量子力学的核心范文

关键字:原子、分子结构,电子,电场,磁场。

物理教学要重视理论研究

我们在多年的物理教学中发现,中学物理教学只重视实验结果和定律的应用,忽略了理论推导和创新教学的内容。虽然能培养出学生的实验操作能力,但由于不重视理论的引导、判断和推理的培养。学生的科学观就难以形成,科学研究和科学发现就更谈不上了。

初中物理学说过,世界是由物质组成的。地球是由物体组成的,物体是由分子组成,分子由原子组成,原子由电子和原子核组成,原子核由中子和质子组成。但是,原子与原子能结合成分子其结合力是什么呢?初中物理忽略了它的理论推导。下面就以异性电荷相吸引,同性电荷相排斥为理论基础来推导:

电子与原子核的结合力是电场吸力,电子带负电,原子核带正电。具体表现在电子高速绕原子核旋转,向心力和离心力平衡,因而构成原子。电子旋转意会着电子的电场发生了变化,从而产生磁场,即电子转动有部分电场能转化为磁能,这个磁场能提供了两个原子之间的结合力(这也是一般原子不稳定的原因,因为它总想找到其它原子来结合),例如,电子绕原子核旋转,假如电子绕转有40%电场能转化为磁场能(作为两个原子之间的结合力),电子剩下的60%的电场能与原子核60%的电场力(当然也有偏差)产生吸力,维持电子高速绕原子核旋转,原子核剩下的40%电场力只能用于原子核之间的斥力了。由于分子的电场或磁场都是中性。从而可知,分子内原子之间的结合力由磁场吸力提供,原子之间的斥力由原子核之间的电场斥力提供。

用实际例子验证理论的正确性

上一理论是否正确?我们还需要让学生学会用实际例子来验证理论的正确性。

比如:1、在自然界中,为什么有些元素可以以单一元素存在呢(稳定态)?原因是在他们的原子结构中,绕原子核的电子当中,有些电子是“反向”旋转的,能使原子的磁性为中性。

2、在所有分子结构中,为什么氢分子的结构最不稳定呢?因为氢原子只有一个电子,它绕原子核旋转产生的磁场吸力是最小的,提供两个氢原子之间的结合力也是最小的。

3、为什么固体分子结构比较稳定呢?是因为,当原子之间的距离较近时,斥力产生,当原子之间有一定的远离时,吸力产生。具体原因是:当两个原子靠近时,两个原子之间的磁场和电场就会发生变化,与通电的螺线管的电磁场变化类似,因而产生阻止这种变化的反作用力,具体表现在,两个原子之间的原子核斥力变大,因此,原子核对周围的电子引力就会变小(上面已证明),从而电子绕原子核旋转半径增大,虽然电子绕原子核旋转的线速度不变,但是,单位时间内电子绕原子核旋转的圈数变少了,因而,电子旋转产生的电场力变化变小,也就是说,提供给两个原子的磁场吸力也跟着变小了。这就是两个原子靠近斥力增大的原因。同理可证,两个原子远离时吸力增大。这就是分子结构稳定的原因。

中学物理也能科学发现

中学物理虽然是物理学的基础,但是,科学发现并非是大学或以上物理学的专利,中学物理研究也能科学发现。

上面分析,从原子结构到分子结构,自始自终只发现两种力:一种是磁场力,另一种是电场力。

在地球上,地球引力处处可见,但是引力究竟是什么呢?莫非就是磁场力或电场力中的一种。显然,地球引力不是磁场力,只能是电场力了。我们生存地球是由数量极其庞大的分子构成的,因而可见,其引力是非常大的。

引力究竟是不是电场力,我们还得用大量的事实来验证:

事实一:如果引力就是电场力,那么当两个分子靠近时,两个分子之间的电场就会发生变化,因而产生阻止这种变化的反作用力。具体表现在,两个分子之间的原子核产生斥力,同时,两个分子之间的电子也产生同等的斥力。这两个斥力构成了分子之间的斥力。因而分子内的原子结构几乎没有发生变化(除非压力超过一定的限度)。同理,当两个分子离开(一定距离)时吸力增加。科学观察得出的现象的确如此。

