Брендакова Нина Ивановна

учитель физики МОУ "Северский лицей", заместитель директора по УВП

Великие открытия физики

МЕХАНИКА

РЕЛЯТИВИСТСКИЕ ПРИНЦИПЫ

1. Опыты Майкельсона и открытие независимости скорости света от движения источника (1887 г., США). В качестве движущегося источника света бралась наша планета. Оптические измерения показали инвариантность скорости света. Она оказалась предельной скоростью.
2. Обнаружение предсказанного дефекта масс атомных ядер (Астон, 1919 г., Англия).
Это одна из многочисленных экспериментальных проверок релятивистской  механики Эйнштейна. Масс-спектография, созданная Астоном, сыграла выдающуюся роль в становлении ядерной физики.
3. Изобретение первого циклического ускорителя элементарных частиц–циклотрона (Лоуренс, 1932, США).
До сегодняшнего дня циклические ускорители, являющиеся релятивистскими приборами, служат базовыми инструментами в изучении физики элементарных частиц.

ЭЛЕКТОРОМАГНЕТИЗМ И ОПТИКА

1. Создание оптического телескопа (Галилей, 1608 г., Италия).
Мир новых космических тел открылся человеку благодаря этому изобретению. Кратеры Луны и спутники Юпитера – таковы первые наблюдения Галилея.
2. Изобретение оптического микроскопа ( Левенгук, 1673 г., Голландия).
Левенгук первым наблюдал новый для людей мир – мир микроорганизмов.
3. Опыты Фарадея по электромагнетизму (1830г., Англия).
Фарадей вначале был рабочим – переплетчиком  книг . Самообразование и целеустремленность сделали его великим экспериментатором. Он был также выдающимся популяризатором знаний.
4. Опыты Герца по обнаружению предсказанного электромагнитного излучения (1888 г., Германия).
Существование поля излучения вытекало из электродинамики Максвелла. Эксперименты Герца окончательно убедили физиков в реальности поля как физической сущности.
5. Создание электронного микроскопа (Зворыкин, 1942 г., США).
Изобретатель родился и вырос в России. Получил среднее и высшее  образование у себя на родине. В  1917г. эмигрировал  в США.
6. Радиотелескоп (Янский, 1931г., США).
«Изобретение» Вселенной в радиолучах – это эпохальное  достижение в  астрономии. Радиоастрономическими методами    открыты     квазары,    пульсары, реликтовое излучение и др.
7. Создание основных электротехнических устройств (Тесла, 1889 г., США,   Доливо- Добровольский, 1891г., Россия). Создание системы генераторов и двигателей переменного тока с       вращающимся магнитным полем.
8. Возникновение радиотехники (Попов, 1895г., Россия).
Уже первые применения средств радиосвязи помогли спасти жизнь рыбакам, оказавшимся на льдине.
9.   Телевидение (Зворыкин, 1931г., США).
10. Голография (Габор, 1948 г., Англия; Денисюк, 1962г.,СССР).
Габор родом из Венгрии; создал теоретические основы голографического объемного изобретения; реализация этих идей пришла   с созданием лазера – источника излучения. 
Денисюк  Ю.Н. – советский физик. Предложил голографический метод с записью в трехмерных средах, который впервые дал возможность  и записать амплитуду, фазу и спектральный состав волнового поля объекта получить его неискаженное пространственное изобретение.    
Голограммы, полученные этим методом, могут быть восстановлены обычным источником излучения со сплошным спектром.

ТЯГОТЕНИЕ

2. Экспериментальная проверка равенства инертной и тяжелой масс (Этвеш,1896 г., Венгрия; Брагинский, 1971г., СССР).
Точность измерения у Этвеша составляла 10-9 ; точность  измерения у Брагинского была порядка 10-12. Эйнштейн в основу общей теории относительности релятивистской  теории тяготения – положил именно факт равенства тяжелой и инертной масс.
3. Опыты по измерению изменения частоты фотона в поле тяготения ( Паунд и Ребка, 1960г., США).
Изменение частоты фотона было зафиксировано в вертикальной  башне  высотой 20 м. Точность измерений  приблизительно   10-15; эта фантастическая точность стала возможной благодаря  эффекту резонансного поглощения гамма-излучения ядрами кристаллической решетки (эффект Мессбауэра).
4 Наблюдение предсказанного расширения Вселенной (Хаббл 1929 г., США)
Научные основы для изучения крупномасштабной структуры Вселенной возникли с созданием релятивистской теории   тяготения. Фридман  (российский математик и механик) применил уравнение общей теории относительности к рассмотрению мира как целого и в рамках однородной и изотропной модели Вселенной обнаружил ее нестационарность (1922 г.,СССР).
 5.   Наблюдение предсказанного реликтового фонового  радиоизлучения (Пензиас и Вильсон, 1965 г., США).
Это излучение, как остаток от ранней эпохи сжатой и горячей Вселенной, было предсказано в 1946 г. Гаммовым, русским физиком-теоретиком, много сделавшим у себя на родине (открытие в 1928 г. квантовомеханического туннельного эффекта и объяснение радиоактивности ядер). Гамов- не только автор общепризнанной горячей модели Вселенной (1946г.), но и автор идей расшифровки генетического кода в молекулах ДНК (1954 г.). Эмигрировал в 1934 г. в США, кв конце концов остался один, без друзей; умер в 1968 г.
  6. Запуск первого искусственного спутника Земли (Королев и др., 1957  СССР).
Это начало космической эры; другими этапами были: полет человека в космос (Гагарин, 1961 г., СССР) и лунная экспедиция (Армстронг и др., 1969г., США).

