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1902年诺贝尔物理学奖 ¾¾塞曼效应的发现和研究 1902年诺贝尔物理学奖授予荷兰莱顿大学的劳伦兹(Hendrik Antoon Lorentz，1853¾1928)和荷兰阿姆斯特丹大学的塞曼(Pieter Zeeman，1865¾1943)，以表彰他们在研究磁性对辐射现象的影响所作的特殊贡献。 磁性对辐射现象的影响也叫塞曼效应，是塞曼在1896年发现的。它是继法拉第效应和克尔效应之后又一项反映光的电磁特性的效应。塞曼效应更进一步涉及了光的辐射机制，因此被人们看成是继X射线之后物理学最重要的发现之一。 劳伦兹是荷兰物理学家，他的主要贡献是创立了古典电子论，这一理论能解释物质中一系列电磁现象，以及物质在电磁场中运动的一些效应。由於塞曼效应发现时及时地从劳伦兹理论得到解释，由此所确定的电子荷质比与.汤姆森用阴极射线所得数量级相同，相互间得到验证，因此1902年劳伦兹与塞曼共享诺贝尔物理学奖。 塞曼也是荷兰人，1885年进入莱顿大学后，与劳伦兹多年共事，并当过劳伦兹的助教。塞曼对劳伦兹的电磁理论很熟悉，实验技术也很精湛，1892年曾因仔细测量克尔效应而获金质奖章，并於1893年获博士学位。他在研究磁场对光谱的影响时，得益於劳伦兹的指导和劳伦兹理论，从而作出了有重大意义的发现。下面介绍塞曼效应的发现经过。 塞曼首先是从法拉第的工作得到启示的。1845年，法拉第将平面偏振光通过强磁场作用下的玻璃，发现光的偏振面发生旋转，后来进一步确定这是许多物质具有的普通性质。1876年，克尔(Kerr)继1875年发现玻璃片在强电场下对光有双折射的作用（即克尔电光效应）之后，又发现平面偏振光垂直射在电磁铁的磨光电极上时，反射得到的光变为椭圆偏振光（即克尔磁光效应）。这些效应对於光的电磁性质当然是极好的佐证。因此，电、磁和光之间的相互作用就成了19世纪末叶物理学家密切关注的对象。 1895年前后，塞曼暂停克尔磁光效应的研究，想试一试磁场对钠焰的光谱有没有影响。这个实验虽然没有成功，但是后来知道法拉第晚年曾亲自做过这个实验，他想法拉第这样伟大的科学家都重视这个实验，一定值得认真去做，於是就下决心用当时最好的设备再次进行实验，他当时产生了一个想法，究竟磁力作用於火焰时，火焰发出的光周期会不会改变。这样的事情果然发生了。塞曼用石棉条粘以食盐，放在电磁铁磁极间的氢氧焰中，用罗兰光栅（Rowland grating）（注：即凹面光栅、是当时最好的分光仪器）检验火焰光。当电磁铁电路接通时，D的两条谱线（注：即钠黄光谱线D1与D2）都看到增宽的现象。 谱线增宽也许会认为是磁场对火焰的某种已知作用，引起钠蒸气的密度和温度发生变化，塞曼就采用了一个方法，把钠放在一素瓷管中强烈加热，瓷管两端以平行玻璃板密封，其有效面积为1平方厘米。管子水平地置於磁场中，与磁力线垂直。弧光灯的光线穿之而过。吸收光谱显示出D双线。瓷管不断沿轴旋转，以避免温度变化。通电励磁，立即使谱线变宽。证明正是磁场使钠光的周期和频率发生了变化。 最初有人向塞曼提出，光的频率变化可能是由於原子与以太分子旋涡之间的加速和减速的作用力；后来，凯尔文勋爵向塞曼提出，或许可以用快速旋转系统和双摆结合在一起的例子，来解释频率变化。然而，这些解释都不够满意，於是塞曼转而从劳伦兹教授的电子理论寻求解释。这一理论认为：一切物体都有带电的小分子单元；一切电学过程都来自这些“离子”（注：即指电子，当时尚未发现电子）的平衡和运动，光波就是“离子”的振动引起的。在塞曼看来，“离子”在磁场中直接受到的作用力足以对这一现象作出解释。 塞曼将这个想法写信告诉劳伦兹教授，劳伦兹指点塞曼计算离子的运动。他还向塞曼指出，如果这个理论用得正确，就应该有下列结果：从增宽的谱线边缘发出的光，沿磁力线方向观察应是圆偏振光，再进而可导致求出离子所带电荷与其质量的比值e/m。塞曼用四分之一波片和检偏器，发现在加磁场后增宽的谱线边缘，从磁力线方向看去果然是圆偏振光。 相反地，如果从与磁力线成直角的方向观察，增宽了的钠谱线的边缘显示是平面偏振光，果然与劳伦兹理论相符。塞曼还根据谱线的增宽，估算了这一带电粒子的荷质比e/m，数量级为107CGSM/克，这时正好是.汤姆森宣布发现电子之前几个月。.汤姆森从阴极射线也测量了荷质比，和塞曼测量所得数量级相同，这一结果就成了电子存在的重要证据。 就这样，塞曼既对他所发现的光谱增宽现象作出了合理的解释，又证明了离子（注：即电子）的存在，对劳伦兹电子论提供了令人信服的实验验证。 1896年，塞曼进一步根据圆偏振光的旋光方向，判断产生辐射的“离子”所带电荷的正负，起先他曾误判为带正电，一年后改正为带负电。 根据劳伦兹的电磁理论，还可推断出如下结果：从垂直於磁场的方向观察，谱线应分裂为三条；从平行於磁场的方向观察，谱线应分裂为两条。塞曼把磁场加大到3万高斯左右，终於观察到了二重线和三重线。 塞曼能进一步证实劳伦兹的理论预见是非常幸运的，因为后来知道，只有单态(singlet)的谱系，才能得到劳伦兹理论预期的结果。 塞曼的结果与劳伦兹理论相符，不但是劳伦兹理论的一大成功，也使塞曼的工作很快得到公认。然而，由於塞曼和他的同代人对这一理论过於相信，也造成了一些困难。困难主要来自与理论不符的反常塞曼效应(anomalous Zeeman effect)。 塞曼自己在实验中也曾看到四重分裂和六重分裂，他没有正视这些与劳伦兹理论不符的现象，而是一心想将这些现象纳入劳伦兹理论的轨道。例如：他解释四重线，是三重线中间的一条“自蚀”为两条，而六重线是三重线的每一条都“自蚀”为两条 1897年，塞曼转到阿姆斯特丹大学任教，用那里的设备继续进行实验，主要的仪器还是凹面光栅。但因为整套设备装设在木质支座和地板上，无法避免振动的干扰，实验非常困难。据他自己说，拍三十张照片，往往只有一张可用，因此只好暂停试验。就在以后这段时间裏，其他许多同时进行这项工作的物理学家纷纷取得了重要成果。 这些人中间值得特别提到的有：1897年，美国的迈克耳逊用他自己发明的干涉仪观察到光谱线在磁场中分裂为二重线。后来迈克耳逊又发明了分辨本领更高的阶梯光栅(echelon grating)（1899年），他用阶梯光栅获得了更为精细的结果。英国人普列斯顿（T. Preston）紧接著对塞曼效应做了深入的研究工作。他在1898年发表的论文中详细叙述了各种磁致分裂图像，并且指出劳伦兹理论不能完全解释塞曼效应。