事实二:如果引力就是电场力,那么地球自转就会产生磁场,并且磁场极性方向要符合右手判定定理。实事的确如此。

有人提出,地球有时候磁极性与地球自转的极性方向有偏离。那是因为,地球内部有熔岩,地核是固态的,地壳自转产生的磁场表现在高空;地核转动产生的磁场表现在地表,当地核转动速度大小和方向有变化时,都会导致地表的磁场的变化或极性变化现象。但地球总的磁场(或高空磁场)保持不变。

事实三:由于黑洞引力非常巨大,并且高速旋转,如果电场力就是引力,那么,黑洞在高速旋转作用下产生的电流和磁场的巨大是无法估量的。由于电场旋转方向和磁场方向垂直,由此可知,黑洞的两个吸盘除了有巨大引力外,还有无法估量的巨大磁场。事实验证的确如此。

推论:月球上有磁场,大约是地球磁场总和的2430分之一。原因:(1)月球旋转一周,大约要30天;(2)地球的质量是月球的81倍,由于引力和质量成正比,所以地球引力强度(即电场引力大小)是月球的81倍。但磁场产生的大小与电场力的变化大小有关。如果不考虑地球或月球内部结构的话。地球电场变化的大小就是月球电场变化大小的30×81=2430倍,所以地球磁场力的总和大约是月球的2430倍,足见月球磁场相对于地球磁场是相当小的,没有精密仪器难以测到。

中学物理不能脱离实际,以事实发挥学生的想象力

在中学教学中,有些教师讲课本的内容多,与日常生活的实际应用联系得少。这是不正确的,要培养学生的创造发明的科学观,就必须从日常生活中见到的现象研究开始。对每一件事情和物质现象都要探求出理论依据和实事依据。总结、归纳、推理,并上升为理论。

比如,上面说到,地球引力就是电场力,还不够完满,其具体表现是怎么样的呢?是如何达成的呢?这个还得必须讲清楚。

其实,电场引力说得更具体一些就是:地球分子内的原子核对物体分子内的电子之间的吸引;地球分子内的电子与物体分子内的原子核之间的吸引。即是这两个双向吸引,构成地球引力。

另外,从实际的天体之间的引力观察分析可知,天体内部分子的原子核(或电子)都“喜欢”超距离找对方(天体)相应的电子(或原子核)相互吸引。正因为这个原因,在巨大天体面前,小天体内部的电子的电场力和原子核的电场力都“喜欢”往外“跑”(当然巨大天体的也同样),这情形就造成了小天体内部分子之间、原子之间的结合力减弱,最后就被撕裂了(天文观察的确有这种现象)。

量子力学的核心范文篇2

如果把婴儿星内部开始核聚合反应而初放光芒看做是恒星的诞生，那么，恒星内部核聚合反应终止就是它的死亡。恒星的这一生被称为主序星。主序星死亡有两大特点，其一是极其壮观；其二是没有从此灰飞烟灭，除了洒向九天的尘埃是构成下一代恒星的物质外，多数还留下一个性质迥然不同的“来身”。

主序星死亡的壮观场面，与它生而带来的财富的多少(质量的大小)不同而有很大的差别。6倍太阳质量以下的恒星在一场壮丽的大爆炸中死亡，天文学上叫做“新星爆发”；6倍太阳质量以上的恒星在一场更为壮丽的大爆炸中死亡，天文学上叫做“超新星爆发”。

我们知道，6倍太阳质量以下的恒星，老年时膨胀为红巨星，在中心孕育出一颗白矮星。白矮星不遵“孝道”，在发育成熟后，在剧烈的躁动中造成母体红巨星爆炸，使自己呱呱面世。

那么，白矮星的躁动为什么会引起红巨星的爆炸呢?这首先要弄清楚是什么在支撑着白矮星的平衡。我们知道，恒星在主序星阶段，是内部的核聚合反应和高温形成的高气压抗拒着引力坍缩而保持平衡。形成白矮星后核聚合反应终止了，白矮星在引力作用下坍缩，同时在它的巨大的引力下不断敛聚着红巨星的物质。随着质量(引力)的不断增大，白矮星在不断坍缩中物质密度不断增大，结果形成一种电子简并压力，是它在抵抗着引力坍缩的压力，支撑着白矮星的平衡。