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА

1. Опыты Резерфорда по изучению структуры атома. Открытие  атомного ядра (1911 г., Англия).
Резерфорд предложил планетарную модель атома, ее теорети-ческим анализом занялся Бор (1913-1923 г.г.); он заложил основы нового квантового мировоззрения в физике.
2. Открытие спектральных серий атома водорода (Бальмер, 1885 г.,     Швейцария; Лайман, 1906 г., Германия; Пашен, 1908 г., Германия).
 Из дискретности спектра излучения атомов следовало, что значения в атоме квантуются. Анализ спектров явился не только исходной базой для теории, но и пробным камнем для теоретических построений.
3. Опыты Франка и Герца по измерению потенциалов возбуждения в  газах (1914 г., Германия).
 Это еще один экспериментальный способ, позволяющий убедиться в дискретности значений энергии в  атоме.
4. Опыты Штерна и Герлаха по пространственному квантованию      атомных моментов (1922 г., Германия).
 Важнейшим выводом из указанных  экспериментов следует считать наличие у частиц спина наряду с массой и зарядом.5. Опыты по дифракции электронов на кристаллах (Дэвиссон и Джермер, 1927 г., США).
 Любопытно, что эти фундаментальные эксперименты были поставлены уже после создания математического аппарата квантовой механики Гейзенбергом (1925г., Германия) и Шредингером (1926 г., Австрия).
6. Изобретение мазера – квантового генератора радиоизлучения (Прохоров и Басов, 1954г., СССР; Таунс, 1954 г., США).
7.Создание лазера (Мейман, 1960г., США).

КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

3. Опыты Лэмба и Резерфорда по определению сверхтонкой структуры уровней атома  водорода (1947 г., США).
 Указанные эксперименты замечательны в двух отношениях. Во-первых, согласно Дираку, в атоме водорода для состояний 2S1/2(n=2,l=0, j=1/2) и 2Р1/2 (n=2,l=1,j=1/2) энергии должны быть одинаковы в отличие от данных эксперимента. Это противоречие было устранено путем введения представления о физическом вакууме, влияющем на свойства атомных электронов. В дальнейшем это направление привело к созданию современной квантовой электродинамики ( Фейнман, Швингер и Томонага, 1949 г., США и Япония).Во-вторых, сами опыты Лэмба и Резерфорда стали возможными вследствие развития техники сверхвысоких частот и создания методов радиоспектроскопии.

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА.
ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА

Пьер Кюри	Мария Кюри
Ферми

МАКРОФИЗИКА.ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

5. Паровая турбина (Лаваль, 1884г., Швеция; Парсонс; 1889 г., Англия).
6. Изобретение двигателя внутреннего сгорания (Отто,1876г., Германия; Костович, 1880г.,Россия).
7. Создание воздушно-реактивных двигателей (Люлька, 1939г., СССР; Уиттл, 1941г., Англия;Франц, 1942г., Германия).
8. Создание жидкостных ракетных двигателей (Годдард, 1926 г., США; Оберт, 1929 г., Германия;Глушко, 1931 г., СССР).

ДРУГИЕ ВАЖНЕЙШИЕ ОТКРЫТИЯ И ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Открытие двойной спирали в структуре молекулы ДНК (Уотсон и Крик, 1953г., Англия).
Работа была выполнена в Кавендишской физической лаборатории. Уотсон – биохимик из США, а Крик – английский физик – теоретик. Эта работа заложила основы молекулярной биологии.
2. Создание первой электронно-вычислительной машины – ЭВМ  (Дж. Нейман и др., 1943 г., США).
Дж.Нейман – выходец из Венгрии; он сформулировал основные идеи и принципы построения ЭВМ. С создание ЭВМ творческие возможности человека значительно расширяются; мы находимся лишь в начале этого пути.
3. Изобретение аэроплана (самолета) (Можайский, 1881 г., Россия;Братья Райт, 1903г.,США).
На самолете морского офицера Можайского был установлен тяжелый паровой двигатель; взлететь машина не смогла. Уилбур и Орвилл Райт (велосипедные мастера) пользовались гораздо более легким и эффективным двигателем внутреннего сгорания (ими же изготовленным), а также катапультой для взлета; они совершили целую серию получасовых полетов.

4. Постройка первых аэродинамических труб (Жуковский, 1902-1906 гг.,Россия; Прандтль, 1907-1909 гг.,Германия).
Аэродинамические трубы и поныне являются основным инструментом экспериментального изучения течений газовых и плазменных потоков и моделирования движения летательных аппаратов.