随后发现了普列斯顿定律。根据这条定律可以判定谱线的归属。 德国人龙格(Runge)和帕申(Paschen)也对塞曼效应进行了大量的实验研究。1902年，他们列举了大量数据，叙述磁致分裂之间存在某种共同的规律。 1912年，帕申和巴克(E. E. A. Back)发现在极强磁场中，反常塞曼效应又表现为三重分裂，叫做帕申-巴克效应。这些现象都无法从理论上进行解释，此后二十多年一直是物理学界的一件疑案。正如不相容原理的发现者鲍利后来回忆的那样：“这不正常的分裂，一方面有漂亮而简单的规律，显得富有成果；另一方面又是那样难於理解……，使我感觉简直无法下手。” 1921年，德国杜宾根大学教授朗德(Landé）发表题为：《论反常塞曼效应》的论文，他引进一因子g代表原子能阶在磁场作用下的能量改变比值，这一因子只与能阶的量子数有关。 1925年，乌伦贝克(Uhlenbeck)与哥德施密特(Goldschmidt)“为解释塞曼效应和复杂谱线”提出了电子自旋的概念。1926年，海森堡和乔丹(Jordan)引进自旋S，从量子力学对反常塞曼效应作出了正确的计算。由此可见，塞曼效应的研究推动了量子理论的发展，在物理学发展史中占有重要地位。 劳伦兹1853年7月l8日出生於荷兰的阿纳姆，少年时就对物理学感兴趣并且熟练地掌握多门外语。l870年劳伦兹考入莱顿大学，学习数学、物理和天文。1875年获博士学位。1877年，莱顿大学聘请他为理论物理学教授，当时劳伦兹年23岁。他在莱顿大学任教长达35年。1911－1927年间劳伦兹多次担任索尔维会议主席。在国际物理学界有崇高的名望。 劳伦兹在物理学上最重要的贡献是发展了古典电子论。1878年，他发表了光与物质相互作用的论文，把以太与普通的物质区别开来，认为以太是静止的，无所不在，而普通物质的分子则都含有带电的谐振子；在这个基础上，他导出了分子折射率的公式(即劳伦兹-洛伦茨公式)。l892年，他开始发表电子论的文章，他认为一切物质的分子都含有电子，阴极射线的粒子就是电子，电子是很小的有质量的刚性球体，电子对於以太是完全透明的，以太与物质的相互作用归结为以太与物质中的电子的相互作用。在这个基础上，1895年他提出了著名的劳伦兹力公式。另外，l892年他研究过地球穿过静止以太所产生的效应，为了叙述迈克耳逊-莫雷实验的结果，他独立地提出了长度收缩的假说，认为相对於以太运动的物体，其运动方向上的长度缩短了。1895年，他发表了长度收缩的准确公式，即在运动方向上，长度收缩因子为 。l899年，劳伦兹讨论了惯性系之间坐标和时间的变换问题，并得出电子质量与速度有关的结论。1904年，他发表了著名的劳伦兹变换公式和质量与速度的关系式，并指出光速是物体相对於以太运动速度的极限。 此外，劳伦兹在古典物理学的许多领域裏都有很深的造诣，在热力学、物质分子运动论和重力理论等方面，都有过贡献。劳伦兹受到爱因斯坦、薛丁格和其他很多物理学家的尊敬，爱因斯坦就曾说过，他一生中受劳伦兹的影响最大。
通译洛伦兹力洛伦兹力Lorentzforce磁场运点电荷作用力1895荷兰物理家.洛伦兹建立经典电论作基本假设提现已量实验证实洛伦兹力公式f=q·v×B式q、v别点电荷电量速度;B点电荷所处磁应强度洛伦兹力f=|q|vBsinθ其θvB夹角洛伦兹力向循右手螺旋定则垂直于vB构平面由v转向B右手螺旋前进向(若q负电荷则反向)由于洛伦兹力始终垂直于电荷运向所电荷作功改变运电荷速率能能改变电荷运向使偏转洛伦兹力既适用于宏观电荷适用于微观荷电粒电流元磁场所受安培力其运电荷所受洛伦兹力宏观表现导体路恒定磁场运使其磁通量变化产电势洛伦兹力结洛伦兹力产电势非静电力电场E磁场B并存则运点电荷受力电场力磁场力f=q(E+v×B)左式般称洛伦兹力公式洛伦兹力公式麦克斯韦程组及介质程起构经典电力基础许科仪器工业设备例β谱仪质谱仪粒加速器电显微镜磁镜装置霍耳器件洛伦兹力都广泛应用值指既安培力洛伦兹力宏观表现洛伦兹力运电荷作功何安培力能载流导线作功呢实际洛伦兹力起传递能量作用部阻碍电荷运作负功另部构安培力载流导线作功结仍由维持电流电源提供能量
1896年，荷兰物理学家塞曼使用半径10英尺的凹形罗兰光栅观察磁场中的钠火焰的光谱，他发现钠的D谱线似乎出现了加宽的现象。这种加宽现象实际是谱线发生了分裂。随后不久，塞曼的老师、荷兰物理学家洛仑兹应用经典电磁理论对这种现象进行了解释。他认为，由于电子存在轨道磁矩，并且磁矩方向在空间的取向是量子化的，因此在磁场作用下能级发生分裂，谱线分裂成间隔相等的3条谱线。塞曼和洛仑兹因为这一发现共同获得了1902年的诺贝尔物理学奖。1897年12月，普雷斯顿()报告称，在很多实验中观察到光谱线有时并非分裂成3条，间隔也不尽相同，人们把这种现象叫做为反常塞曼效应，将塞曼原来发现的现象叫做正常塞曼效应。反常塞曼效应的机制在其后二十余年时间里一直没能得到很好的解释，困扰了一大批物理学家。1925年，两名荷兰学生乌仑贝克()和古兹米特()提出了电子自旋假设，很好地解释了反常塞曼效应。应用正常塞曼效应测量谱线分裂的频率间隔可以测出电子的荷质比。由此计算得到的荷质比数值与约瑟夫·汤姆生在阴极射线偏转实验中测得的电子荷质比数量级是相同的，二者互相印证，进一步证实了电子的存在。塞曼效应也可以用来测量天体的磁场。1908年美国天文学家海尔等人在威尔逊山天文台利用塞曼效应，首次测量到了太阳黑子的磁场。1912年，帕邢和拜克（E．E．A．Back）发现在极强磁场中，反常塞曼效应又表现为三重分裂，叫做帕邢－拜克效应。这些现象都无法从理论上进行解释，此后二十多年一直是物理学界的一件疑案。正如不相容原理的发现者泡利后来回忆的那样："这不正常的分裂，一方面有漂亮而简单的规律，显得富有成果；另一方面又是那样难于理解，使我感觉简直无从下手。"1921年，德国杜宾根大学教授朗德（Landé）发表题为：《论反常塞曼效应》的论文，他引进一因子g代表原子能级在磁场作用下的能量改变比值，这一因子只与能级的量子数有关。1925年，乌伦贝克与哥德斯密特"为了解释塞曼效应和复杂谱线"提出了电子自旋的概念。1926年，海森伯和约旦引进自旋S，从量子力学对反常塞曼效应作出了正确的计算。由此可见，塞曼效应的研究推动了量子理论的发展，在物理学发展史中占有重要地位。洛伦兹在物理学上最重要的贡献是发展了经典电子论。1878年，他发表了光与物质相互作用的论文，把以太与普通的物质区别开来，认为以太是静止的，无所不在，而普通物质的分子则都含有带电的谐振子；在这个基础上，他导出了分子折射率的公式（即洛伦兹－洛伦茨公式）。