啊，那什么叫电子简并压呢?我们知道，物质的原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成的。电子受电引力所束缚而不停地绕原子核旋转。像容器中的气体分子不断撞击容器壁形成压力一样，被核束缚的电子也产生一种压力，它可以防止物质的收缩超过一定的限度。正是因为这种压力，使水、人体、木材和岩石等的密度，都只有每立方厘米1克到几克，即都是在同一量级上。在原子中，原子核集中了绝大部分质量，但占据的空间很小，而绕核旋转的电子虽然很轻，却占据着很大的空间。打个比方，如果把原子核放大到一颗玻璃弹子那么大，则电子轨道的半径达1千米。因此，原子核外的电子有非常宽广的活动空间。但是，根据量子力学的不相容原理，电子的宽广活动空间在一般情况下不容许压缩，也不容许别的电子侵占，一旦被压缩和侵占，就会产生巨大的向外的排斥力，就像野生动物各自的领地不容许侵占一样。“一山不容二虎”，否则就会发生争斗，造成紧张气氛。

不相容原理是奥地利物理学家沃・泡利在1925年发现的，他因此获得1945年诺贝尔物理学奖。不相容原理是说，两个类似的粒子不能存在于同一个态中，也就是说，在不确定性原理给出的限制内，它们不能同时具有相同的位置和速度。这个原理解释了物质粒子为何不会坍缩成密度非常高的状态的原因。

白矮星的引力坍缩，使电子应有的空间被压缩了，侵占了，因而形成巨大的电子简并压，支撑着白矮星的平衡。但随着密度和引力的不断增大，引起电子简并压的强烈反弹，反弹后电子简并压减小，又在引力作用下收缩。这样形成收缩－反弹的振荡，最后形成一次最强烈的反弹。蓄之愈久，发之愈烈。它释放出的巨大能量，使红巨星的亮度突然增大1000万倍，同时将红巨星的外壳炸得粉碎。一颗主序星消亡了，一颗白矮星诞生了。这就是新星爆发。

说清了新星爆发，超新星爆发的问题就可迎刃而解了。我们知道，6倍太阳质量的主序星到老年时膨胀为一颗红超巨星，在中心形成一个铁元素核心。铁核心在巨大引力压缩的过程中，由电子简并压支撑着平衡。但随着铁核心质量的不断增加，引力收缩压不断增大，最后电子简并压也难以支撑了。在电子简并压突然崩溃的一刹那，铁核心在引力收缩作用下温度猛升，使铁原子核被炸开，经过一系列蜕变和聚合反应变成中子。中子被压缩到一个很小的空间，两个中子之间的距离只有10－13厘米，它们之间可以相互碰撞。但中子的数量和密度仍在不断增加。最后形成一个中子挨着中子的中子星。与电子的空间被压缩产生电子简并压一样，中子空间的被压缩也会产生中子简并压，但中子简并压比电子简并压要强大得多，正是中子简并压支撑着中子星的平衡。

物质达到中子星的密度就不能进一步被压缩。但由于中子星的强大引力，它还在继续吸引着红超巨星的物质。在最后的万亿吨外壳物质高速砸在中子星上时，形成比氢弹爆炸强得多得多的冲击波，使红超巨星的亮度突然增大几十亿倍，同时将红超巨星的外壳炸得粉碎。红超巨星消亡了，中子星诞生了。这就是超新星爆发。你知道超新星爆发对生命的影响吗?

量子力学的核心范文

关键词：地理类期刊；文献计量指标；学术影响力；分析

中图分类号：G237.5文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）31-0063-03

近年来，随着地理学科研究的快速发展，地理期刊也得到了不断的发展。期刊工作者也紧跟着地理学科的发展步伐，跟踪报道最新的研究成果。期刊是科研成果展示的平台，期刊的评价指标尤其是被引用指标历来受到科研管理部门及相关评价部门的高度重视[1]。

《中国科技期刊引证报告》是一种专门用于期刊引用分析研究的重要检索评价工具。选用的是中国科技论文统计源期刊，即中国科技核心期刊，这些期刊是在经过严格的定量和定性分析的基础上选取的各个学科的重要科技期刊。《中国科技期刊引证报告（核心版）》2010年、2011年、2012年、2013年和2014年[2]中分别收录了1946、1998、1998、1994种和1989种期刊的核心总被引频次、核心影响因子、核心即年指标、核心他引率等指标，其中，地理类核心期刊14、16、16、17和20种。

