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【物理公式】文科生看了会沉默理科生看了会流

2019-09-26 00:33

  ——意思也就是通过积分将函数变成另一种函数,新的函数会在另一侧面反映原来函数的信息。它在物理学各个领域都有广泛的应用,最常见的在信号处理领域将时域的信号变成频域的信号

  或许 e^(iπ)+1=0 这种形式更出名,这是欧拉公式的特例。它刻画了几个数学常量e pi i之间神奇的联系。欧拉公式有明确的几何含义,复数可以一一对应到二维平面上,称这个二维平面为复平面。而欧拉方程告诉我们单位圆上的复数与其幅角的关系。欧拉公式联系了复指数和三角函数,是最基础的复数公式。

  在静电场中,穿过任一封闭曲面的电场强度通量只与封闭曲面内的电荷的代数和有关,且等于封闭曲面的电荷的代数和除以真空中的电容率。图画中,井盖代表封闭曲面,中间的原点代表电荷,r代表曲面半径,E代表电场强度。

  斯涅尔定理就是大家熟悉的折射定理。光经过不同介质界面时会发生折射,折射的大小与折射率有关。现实生活中的例子就是将筷子一端倾斜着插入水中,从水面上看筷子似乎断了一样。而荷兰物理学家斯涅尔首先定量描述了光线入射角与折射角的关系,即他们正弦的比等于两种介质的折射率比。这一定律就以他的名字命名为斯涅尔定律

  电弱统一理论,是把弱作用和电磁作用统一成为同一种相互作用的不同表现形式,这种相互作用称为电弱相互作用哦。

  法拉第电磁感应定律也是大家熟悉的定律,磁通量的变化会诱发电场。法拉第研究磁生电的故事相信大家也在高中课本里学过。因为只有运动的磁体才能产生电场,坚信磁生电的法拉第坚持进行了近十年实验,在1831年8月发现这一现象。

  这就是大名鼎鼎的麦克斯韦方程组。其实当初麦克斯韦总结前人经验提出麦克斯韦方程组时,其形式远远没有现在简洁。通过后人的继续研究,人们才提出这样简洁优美的麦克斯韦方程组。它由四个微分方程组成,刻画磁场与电场的关系,理论上结合一些边界条件可以解决任何电磁学问题。图中表现的是电磁波,电磁波是横波,其电场和磁场振动方向互相垂直,都垂直于电磁波传播方向。

  伯努利在1726年提出的流体力学原理,基本内容是压力势能+动能+重力势能=常量。其本质是机械能守恒。咱们生活中最常遇见的结论就是速度越快压力越小。图中就一个简单实验,一张普通a4纸,抓住一边,向另一边用力吹气,纸另一边就会飘起来。

  对很多个费米子组成的体系,其需要和经典统计不同的统计方法,这就是1926年提出的费米狄拉克统计。由于电子是典型的费米子,费米狄拉克统计在固体物理里面是非常重要和基本的。图中公式就用于固体物理中计算自由电子气的费米能。

  又称泡利原理、不相容原理,是微观粒子运动的基本规律之一。它指出:在费米子组成的系统中,不能有两个或两个以上的粒子处于完全相同的状态。就像图中间的女子接受了和她箭头方向相同的左边男子,拒绝了箭头方向相反的右边的男子,毕竟道相同不相为谋。

  德国科学家劳厄1912提出的著名的劳厄方程,刻画了光被晶格衍射的情况。得益于这个方程,X射线衍射成为测量晶体结构的重要手段之一。

  薛定谔方程刻画了经典情况下的量子力学,那么再向公式里加入一点相对论会怎么样?答案就是1928年狄拉克提出的狄拉克方程

  1924年德布罗意在他的博士论文中提出,任何物质都具有波动性。其波长由上图中的公式计算。后来他的预言电子衍射实验所被证实,他也因此获得了1929年诺贝尔物理学奖。

  1926年奥地利物理学家薛定谔给出了著名的薛定谔方程,它是量子力学最基本的方程之一,同时还有著名的薛定谔的猫思想实验。如果把猫关在箱子里,里面有一个随时可能衰变的粒子控制的毒气装置,粒子衰变时候会触发毒气装置杀死猫。由于没观测粒子之前,粒子处于叠加态上,那么猫是不是也处于又死又活的状态上?

  不确定关系式量子力学里非常有名的关系,1927年由海森堡提出,即一组互相不对易的力学量无法同时准确得到。对于粒子动量和位置而言,就是指无法同时测量得到粒子的位置和粒子的动量。注意不确定关系是系统的内秉性质,与观察者无关,所以称之为测不准原理是不正确的。

  郎之万方程刻画的是粒子布朗运动的一般情景。该方程由居里夫妇的得意门生郎之万于1908年提出,

  荷兰物理学家洛伦兹在1895年提出磁场对运动电荷有力的作用,后来被实验证实。

  玻尔在解决氢原子光谱问题时候构建了一种非常粗略的量子化原子模型玻尔半径,大约0.053nm。

  卡诺循环是由法国工程师卡诺提出,卡诺循环包括四个步骤: 等温吸热, 绝热膨胀,等温放热,绝热压缩。这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环称为卡诺循环。作卡诺循环的热机叫做卡诺热机。图中的蒸汽火车和循环箭头形象的表达了卡诺循环。

  玻尔兹曼公式1877由奥地利物理学家玻尔兹曼提出,它刻画了一个描绘混乱程度的物理量熵与系统微观状态数的对数成正比,其比例为玻尔兹曼常数。而熵是系统重要的状态量之一。这个公式也被刻在了玻尔兹曼的墓碑之上。

  光的能量是一份一份的。爱因斯坦在1905年提出光量子的概念,认为光的能量是一份一份的,成功解释了光电效应。他也因此获得了1921年诺贝尔奖。

  浮力指物体在流体(包括液体和气体)中,各表面受流体(液体和气体)压力的差(合力)。公元前245年,阿基米德发现了浮力原理。

  万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。它的大小和物体的质量以及两个物体之间的距离有关。传说是牛顿在被树上的苹果砸到后发现的,图中还原了这个故事。

  同样是1905,同样是爱因斯坦,又一个伟大的公式。这或许是他最被人津津乐道的看上去最简单公式——质能方程。物质的能量等于其质量乘以光速的平方,举个例子,1g物质内涵的能量释放出来相当于2万吨TNT爆炸释放的能量。

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