1892年，他开始发表电子论的文章，他认为一切物质的分子都含有电子，阴极射线的粒子就是电子，电子是很小的有质量的刚球，电子对于以太是完全透明的，以太与物质的相互作用归结为以太与物质中的电子的相互作用。在这个基础上，1895年他提出了著名的洛伦兹力公式。另外，1892年他研究过地球穿过静止以太所产生的效应，为了说明迈克耳孙一莫雷实验的结果，他独立地提出了长度收缩的假说，认为相对以太运动的物体，其运动方向上的长度缩短了。1895年，他发表了长度收缩的准确公式，即在运动方向上，长度收缩因子为 。1899年，洛伦兹讨论了惯性系之间坐标和时间的变换问题，并得出电子质量与速度有关的结论。1904年，他发表了著名的洛伦兹变换公式和质量与速度的关系式，并指出光速是物体相对于以太运动速度的极限。洛伦兹1853年7月18日出生于荷兰的阿纳姆，少年时就对物理学感兴趣并且熟练地掌握多门外语。1870年洛伦兹考入莱顿大学，自数学、物理和天文。1875年获博士学位。1877年，莱顿大学聘请他为理论物理学教授，其时洛伦兹年仅23岁。他在莱顿大学任教长达35年。1911年－1927年间洛伦兹多次担任索尔维会议主席。在国际物理学界享有崇高的名望。此外，洛伦兹在经典物理学的许多领域里也有很深的造诣，在热力学、物质分子运动论和引力理论等方面，都有过贡献。洛伦兹受到爱因斯坦、薛定谔和其他很多物理学家的尊敬，爱因斯坦就曾说过，他一生中受洛伦兹的影响最大。
磁场对运动点电荷的作用力。1895年荷兰物理学家.洛伦兹建立经典电子论时，作为基本假设提出来的，现已为大量实验证实。洛伦兹力的公式是f＝q·v×B。式中q、v分别是点电荷的电量和速度；B是点电荷所在处的磁感应强度。洛伦兹力的大小是f＝｜q｜vBsinθ，其中θ是v和B的夹角。洛伦兹力的方向循右手螺旋定则垂直于v和B构成的平面，为由v转向B的右手螺旋的前进方向（若q为负电荷，则反向）。由于洛伦兹力始终垂直于电荷的运动方向，所以它对电荷不作功，不改变运动电荷的速率和动能，只能改变电荷的运动方向使之偏转。 洛伦兹力既适用于宏观电荷，也适用于微观荷电粒子。电流元在磁场中所受安培力就是其中运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。导体回路在恒定磁场中运动，使其中磁通量变化而产生的动生电动势也是洛伦兹力的结果，洛伦兹力是产生动生电动势的非静电力。 如果电场E和磁场B并存，则运动点电荷受力为电场力和磁场力之和，为f＝q（E＋v×B），左式一般也称为洛伦兹力公式。 洛伦兹力公式和麦克斯韦方程组以及介质方程一起构成了经典电动力学的基础。在许多科学仪器和工业设备，例如β谱仪，质谱仪，粒子加速器，电子显微镜，磁镜装置，霍耳器件中，洛伦兹力都有广泛应用。 值得指出的是，既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力对运动电荷不作功，何以安培力能对载流导线作功呢？实际上洛伦兹力起了传递能量的作用，它的一部分阻碍电荷运动作负功，另一部分构成安培力对载流导线作正功，结果仍是由维持电流的电源提供了能量。
1896年，荷兰物理学家塞曼使用半径10英尺的凹形罗兰光栅观察磁场中的钠火焰的光谱，他发现钠的D谱线似乎出现了加宽的现象。这种加宽现象实际是谱线发生了分裂。随后不久，塞曼的老师、荷兰物理学家洛仑兹应用经典电磁理论对这种现象进行了解释。他认为，由于电子存在轨道磁矩，并且磁矩方向在空间的取向是量子化的，因此在磁场作用下能级发生分裂，谱线分裂成间隔相等的3条谱线。塞曼和洛仑兹因为这一发现共同获得了1902年的诺贝尔物理学奖。1897年12月，普雷斯顿()报告称，在很多实验中观察到光谱线有时并非分裂成3条，间隔也不尽相同，人们把这种现象叫做为反常塞曼效应，将塞曼原来发现的现象叫做正常塞曼效应。反常塞曼效应的机制在其后二十余年时间里一直没能得到很好的解释，困扰了一大批物理学家。1925年，两名荷兰学生乌仑贝克()和古兹米特()提出了电子自旋假设，很好地解释了反常塞曼效应。应用正常塞曼效应测量谱线分裂的频率间隔可以测出电子的荷质比。由此计算得到的荷质比数值与约瑟夫·汤姆生在阴极射线偏转实验中测得的电子荷质比数量级是相同的，二者互相印证，进一步证实了电子的存在。塞曼效应也可以用来测量天体的磁场。1908年美国天文学家海尔等人在威尔逊山天文台利用塞曼效应，首次测量到了太阳黑子的磁场。1912年，帕邢和拜克（E．E．A．Back）发现在极强磁场中，反常塞曼效应又表现为三重分裂，叫做帕邢－拜克效应。这些现象都无法从理论上进行解释，此后二十多年一直是物理学界的一件疑案。正如不相容原理的发现者泡利后来回忆的那样："这不正常的分裂，一方面有漂亮而简单的规律，显得富有成果；另一方面又是那样难于理解，使我感觉简直无从下手。"1921年，德国杜宾根大学教授朗德（Landé）发表题为：《论反常塞曼效应》的论文，他引进一因子g代表原子能级在磁场作用下的能量改变比值，这一因子只与能级的量子数有关。1925年，乌伦贝克与哥德斯密特"为了解释塞曼效应和复杂谱线"提出了电子自旋的概念。1926年，海森伯和约旦引进自旋S，从量子力学对反常塞曼效应作出了正确的计算。由此可见，塞曼效应的研究推动了量子理论的发展，在物理学发展史中占有重要地位。洛伦兹在物理学上最重要的贡献是发展了经典电子论。1878年，他发表了光与物质相互作用的论文，把以太与普通的物质区别开来，认为以太是静止的，无所不在，而普通物质的分子则都含有带电的谐振子；在这个基础上，他导出了分子折射率的公式（即洛伦兹－洛伦茨公式）。1892年，他开始发表电子论的文章，他认为一切物质的分子都含有电子，阴极射线的粒子就是电子，电子是很小的有质量的刚球，电子对于以太是完全透明的，以太与物质的相互作用归结为以太与物质中的电子的相互作用。在这个基础上，1895年他提出了著名的洛伦兹力公式。另外，1892年他研究过地球穿过静止以太所产生的效应，为了说明迈克耳孙一莫雷实验的结果，他独立地提出了长度收缩的假说，认为相对以太运动的物体，其运动方向上的长度缩短了。1895年，他发表了长度收缩的准确公式，即在运动方向上，长度收缩因子为 。1899年，洛伦兹讨论了惯性系之间坐标和时间的变换问题，并得出电子质量与速度有关的结论。1904年，他发表了著名的洛伦兹变换公式和质量与速度的关系式，并指出光速是物体相对于以太运动速度的极限。洛伦兹1853年7月18日出生于荷兰的阿纳姆，少年时就对物理学感兴趣并且熟练地掌握多门外语。1870年洛伦兹考入莱顿大学，自数学、物理和天文。1875年获博士学位。1877年，莱顿大学聘请他为理论物理学教授，其时洛伦兹年仅23岁。他在莱顿大学任教长达35年。1911年－1927年间洛伦兹多次担任索尔维会议主席。在国际物理学界享有崇高的名望。此外，洛伦兹在经典物理学的许多领域里也有很深的造诣，在热力学、物质分子运动论和引力理论等方面，都有过贡献。洛伦兹受到爱因斯坦、薛定谔和其他很多物理学家的尊敬，爱因斯坦就曾说过，他一生中受洛伦兹的影响最大。
