nhiều nghiên cứu:

- Nghiên cứu hiện tượng nhiễu xạ theo thuyết sóng

- Tiếp tục nghiên cứu vành tròn Niuton, nhiễu xạ do các dây

nhỏ…

- Đưa ra nguyên lí độc lập với Iâng và nhiều công trình đồ

sộ

Trang 36

QUANG HỌC SÓNG

Ông là người được biết đến nhiều nhất với phát minh về thấu kính Fresnel khi được bổ nhiệm phụ trách về hải đăng (1819) Thấu kính của ông ban đầu được ứng dụng cho đèn hải đăng, ngày nay thì xuất hiện trong rất nhiều các thiết bị

Trang 37

QUANG HỌC SÓNG

Để nghiên cứu giao thoa ánh sáng, ông đã dùng những tia sáng phản

xạ trên hai gương phẳng đặt lệch nhau một góc gần bằng 180 0 Đó

là phương pháp “gương Phrexnen” đã trở thành kinh điển và được

mô tả trong sách giáo khoa

Trang 38

QUANG HỌC SÓNG

- Nguyên lý Huyghens được sử dụng để giải thích định tính hiện tượng nhiễu xạ, tức là giải thích được hiện tượng lệch phương truyền của tia sáng

- Nguyên lý Fresnel bổ sung thêm phần biên độ và pha của nguồn sáng thứ cấp, tức là bổ sung thêm phần định lượng

Phrexnen đã phục hồi lại nguyên lí Huyghenxơ

khi đó đã bị lãng quên

Trang 39

QUANG HỌC SÓNG

Nguyên lí Huyghenxơ đã

bổ sung thêm như vậy

được gọi là nguyên lí

Trang 40

QUANG HỌC SÓNG

Các nhà khoa học không ủng hộ ông, cho rằng nghiên cứu của ông chỉ có ý nghĩa về mặt toán học

Khó khăn vẫn là giải thích sự phân cực, ông cho rằng phải coi ánh sáng là sóng ngang nhưng gặp khó khăn trong sự chuyển động của ete

Trang 41

QUANG HỌC SÓNG

Từ năm 1816, Phrexnenxơ đã nghĩ rằng muốn giải thích sự phân cực, phải điều chỉnh lại thuyết sóng,

và có lẽ phải coi sóng ánh sáng là sóng ngang

Cuối cùng ông đưa ra quan niệm: “mỗi phân tử vật chất phát sáng đều phát ra những sóng ngang phân cực thẳng, tức là chỉ dao động theo một phẳng chứa phương truyền sóng”

Trang 42

QUANG HỌC SÓNG

Phrexnen giải thích thành công sự phân cực ánh sáng và xây dựng lý thuyết về sự truyền ánh sáng trong các tinh thể lưỡng chiết

Ông còn gởi nhiều công trình nghiên cứu mà có thể tổng hợp thành quang học sóng cổ điển

Trang 43

Trang 44

nước và trong không khí

Đây là thắng lợi then chốt

Trang 45

QUANG HỌC SÓNG

3 Những nghiên cứu quang học của Phraohôphơ

Joseph von Fraunhofer (Phraohôphơ) (1787–

Năm 12 tuổi, ông đã mồ côi cha mẹ, 14 tuổi còn

thất học và suýt chết trọng một tai nạn đổ nhà,

sau đó ông được nuôi cho học nghề làm kính

Trang 46

QUANG HỌC SÓNG

Năm 1802, Valaxtôn quan sát thấy có bảy vạch đen trong phổ Mặt Trời Ông cho đó là những giới hạn của các vùng màu sắc trên quang phổ, và không nghiên cứu thêm nữa Những vạch đó có vị trí cố định trên quang phổ, Phraohopho thấy rằng đó là những mốc tự nhiên rất thuận tiện trong quang phổ và quyết định nghiên cứu kĩ hiện tượng này

Trang 47

QUANG HỌC SÓNG

Trong các năm 1814 – 1815, ông phát hiện thêm nhiều vạch mới, xác định vị trí chính xác của gần 600 vạch bằng những bước sóng tương ứng và dùng các chữ cái để gọi tên các vạch quan trọng nhất Từ đó trong vật lý xuất hiện thực ngữ “những vạch Phraohopho”

Trang 48

Trang 49

QUANG HỌC SÓNG

Sau đó, ông đã chế tạo ra cách tử nhiễu xạ bằng cách lấy một tấm thủy tinh và dùng kim cương khía trên

nó những đường kẻ rất mảnh

Trang 50

QUANG HỌC SÓNG

Cách tử nhiễu xạ cho một hình ảnh đơn giản, dễ tính toán, nhờ đó mà ông đã tính được bước sóng của các vạch đen

Định dạng
Số trang	76
Dung lượng	2,01 MB