2017年，某承清華大學(xué)物理系主任陳曦教授指派，給該校新雅書(shū)院學(xué)生講授物理學(xué)通識(shí)課，一晚上（三小時(shí)）要瀏覽一整門(mén)物理。2018年某又承清華大學(xué)經(jīng)管學(xué)院院長(zhǎng)錢(qián)穎一教授指派，在該校經(jīng)管學(xué)院開(kāi)設(shè)物理學(xué)史課 (16周，64學(xué)時(shí)，后改為48學(xué)時(shí))，至今歷經(jīng)四輪。往后的歲月，在大學(xué)里開(kāi)課于我恐是奢望了。人老不以筋骨為能，在多著名的大學(xué)站三小時(shí)講課，那也跟下地種田上工地搬磚在大街小巷送外賣一樣，本質(zhì)上都是勞苦大眾的謀生行為藝術(shù)。?

今年的物理學(xué)史課第一次出試題考試，試題留著也沒(méi)用，發(fā)出來(lái)供愛(ài)好物理的讀者朋友一哂 (審)。某始終認(rèn)為，物理學(xué)史，或者廣義的科學(xué)史，必須有實(shí)質(zhì)的科學(xué)內(nèi)容。讀物理學(xué)史，還是得讀奧地利人馬赫、英國(guó)人Sir Jeans (瑞利-金斯公式里的金斯爵士)、德國(guó)人Hund (洪特定則里的洪特)、日本人朝永振一郎這些物理學(xué)家中真做出物理學(xué)成就的人所撰寫(xiě)的史學(xué)著作。敝國(guó)學(xué)者中，某本家曹天予教授的物理學(xué)史著作也可忝列中品。

?本考題雖然是針對(duì)經(jīng)管學(xué)院學(xué)生的，但也多少包含一些物理的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容。如果有學(xué)物理的讀者朋友覺(jué)得不過(guò)癮，那咱就來(lái)一份真物理學(xué)史的卷子好了——我負(fù)責(zé)任地瞎說(shuō)，80%以上的物理學(xué)內(nèi)容就從未曾前來(lái)吾國(guó)朝拜過(guò)。

——曹則賢

清華大學(xué)經(jīng)管學(xué)院2021春季學(xué)期物理學(xué)史試題

主講教師：曹則賢研究員 (中國(guó)科學(xué)院物理研究所)

姓名：__________ ?

學(xué)號(hào)：__________ ?

得分：__________

溫馨提示：

1）老師知道題目對(duì)非物理專業(yè)的同學(xué)難度較大。你們只管答題，不用擔(dān)心 (Don’t worry)！！針對(duì)所有題目請(qǐng)遵循一個(gè)原則：盡可能詳盡地答題；

2）Answer in English is acceptable.