19世纪以前，人们一直认为电、磁、光是毫不相关的自然现象。
步入19世纪，科学家法拉第、麦克斯韦把电、磁、光现象放在一起解释；赫兹则用实验证明了电磁波的存在，电、磁与光效应从此结合起来。
发现阴极射线后，西方物理学家全力研究它的本质。到19世纪70年代，对阴极射线的本质认识，他们之中存在两种截然不同的看法：英国科学家克鲁克斯等认为它是带负电的粒子流，德国物理学家赫兹等认为它不过是电磁波产生的辐射物。
两派之间发生过激烈的讨论。
荷兰物理学家 亨得里克·安顿·洛伦兹 也加入到这场讨论中。经过深入研究，他得出如下结论： 阴极射线是由比原子更小的微粒振动产生的，这种微粒存在于任何物体的原子之中，而发光现象即与这种微粒振动相关，这种微粒进行振动后会产生电场和磁场，只要改变电场或磁场的方向，光线也会发生偏移。
可是，这些先进的理论在当时完全站不住脚。一则，著名科学家法拉第生前研究过磁场对光源的影响，但以失败告终，后来几乎无人研究；二则西方科学界一直认为，物体是由原子构成的，原子就像一个小得不能再小的玻璃实心球，无法打开。
洛伦兹偏不信邪。他决心用自己的强项——理论研究，来证明原子是可分的。 他于1870年进入莱顿大学，受天文学教授弗雷德里克·凯瑟影响，对理论物理学产生浓厚的兴趣。
1878年1月25日，他就任莱顿大学理论物理学教授。此后近20年时间，他的理论研究包括阴极射线的本质，解释电、磁、光的关系等，紧跟时代潮流。
经过理论研究，洛伦兹发现物体的原子里有带负电的微粒，这些微粒由于围绕原子核运动产生电场。根据法拉第的实验推断，运动的微粒也会产生磁场。原子核自转产生电场和磁场，与负电微粒相互制衡形成了原子磁场。
“当光源经过原子磁场时，它原子里的微粒振动将发生改变，光源的谱线一定会加宽或分裂。” 洛伦兹经过反复推理，得出这样的结论。
物理学的发展，离不开理论与实践的结合。尽管洛伦兹从“虚”的理论方面证实原子里有带负电的微粒，那 怎么才能通过“实”的实验方面来证明理论呢？
正当他为此苦恼不堪时，他的学生—— 彼得•塞曼 出现了。
塞曼也是荷兰人。1865年5月24日深夜，荷兰泽兰小岛上的拦海大坝决堤。一条无舵无桨的小木船上，一位中年产妇在撞击中，痛苦地生下塞曼。
塞曼小学时成绩平平，中学毕业考试物理成绩居然没有及格。 母亲用塞曼出生的故事对其进行感化，他于是刻苦攻读，进入代尔夫特中学。
在这里，塞曼遇到了比他大12岁的海克·卡末林·昂内斯。后来获诺贝尔物理学奖的昂内斯聪明好学，给塞曼留下极深的印象。
塞曼通过不懈努力终于考上了莱顿大学。 他1890年大学毕业后留校，并有幸成为物理学教授洛伦兹的学生兼助手。
作为洛伦兹的助手，塞曼最高兴的事儿莫过于可以继续研究 磁光克尔效应 。 磁光克尔效应是指光线射入磁体会发生偏转的现象 ，因1877年由英国科学家约翰·克尔发现而得名。
研究3年后，塞曼完成了关于磁光克尔效应的博士论文。后来，他受聘为莱顿大学的讲师，暂时离开了洛伦兹的实验室。
1896年，塞曼被开除了，起因是他不听莱顿大学实验室主管的安排，悄悄进行光谱线磁场分裂的实验。 他把光源放在很强的磁场里，结果发光体的光谱发生变化，谱线一分为三。 塞曼平静地把实验过程和结果写成论文提交给荷兰皇家艺术与科学院，然后离开莱顿大学。
当年10月31日，洛伦兹在皇家艺术与科学院开会时偶然间发现塞曼关于光谱研究的论文，大为震惊。
两天后的星期一早上，他把塞曼请到办公室。 塞曼详细叙述了关于光谱实验的过程，洛伦兹仔细聆听后表示，磁场中光谱发生变化的根本原因是原子中带负电的微粒振动。
由于洛伦兹的强力推荐，塞曼的实验引起西方科学界的重视。
他的实验首先证明了原子内部具有细致的结构，并非“不可再分”，这是对洛伦兹关于“原子里有带电微粒”的最好支持。
其次，实验证实了洛伦兹关于 “磁场中发出的光会发生偏振” 的理论。这也意味着电、磁、光可以相互影响。后世科学家把 磁场分裂光谱的现象称为 塞曼效应 。
作为著名的磁光效应，塞曼效应使世人对物质的原子、光谱等有了更多了解，被誉为继X射线之后物理学最重要的发现之一。 为了表示对塞曼的纪念，科学界把月球背面的一座环形山命名为“塞曼”。
塞曼效应可用于测量星球的磁场，海尔等美国天文学家在威尔逊山天文台用塞曼效应首次测量到了太阳黑子的磁场。物理学家汤姆逊则用塞曼效应来测量谱线分裂的频率间隔，把原子中带负电的微粒称为电子，还用数据证实了电子的存在。汤姆逊因此获1906年诺贝尔物理学奖。
1902年12月10日下午16：30，瑞典斯德哥尔摩皇家音乐学院大礼堂里座无虚席。第二届诺贝尔奖颁奖典礼在此举行。
在严肃的乐曲中，各国获奖者分别领取了奖牌、证书和奖金。轮到塞曼上台时，只见他胸前没有戴花，而是挂着一个五六寸大的金制相框，相片上是他去世的母亲。他每次领奖都会挂着这个相框，以示对母亲的尊重。这已成为诺贝尔奖史上的一段佳话。
从诺贝尔物理学奖颁奖典礼回来的洛伦兹，也因此受到世人的尊敬和爱戴。由于他提出原子中存在电子的理论，所以 被尊称 为经典电子论的创立者 。
后来，他的名字在物理学上被用作学术名词，比如 洛伦兹-洛伦兹公式、洛伦兹力、洛伦兹分布、洛伦兹变换 等。
爱因斯坦在科学研究中，把洛伦兹变换用于力学关系式，这才有著名的狭义相对论。
1928年2月4日，洛伦兹在荷兰的哈勒姆市逝世。葬礼当天，荷兰全国电话中止3分钟，以示哀悼。公认的新一代物理学领袖、著名科学家爱因斯坦发来悼词，称洛伦兹是“我们时代最伟大、最高尚的人”。
再后来，为纪念洛伦兹的巨大贡献，荷兰政府从1945年起把他的生日（7月18日）定为一年一度的“洛伦兹节”。
洛伦兹从理论上创立经典电子论，塞曼则用实验证明了电子的存在，师生两人共同分享了1902年度诺贝尔物理学奖。
END
封图 |
原标题：没有这个理论做基础，我们可能看不到爱因斯坦的相对论......