本文选取了《中国科技期刊引证报告（核心版）》中收录的我国地理类核心期刊的总被引频次、影响因子等文献计量指标，分析了我国地理类核心期刊的学术影响力，为地理类期刊办刊者提供一定的参考。

一、地理类期刊4项指标与全部收录期刊的平均值对比

由表1可知，地理类期刊核心总被引频次、核心影响因子、核心即年指标均大于全部收录期刊的总平均，发展速度较快。2012年和2013年地理类期刊的核心他引率低于全部收录期刊的总平均值，说明地理类期刊这两年被其他刊引用次数减少，自引率有所增加；2009―2011年核心他引率与全部收录期刊基本一致。

二、2009―2013年地理类核心期刊的指标分析

（一）核心总被引频次

核心总被引频次是指该期刊自创刊以来所登载的全部论文在统计当年被引用的总次数。这是一个非常客观实际的评价指标，可以显示该期刊被使用和受重视的程度，以及在科学交流中的作用和地位。由下页表2可知，2009―2011年有1种期刊的核心总被引频次1001的地理类期刊数在不断增加，由2009年的7种增加到2013年的12种。说明5年来地理类期刊不断进步，向良性方向发展。

（二）核心影响因子

核心影响因子是一个国际上通行的期刊评价指标，表示评价前2年期刊平均每篇论文被引用的次数。通常，期刊影响因子越大，它的学术影响力和作用也越大。由表3可知，2009年、2010年和2013年影响因子

（三）核心即年指标

核心即年指标是一个表征期刊即时反应速率的指标，即年指标越高，期刊所获得的反响速率越快。主要描述期刊当年发表的论文在当年被引用的情况。由表4可知，即年指标>0.101的地理类期刊数占主导优势，2009年为35.7%、2010年为25%、20012年为47.1%、2013年为55%，仅仅只有2011年略低为18.8%，可以说这5年间地理类期刊的反应速度不断在提高，刊物的影响力在提升。

（四）核心总被引频次居前5位的期刊

从表5可以看出，5年中总被引频次居前5位的地理类期刊有《地理学报》、《地理科学》、《地理研究》、《干旱区地理》、《经济地理》、《地理科学进展》、《中国沙漠》和《冰川冻土》8个刊，《地理学报》核心总被引频次居首位，且每年都在增加，从2009年的4522次增加到2013年的5867次，核心他引率也是最高的。

（五）核心影响因子居前5位的期刊

从表6可以看出，2009―2013年核心影响因子居前5位的期刊有《地理学报》、《地理科学》、《地理研究》、《干旱区地理》、《地理科学进展》、《冰川冻土》、《中国沙漠》和《湿地科学》，这8个刊的核心影响因子均>1.001。《地理学报》的核心影响因子最高，始终保持在2.00以上，2013年核心影响因子最高为2.534，2009年最低为2.236。

三、小结

根据《中国科技期刊引证报告（核心版）》2014年中收录的1989种核心期刊，全部收录期刊的总被引频次的平均值为1180次、核心影响因子的平均值为0.523、核心即年指标的平均值为0.072；地理类核心期刊的总被引频次的平均值为1692次、核心影响因子的平均值为1.08、核心即年指标的平均值为0.147。从以上数据可以看出，地理类期刊在我国科学界影响力的总体水平高于全部收录期刊的平均水平。

虽然，地理类期刊总体的总被引频次、影响因子、即年指标等高于全部收录期刊的平均值，但是，地理类部分期刊的他引率偏低。2012年排在前5位的地理类期刊有3种期刊的他引率不足0.8，有部分期刊可能存在自引率较高而导致他引率偏低的情况，自引率有可能影响到期刊影响因子的客观真实性[3]。如果不存在或较少统计误差的话，总被引频次指标则更能客观真实地反映期刊的学术影响力[4]，片面追求高的计量学评价指标，不利于期刊的可持续发展。

地理类期刊编辑部应重视自身期刊的建设和发展，并致力于提高期刊的学术质量和编校质量，坚持自己的报道宗旨，旗帜鲜明地走特色之路，才能使自己的期刊持续发展。

参考文献：

[1]潘魏伟.2001～2006年9种大气科学核心期刊评价指标的统计分析[J].中国科技期刊研究，2009，20（3）：433-438.

[2]中国科学技术信息研究所.中国科技期刊引证报告（核心板）[M].北京：科学技术文献出版社，2010-2014.