Part I 選擇加簡(jiǎn)單說(shuō)明題（每題3分，共30分）

1.1) 如果要選出兩個(gè)可稱為近代科學(xué)奠基人的科學(xué)家，你選擇 (____ & ____ )。略述理由。

A. 第谷/Tycho ?B. 牛頓/Newton ?

C. 惠更斯/Huygens ?D. 伽利略/Galilei ?

E. 高斯/Gauss ?F. 愛(ài)因斯坦/Einstein

1.2)關(guān)于如下對(duì)近代物理學(xué)產(chǎn)生過(guò)重大貢獻(xiàn)的國(guó)家各舉一人一事。

A. 法國(guó) ?B. 瑞士 ?C. 奧地利 ?

D. 德國(guó) ?E. 英國(guó) ?F. 荷蘭

1.3)如下哪門(mén)學(xué)問(wèn)帶來(lái)了半導(dǎo)體/semiconductor的概念？略述一句。

A. 電磁學(xué) ?B. 光學(xué) ?C. 量子力學(xué) ?D. 統(tǒng)計(jì)力學(xué)

1.4)下列與Magnes一詞有關(guān)的概念有 (多選題) _______

A. 放大/Magnification ?

B. 磁/Magnet

C. 鎂/Magnesium ?

D. 鍆/Mendelevium ?

E. 錳/Manganese ?

F. 鉬/Molybdenum

1.5)下列哪個(gè)發(fā)明獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)，其意義何在？

A. 紅光二極管 ?

B. 綠光二極管 ?

C. 黃光二極管 ?

D. 藍(lán)光二極管

E. 白光二極管

1.6)導(dǎo)航系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件是_____，給出理由。

A. 陀螺儀/gyroscope ?

B. 鐘表/Clock ?

C. 望遠(yuǎn)鏡/Telescope ?

D. 計(jì)算機(jī)/Computer ?

E. 信號(hào)發(fā)生器/Signal generator1.7)用來(lái)實(shí)現(xiàn)通訊的光學(xué)現(xiàn)象是______。

A. 反射/Reflection ?

B. 折射/Refraction ?

C. 衍射/Diffraction ?

D. 全反射/Total reflection ?

E. 漫散射/Diffuse reflection ?

F. 干涉/Interference

1.8)下列物質(zhì)中哪些是大自然中存在的單元素物質(zhì)？對(duì)排除掉的選項(xiàng)給個(gè)理由。

A. 氫/Hydrogen ?B. 硫/Sulfer ?

C. 金/Gold ?D. 銀/Mercury ?

E. 鐵/Iron ?F. 炭/Carbon ?

G. 硅/Silicon1.9)激光/Laser產(chǎn)生的年代與原理/mechanism為_(kāi)_____。加兩句簡(jiǎn)略說(shuō)明。

A. 1950-受激輻射/Stimulated radiation

B. 1960-黑體輻射/Black-body radiation

C. 1970-同步輻射/Synchrotron radiation

D. 1960-受激輻射

E. 1980-自發(fā)輻射/Spontaneous radiation

F. 1970-韌致輻射/Bremsstrahlung

1.10)如下成就中， ____&____歸于開(kāi)普勒/Kepler。對(duì)選擇各加一句說(shuō)明。

A. 慣性定律/Law of inertia

B. 擺輪線方程/Cycloid

C. 球的密堆積模型/Close-packing of spheres

D. 其它運(yùn)動(dòng)中心的發(fā)現(xiàn)/Other centers of motion

E. 落體公式/law of falling body

F. 行星運(yùn)動(dòng)定律/Laws of planetary motion

Part II 簡(jiǎn)述題 (每題8分，共40 分)

2.1) 金剛石也是炭，這是如何證明的？那位嘗試火燒金剛石的是怎樣的一位科學(xué)家，他關(guān)于化學(xué)反應(yīng)守恒律/conservation law和原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)是怎么回事兒？

2.2)請(qǐng)從字面解釋什么是量子/quantum？二桃殺三士利用了量子的什么特性？第一個(gè)給出正確黑體輻射公式的人與時(shí)間是____。

A. Einstein-1905 ?B. Planck-1900

C. Riemann-1854 ?D. Boltzmann-1877

從中選出一個(gè)答案并闡述后，請(qǐng)用一句話簡(jiǎn)述其他三個(gè)條目的關(guān)聯(lián)內(nèi)容。

2.3) 眼睛的工作原理是什么？可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍/range of wavelength是多少，為什么？誰(shuí)、大約在什么年代發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)光的顏色組成？誰(shuí)、大約在什么年代發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)光譜/spectrum上疊加了許多條暗線？

2.4) 哪位科學(xué)家拍攝了人類的第一張彩色照片/the first colored photo？這位科學(xué)家還在少年時(shí)構(gòu)造了雞蛋的方程，請(qǐng)?jiān)囍乃悸穼?xiě)出雞蛋的方程。

2.5) 寫(xiě)出單擺/pendulum公式 (周期-擺長(zhǎng)關(guān)系) 并簡(jiǎn)述伽利略其人及其得到單擺公式以及慣性定律/law of Inertia的過(guò)程。

Part III ?詳述題 (任選 2題，每題15分，共30 分)

Notice: Please try to offer more details in the answer.

3.1)清華大學(xué)的哪位校友為英國(guó)的物理諾獎(jiǎng)得主Dirac所賞識(shí)并被推薦去英國(guó)留學(xué)？此事發(fā)生在哪一年？他是一個(gè)怎樣的學(xué)者，有哪些著述和成就？楊振寧教授曾以97歲的高齡在國(guó)家天文臺(tái)講述了電磁學(xué)/electromagnetics里的哪個(gè)關(guān)鍵概念 (電磁感應(yīng)/Electromagnetic induction，位移電流/Displacement current，庫(kù)侖定律/Coulomb’s law，電荷守恒/Charge conservation？)，為什么？

楊振寧先生最看重的個(gè)人成就是什么理論？

3.2) 請(qǐng)講述用平行板電容器/Parallel-plate capacitor的裝置怎樣一步一步地引向陰極射線 (電子)/Cathode ray (electron) 和X-射線/X-ray的發(fā)現(xiàn)的？什么人在什么年代做了什么事？電子和X-射線的發(fā)現(xiàn)給人類社會(huì)帶來(lái)了哪些便利或者說(shuō)進(jìn)步 (列舉幾個(gè)你知道的利用X-射線或者電子的器件、裝置) ？

3.3) 瑞士某中學(xué)老師Balmer 將9/5, 4/3, 25/21, 9/8 這幾個(gè)數(shù)納入了一個(gè)什么樣的公式？從該公式到公式

的關(guān)鍵一步是什么？公式

有哪些特征，它怎么就能解釋氫原子發(fā)光的光譜了？誰(shuí)、大約在哪一年、用什么機(jī)理/Mechanism配合上述公式解釋了原子發(fā)光過(guò)程？