磁场对运动点电荷的作用力。1895年荷兰物理学家.洛伦兹建立经典电子论时，作为基本假设提出来的，现已为大量实验证实。洛伦兹力的公式是f＝q·v×B。式中q、v分别是点电荷的电量和速度；B是点电荷所在处的磁感应强度。洛伦兹力的大小是f＝｜q｜vBsinθ，其中θ是v和B的夹角。洛伦兹力的方向循右手螺旋定则垂直于v和B构成的平面，为由v转向B的右手螺旋的前进方向（若q为负电荷，则反向）。由于洛伦兹力始终垂直于电荷的运动方向，所以它对电荷不作功，不改变运动电荷的速率和动能，只能改变电荷的运动方向使之偏转。 洛伦兹力既适用于宏观电荷，也适用于微观荷电粒子。电流元在磁场中所受安培力就是其中运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。导体回路在恒定磁场中运动，使其中磁通量变化而产生的动生电动势也是洛伦兹力的结果，洛伦兹力是产生动生电动势的非静电力。 如果电场E和磁场B并存，则运动点电荷受力为电场力和磁场力之和，为f＝q（E＋v×B），左式一般也称为洛伦兹力公式。 洛伦兹力公式和麦克斯韦方程组以及介质方程一起构成了经典电动力学的基础。在许多科学仪器和工业设备，例如β谱仪，质谱仪，粒子加速器，电子显微镜，磁镜装置，霍耳器件中，洛伦兹力都有广泛应用。 值得指出的是，既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力对运动电荷不作功，何以安培力能对载流导线作功呢？实际上洛伦兹力起了传递能量的作用，它的一部分阻碍电荷运动作负功，另一部分构成安培力对载流导线作正功，结果仍是由维持电流的电源提供了能量。
1896年，荷兰物理学家塞曼使用半径10英尺的凹形罗兰光栅观察磁场中的钠火焰的光谱，他发现钠的D谱线似乎出现了加宽的现象。这种加宽现象实际是谱线发生了分裂。随后不久，塞曼的老师、荷兰物理学家洛仑兹应用经典电磁理论对这种现象进行了解释。他认为，由于电子存在轨道磁矩，并且磁矩方向在空间的取向是量子化的，因此在磁场作用下能级发生分裂，谱线分裂成间隔相等的3条谱线。塞曼和洛仑兹因为这一发现共同获得了1902年的诺贝尔物理学奖。1897年12月，普雷斯顿()报告称，在很多实验中观察到光谱线有时并非分裂成3条，间隔也不尽相同，人们把这种现象叫做为反常塞曼效应，将塞曼原来发现的现象叫做正常塞曼效应。反常塞曼效应的机制在其后二十余年时间里一直没能得到很好的解释，困扰了一大批物理学家。1925年，两名荷兰学生乌仑贝克()和古兹米特()提出了电子自旋假设，很好地解释了反常塞曼效应。应用正常塞曼效应测量谱线分裂的频率间隔可以测出电子的荷质比。由此计算得到的荷质比数值与约瑟夫·汤姆生在阴极射线偏转实验中测得的电子荷质比数量级是相同的，二者互相印证，进一步证实了电子的存在。塞曼效应也可以用来测量天体的磁场。1908年美国天文学家海尔等人在威尔逊山天文台利用塞曼效应，首次测量到了太阳黑子的磁场。1912年，帕邢和拜克（E．E．A．Back）发现在极强磁场中，反常塞曼效应又表现为三重分裂，叫做帕邢－拜克效应。这些现象都无法从理论上进行解释，此后二十多年一直是物理学界的一件疑案。正如不相容原理的发现者泡利后来回忆的那样："这不正常的分裂，一方面有漂亮而简单的规律，显得富有成果；另一方面又是那样难于理解，使我感觉简直无从下手。"1921年，德国杜宾根大学教授朗德（Landé）发表题为：《论反常塞曼效应》的论文，他引进一因子g代表原子能级在磁场作用下的能量改变比值，这一因子只与能级的量子数有关。1925年，乌伦贝克与哥德斯密特"为了解释塞曼效应和复杂谱线"提出了电子自旋的概念。1926年，海森伯和约旦引进自旋S，从量子力学对反常塞曼效应作出了正确的计算。由此可见，塞曼效应的研究推动了量子理论的发展，在物理学发展史中占有重要地位。洛伦兹在物理学上最重要的贡献是发展了经典电子论。1878年，他发表了光与物质相互作用的论文，把以太与普通的物质区别开来，认为以太是静止的，无所不在，而普通物质的分子则都含有带电的谐振子；在这个基础上，他导出了分子折射率的公式（即洛伦兹－洛伦茨公式）。1892年，他开始发表电子论的文章，他认为一切物质的分子都含有电子，阴极射线的粒子就是电子，电子是很小的有质量的刚球，电子对于以太是完全透明的，以太与物质的相互作用归结为以太与物质中的电子的相互作用。在这个基础上，1895年他提出了著名的洛伦兹力公式。另外，1892年他研究过地球穿过静止以太所产生的效应，为了说明迈克耳孙一莫雷实验的结果，他独立地提出了长度收缩的假说，认为相对以太运动的物体，其运动方向上的长度缩短了。1895年，他发表了长度收缩的准确公式，即在运动方向上，长度收缩因子为 。1899年，洛伦兹讨论了惯性系之间坐标和时间的变换问题，并得出电子质量与速度有关的结论。1904年，他发表了著名的洛伦兹变换公式和质量与速度的关系式，并指出光速是物体相对于以太运动速度的极限。洛伦兹1853年7月18日出生于荷兰的阿纳姆，少年时就对物理学感兴趣并且熟练地掌握多门外语。1870年洛伦兹考入莱顿大学，自数学、物理和天文。1875年获博士学位。1877年，莱顿大学聘请他为理论物理学教授，其时洛伦兹年仅23岁。他在莱顿大学任教长达35年。1911年－1927年间洛伦兹多次担任索尔维会议主席。在国际物理学界享有崇高的名望。此外，洛伦兹在经典物理学的许多领域里也有很深的造诣，在热力学、物质分子运动论和引力理论等方面，都有过贡献。洛伦兹受到爱因斯坦、薛定谔和其他很多物理学家的尊敬，爱因斯坦就曾说过，他一生中受洛伦兹的影响最大。
一切磁现象都是由于运动电荷所产生的，磁现象的本质就是电荷的运动。磁场对电荷，一磁场对另一磁场，都会产生作用力。磁场对运动电荷产生劳伦兹力
