物理学基础

牛顿的宇宙

太阳系模型

托勒密，地心说（Geocentric model）

行星绕地球公转，同时行星也绕着一些轨道运转（本轮）

日心说（Heliocentric model）

第谷的地心说模型，地球作为静止的中心，太阳围绕地球作圆周运动，而除地球之外的其他行星围绕太阳作圆周运动。

开普勒三大定律：

开普勒第一定律，也称椭圆定律、轨道定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。

开普勒第二定律，也称等面积定律：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。

开普勒第三定律，也称周期定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。

近代物理

物质

理想气体

平均动能：$m*v^2/2 = 3/2*k_B*T$

状态方程 $pV=N*k_B*T$

波

$λf = c$ （λ 波长，f 频率，c 波速度）

多普勒响应 $λ = λ_0(1-v/c)$

热与辐射

光度（luminosity）是物体每单位时间内辐射出的总能量，即辐射通量，在国际单位是瓦特（Watt）

亮度(Brightness)b ，单位 $W/m^2$。$b=\frac{L}{4\pi R^2}$

光

颜色是光的频率的表现。

电磁

库伦力：$F=\frac{kq_1q_2}{R^2}$

电磁波

电磁效应

波长较高的 x射线和伽马射线不能穿透大气层

黑体辐射

黑色的致密物体（黑体）的辐射由它的温度决定，这个辐射称为黑体辐射。

$λ_max*T=b, b=2.9e-3m*K$; 越热的物体越偏蓝

斯特藩-玻尔兹曼定律:$F=σT^4, σ=5.670e-8W/m^2K^4, F:Flux(W/m^2)$

所以，$L=F/A=\frac{σT^4}{4\pi R^2}$

见，黑体辐射曲线：http://astro.unl.edu/naap/blackbody/animations/blackbody.html

光与物质

致密物体散射或者反射光

瑞利散射 (Rayleigh Scattering)，它是半径比光或其他电磁辐射的波长小很多的微小颗粒对入射光束的散射。波长较短的蓝光比波长较长的红光更易散射。

谱线

太阳的光谱中有间隙，气体吸收光。见，Spectral line

原子内部

谱线与原子内部结构的关系

原子的质量：$m_A$ ~ $A*m_h$

电子

原子核

质子

中子

量子力学

光子能量： $E=hv$

光电效应：$hv = E_w+1/2mv^2$

电子只能在对应某些特定能量值 $E_n$ 的轨道上运转。假如一个电子，从一个能量比较高的轨道（$E_n$），跃到一个能量比较低的轨道（$E_m$）上时，它发射的光的频率为：$v=\frac{E_n-E_m}{h}$

波粒二象性

不确定性原理