1902年诺贝尔物理学奖 ¾¾塞曼效应的发现和研究 1902年诺贝尔物理学奖授予荷兰莱顿大学的劳伦兹(Hendrik Antoon Lorentz，1853¾1928)和荷兰阿姆斯特丹大学的塞曼(Pieter Zeeman，1865¾1943)，以表彰他们在研究磁性对辐射现象的影响所作的特殊贡献。 磁性对辐射现象的影响也叫塞曼效应，是塞曼在1896年发现的。它是继法拉第效应和克尔效应之后又一项反映光的电磁特性的效应。塞曼效应更进一步涉及了光的辐射机制，因此被人们看成是继X射线之后物理学最重要的发现之一。 劳伦兹是荷兰物理学家，他的主要贡献是创立了古典电子论，这一理论能解释物质中一系列电磁现象，以及物质在电磁场中运动的一些效应。由於塞曼效应发现时及时地从劳伦兹理论得到解释，由此所确定的电子荷质比与.汤姆森用阴极射线所得数量级相同，相互间得到验证，因此1902年劳伦兹与塞曼共享诺贝尔物理学奖。 塞曼也是荷兰人，1885年进入莱顿大学后，与劳伦兹多年共事，并当过劳伦兹的助教。塞曼对劳伦兹的电磁理论很熟悉，实验技术也很精湛，1892年曾因仔细测量克尔效应而获金质奖章，并於1893年获博士学位。他在研究磁场对光谱的影响时，得益於劳伦兹的指导和劳伦兹理论，从而作出了有重大意义的发现。下面介绍塞曼效应的发现经过。 塞曼首先是从法拉第的工作得到启示的。1845年，法拉第将平面偏振光通过强磁场作用下的玻璃，发现光的偏振面发生旋转，后来进一步确定这是许多物质具有的普通性质。1876年，克尔(Kerr)继1875年发现玻璃片在强电场下对光有双折射的作用（即克尔电光效应）之后，又发现平面偏振光垂直射在电磁铁的磨光电极上时，反射得到的光变为椭圆偏振光（即克尔磁光效应）。这些效应对於光的电磁性质当然是极好的佐证。因此，电、磁和光之间的相互作用就成了19世纪末叶物理学家密切关注的对象。 1895年前后，塞曼暂停克尔磁光效应的研究，想试一试磁场对钠焰的光谱有没有影响。这个实验虽然没有成功，但是后来知道法拉第晚年曾亲自做过这个实验，他想法拉第这样伟大的科学家都重视这个实验，一定值得认真去做，於是就下决心用当时最好的设备再次进行实验，他当时产生了一个想法，究竟磁力作用於火焰时，火焰发出的光周期会不会改变。这样的事情果然发生了。塞曼用石棉条粘以食盐，放在电磁铁磁极间的氢氧焰中，用罗兰光栅（Rowland grating）（注：即凹面光栅、是当时最好的分光仪器）检验火焰光。当电磁铁电路接通时，D的两条谱线（注：即钠黄光谱线D1与D2）都看到增宽的现象。 谱线增宽也许会认为是磁场对火焰的某种已知作用，引起钠蒸气的密度和温度发生变化，塞曼就采用了一个方法，把钠放在一素瓷管中强烈加热，瓷管两端以平行玻璃板密封，其有效面积为1平方厘米。管子水平地置於磁场中，与磁力线垂直。弧光灯的光线穿之而过。吸收光谱显示出D双线。瓷管不断沿轴旋转，以避免温度变化。通电励磁，立即使谱线变宽。证明正是磁场使钠光的周期和频率发生了变化。 最初有人向塞曼提出，光的频率变化可能是由於原子与以太分子旋涡之间的加速和减速的作用力；后来，凯尔文勋爵向塞曼提出，或许可以用快速旋转系统和双摆结合在一起的例子，来解释频率变化。然而，这些解释都不够满意，於是塞曼转而从劳伦兹教授的电子理论寻求解释。这一理论认为：一切物体都有带电的小分子单元；一切电学过程都来自这些“离子”（注：即指电子，当时尚未发现电子）的平衡和运动，光波就是“离子”的振动引起的。在塞曼看来，“离子”在磁场中直接受到的作用力足以对这一现象作出解释。 塞曼将这个想法写信告诉劳伦兹教授，劳伦兹指点塞曼计算离子的运动。他还向塞曼指出，如果这个理论用得正确，就应该有下列结果：从增宽的谱线边缘发出的光，沿磁力线方向观察应是圆偏振光，再进而可导致求出离子所带电荷与其质量的比值e/m。塞曼用四分之一波片和检偏器，发现在加磁场后增宽的谱线边缘，从磁力线方向看去果然是圆偏振光。 相反地，如果从与磁力线成直角的方向观察，增宽了的钠谱线的边缘显示是平面偏振光，果然与劳伦兹理论相符。塞曼还根据谱线的增宽，估算了这一带电粒子的荷质比e/m，数量级为107CGSM/克，这时正好是.汤姆森宣布发现电子之前几个月。.汤姆森从阴极射线也测量了荷质比，和塞曼测量所得数量级相同，这一结果就成了电子存在的重要证据。 就这样，塞曼既对他所发现的光谱增宽现象作出了合理的解释，又证明了离子（注：即电子）的存在，对劳伦兹电子论提供了令人信服的实验验证。 1896年，塞曼进一步根据圆偏振光的旋光方向，判断产生辐射的“离子”所带电荷的正负，起先他曾误判为带正电，一年后改正为带负电。 根据劳伦兹的电磁理论，还可推断出如下结果：从垂直於磁场的方向观察，谱线应分裂为三条；从平行於磁场的方向观察，谱线应分裂为两条。塞曼把磁场加大到3万高斯左右，终於观察到了二重线和三重线。 塞曼能进一步证实劳伦兹的理论预见是非常幸运的，因为后来知道，只有单态(singlet)的谱系，才能得到劳伦兹理论预期的结果。 塞曼的结果与劳伦兹理论相符，不但是劳伦兹理论的一大成功，也使塞曼的工作很快得到公认。然而，由於塞曼和他的同代人对这一理论过於相信，也造成了一些困难。困难主要来自与理论不符的反常塞曼效应(anomalous Zeeman effect)。 塞曼自己在实验中也曾看到四重分裂和六重分裂，他没有正视这些与劳伦兹理论不符的现象，而是一心想将这些现象纳入劳伦兹理论的轨道。例如：他解释四重线，是三重线中间的一条“自蚀”为两条，而六重线是三重线的每一条都“自蚀”为两条 1897年，塞曼转到阿姆斯特丹大学任教，用那里的设备继续进行实验，主要的仪器还是凹面光栅。但因为整套设备装设在木质支座和地板上，无法避免振动的干扰，实验非常困难。据他自己说，拍三十张照片，往往只有一张可用，因此只好暂停试验。就在以后这段时间裏，其他许多同时进行这项工作的物理学家纷纷取得了重要成果。 这些人中间值得特别提到的有：1897年，美国的迈克耳逊用他自己发明的干涉仪观察到光谱线在磁场中分裂为二重线。后来迈克耳逊又发明了分辨本领更高的阶梯光栅(echelon grating)（1899年），他用阶梯光栅获得了更为精细的结果。英国人普列斯顿（T. Preston）紧接著对塞曼效应做了深入的研究工作。他在1898年发表的论文中详细叙述了各种磁致分裂图像，并且指出劳伦兹理论不能完全解释塞曼效应。随后发现了普列斯顿定律。根据这条定律可以判定谱线的归属。 德国人龙格(Runge)和帕申(Paschen)也对塞曼效应进行了大量的实验研究。1902年，他们列举了大量数据，叙述磁致分裂之间存在某种共同的规律。 1912年，帕申和巴克(E. E. A. Back)发现在极强磁场中，反常塞曼效应又表现为三重分裂，叫做帕申-巴克效应。这些现象都无法从理论上进行解释，此后二十多年一直是物理学界的一件疑案。正如不相容原理的发现者鲍利后来回忆的那样：“这不正常的分裂，一方面有漂亮而简单的规律，显得富有成果；另一方面又是那样难於理解……，使我感觉简直无法下手。” 1921年，德国杜宾根大学教授朗德(Landé）发表题为：《论反常塞曼效应》的论文，他引进一因子g代表原子能阶在磁场作用下的能量改变比值，这一因子只与能阶的量子数有关。 1925年，乌伦贝克(Uhlenbeck)与哥德施密特(Goldschmidt)“为解释塞曼效应和复杂谱线”提出了电子自旋的概念。1926年，海森堡和乔丹(Jordan)引进自旋S，从量子力学对反常塞曼效应作出了正确的计算。由此可见，塞曼效应的研究推动了量子理论的发展，在物理学发展史中占有重要地位。 劳伦兹1853年7月l8日出生於荷兰的阿纳姆，少年时就对物理学感兴趣并且熟练地掌握多门外语。l870年劳伦兹考入莱顿大学，学习数学、物理和天文。1875年获博士学位。1877年，莱顿大学聘请他为理论物理学教授，当时劳伦兹年23岁。他在莱顿大学任教长达35年。1911－1927年间劳伦兹多次担任索尔维会议主席。在国际物理学界有崇高的名望。 劳伦兹在物理学上最重要的贡献是发展了古典电子论。1878年，他发表了光与物质相互作用的论文，把以太与普通的物质区别开来，认为以太是静止的，无所不在，而普通物质的分子则都含有带电的谐振子；在这个基础上，他导出了分子折射率的公式(即劳伦兹-洛伦茨公式)。l892年，他开始发表电子论的文章，他认为一切物质的分子都含有电子，阴极射线的粒子就是电子，电子是很小的有质量的刚性球体，电子对於以太是完全透明的，以太与物质的相互作用归结为以太与物质中的电子的相互作用。在这个基础上，1895年他提出了著名的劳伦兹力公式。另外，l892年他研究过地球穿过静止以太所产生的效应，为了叙述迈克耳逊-莫雷实验的结果，他独立地提出了长度收缩的假说，认为相对於以太运动的物体，其运动方向上的长度缩短了。1895年，他发表了长度收缩的准确公式，即在运动方向上，长度收缩因子为 。l899年，劳伦兹讨论了惯性系之间坐标和时间的变换问题，并得出电子质量与速度有关的结论。1904年，他发表了著名的劳伦兹变换公式和质量与速度的关系式，并指出光速是物体相对於以太运动速度的极限。 此外，劳伦兹在古典物理学的许多领域裏都有很深的造诣，在热力学、物质分子运动论和重力理论等方面，都有过贡献。劳伦兹受到爱因斯坦、薛丁格和其他很多物理学家的尊敬，爱因斯坦就曾说过，他一生中受劳伦兹的影响最大。
众所周知，课堂教学是学校实施教育的主要形式，是师生双边活动的主要场所，学生在校时间的80%都是在学科课堂教学中度过的，因此，它是学校教育教学的主阵地，是学生健康成长的主阵地。 如何构建高效的地理课堂教学，本人认为应从以下几个方面去努力： 一、密切师生关系，共建和谐课堂 教育家夏丐尊先生说得好：“教育之没有情感，没有爱，如同池塘里没有水一样；没有水就不能成为池塘，没有情感，没有爱，也就没有教育。”感情是教学的催化剂，我们老师要注重用各种方式与学生联络感情。 我认为师生关系应该是一种民主、平等的人与人之间的关系。初中地理对于十二、三岁的孩子来说是一门比较难的课程，它要求学它的人有敏捷的空间想象能力和严密的逻辑分析、表达能力。在地理课上，要耐心的培养学生的空间想象能力和读图分析能力，而这两种能力并不是一朝一夕就能完全掌握的，所以要给学生足够的思考时间，对其不明白的地方要耐心指导、讲解。学生如果一时犯错，不要激动，给予其犯错的机会，然后在教师的帮助下慢慢改正，只有这样学生才会在学习地理当中慢慢成长。 随着社会民主进程的加快，学生对平等的渴望远远甚于其它群体或组织，老师要从学生的角度理解学生，关爱学生，尊重学生、赏识学生，做学生可以信赖的朋友。作为学生，理解老师，尊重老师，要虚心的学，取老师之长补己之短。课堂上，老师与学生之间的关系都处在一种融洽和谐的气氛中，相信这样的课堂应该是高效率的。 二、协调学生关系，发展和谐课堂 人们常说：一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃。而在很多外国人的眼中，一个中国人是条龙，一群中国人就是一条虫。这说明什么，说明中国人单打独斗能力很强，而合作互助能力欠缺，这与我们过去课堂中过于强调独立思考有关。新的课堂教学理念要求学生间的关系应体现：平等、互助、合作、竞争，其中最重要的就是合作，这就要求教师重新审视自己的教学，重点关注学生之间的互助与合作。在地理课堂上，我们总能发现部分优生是教师的“宠儿”，他们在课堂上思维活跃，反应灵敏，是教师“导演”下的学习的“主角”，而大部分学生则是学习的“配角”。因而在同一堂课上，天赋高的学生往往比天赋低的学生获得更多的表现机会。假如这种“不和谐”充斥着我们的课堂，将影响大部分学生的全面、自主发展。我校的小组合作学习，能让同学积极地互助学习，积极承担在完成共同任务中个人的责任，使所有学生在宽松、和谐、合作、民主的课堂氛围中主动学习，相互交流、合作竞争、想象创造，既培养学生的合作意识，又培养主动学习的能力。 三、兴趣贯课堂，让学生感到有意义。 “兴趣是最好的老师”。心理学研究表明，如果一个人对某一活动有浓厚的兴趣，那么活动效率就较高，而且不易产生疲劳或负担过重的感觉。兴趣贯课堂是课堂上教师自始自终凭借课堂动态生成、教学方法、教学手段、实践活动等有意义的信息或技能，激发学生求知的兴趣，引导他们主动地去获取知识。在课堂教学中我们应怎么做呢？ （1）灵活的运用教法。 “教学有法，但无定法。”课堂教学方法灵活多样，富有启发性，教师要千方百计创造情境，创造机会，引发学生求知欲，唤醒学生好奇心，培养学习兴趣。以地理课为例，课的预习阶段：可用疑问启思、练习启疑等方式激趣，使“课伊始，趣味生”；课的展示阶段：可用任务分配、讨论交流、亲身示范、比较对照、举一反三等方式激趣，使“课正行，趣正浓”；课的反馈阶段：可用向他挑战、质疑问难、讨论延伸、系统提高等方式激趣，使“课已尽，趣犹存”。教师呈现信息技能有意义，学生对上课富有亲切感，怎能不激起内心的涟漪，产生浓厚的学习兴趣呢？ （2）多样的教学手段。 地理课程有其特殊性，一堂课大部分时间是在读图，我也经常和同学们说：“学会了看图，你就学会了地理。”抽象的地图，对于十二、三岁的孩子来说，犹如一道鸿沟，而长时间的读图，也会产生审图疲劳。因此，必须创设条件，化抽象为形象，变枯燥为生动，运用多样化和现代化的教学手段来激发和维持学生学习地理的兴趣。学生上台表演地球的公转、自转；用橡皮泥或泥土制作山地不同部位的形态示意图；动手绘制七大洲的轮廓图并剪下自己动手拼图；充当天气预报员，预报天气；通过辩论，了解人口增长过快或出现负增长带来的利与弊，从而认识看待事物需看到它的两面性，这些都远比让学生对着那一张张呆板的平面图来得形象、生动、有趣。 （3）幽默的教学表达 幽默是一种智慧，它常常给人带来欢乐，并给人以启迪，其主要表现在老师讲课生动形象，机智诙谐，妙语连珠，动人心弦。教师要因时、因地、因人适时地对教材进行再加工，使教学过程更生动、活泼和有效。有时面对学生的差错，也不必声色俱厉，幽默地纠错更能让学生印象深刻。 比如，在“地图上的方向”这一内容的教学时，我发现学生总是把“东、西”说成“右、左”，把“南、北”说成“下、上”。有一次当学生说：“北京在益阳的上面，广州在益阳的下面”时，我突然走出教室，然后回来跟同学们说：“老师刚才出去看了一下，发现我们这跟其他地方一样，上面是天空，下面是大地。”全班哄堂大笑。当下次再有学生说上面和下面时，全班竟然一起说：上面是天空，下面是大地。这样一来二去，终于使学生领悟到：上下左右与东西南北是不能混为一谈的。 （4）学生的主动参与 现在的地理课堂应全方位交给学生。预习时，学生或阅读，或沉思，或讨论，或请教，找重点、析难点；展示时，学生或陈述，或补充，或归纳，或表演，即分工，又合作；反馈时，学生或提问，或反思，或挑战，或总结，成系统，共提高。学生参与了，被肯定了，参与课堂教学的热情空前高涨，大胆质疑、自主探究，孩子们真正成为了课堂的主人，学习也变得异常的快乐和轻松。 实验研究表明，课堂教学在高兴、愉快的情绪中进行，学生当堂的学习效果比一般情绪下的学习效果要高得多。因此，要使地理课堂教学更加高效，就必须使教学过程中教师、学生、地理课程这三个因素协调相处，使之和谐。和谐，既是一种教育、教学的指导思想，又是一个动态的优化过程，更是我们中学地理课堂教学所要追求的最终目标和最高境界。
关于高效课堂的小学英语论文范文三篇
第一篇
一、教学形式活动化
在小学英语课堂教学中，教师可以通过丰富多样的教学形式，让学生“动”起来，充分体验和亲身感受语言的灵活运用，提高对英语的感知度，促使学生在知识与技能、思维与情感等方面有所收获。如我在教学小学英语时，把活泼、有趣、生动的游戏引入了课堂。针对身体各部位的单词，我先带领学生读会单词，而后进行游戏比赛：教师指出自己的某一身体部位，让学生快速说出相应的英语单词。教师还可以创设情境，让学生表演。如我把教学内容编成了一些节奏欢快、通俗易懂的英语韵律歌谣，供学生朗读、吟涌并表演。如在教26个英语字母时，我让学生模仿字母的形状，用身体摆出和字母大体相似的形状，这样，就把呆板、枯燥的字母活灵活现地演绎了出来，激发了学生的学习热情。在教学有关天气、季节的知识时，我采用儿歌教学法。有了儿歌，学生学得有滋有味，很快掌握了教学内容。针对高年级，我引入了小记者游戏，让学生扮演小记者采访他人，在采访中可谈论自己喜欢的季节、天气、景象，学生一个个兴趣盎然、积极主动，取得了良好的教学效果。只要我们在教学中采用多样的教学形式，调动起学生学习的积极性，相信课堂教学定会收到事半功倍的效果。
二、教学手段多样化
在小学英语教学中，针对不同的教学内容需采用不同的教学手段，以此让学生能够时时产生“柳暗花明又一村”的新鲜感，真正起到激发、保持学生学习兴趣的作用，提高课堂教学效果。为此，教师可以采用图片、实物挂图等方式进行直观教学，简洁明快地引出教学内容，把学生吸引过来。如我在教pencil、pen、ruler、window、door等单词时，分别运用展示实物或者出示相应的图片等方式来加深学生的印象；还可以采用投影、幻灯、录像、录音、PowerPoint等多媒体技术，创设出具有直观性和感染力的教学场景，把英语教学内容生动、形象、逼真象地呈现出来，为课堂教学注入新的活力，激发学生学习的兴趣。例如我在教animals这一课时，先录下了狗、牛、猫等动物的叫声，然后在英语课堂上播放，学生认真地听并有声有色地跟着模仿。当他们兴趣正浓时，我放出了这些动物的单词读音，让学生兴致勃勃地跟读dog、cow、cat等单词，课堂上响起了英语朗读声和各种动物的叫声，这样，大大激发了学生学习英语的兴趣，收到了较好的教学效果。
三、教学氛围和谐化
和谐的英语课堂教学氛围，会令学生如沐春风，如饮甘泉，人人轻松愉快，个个精神抖擞。在课堂上，往往会看到这样两种不同的场景：有的英语教师精神饱满，学生情绪高涨、注意力集中，教与学双方都沉浸在一种轻松愉快的气氛之中，共同探索着英语知识；而有的英语教师却不甚得法，即使讲得口干舌燥、声音嘶哑，学生也木然置之，毫无反应，整个课堂犹如一潭死水。英语教师要善于解释学生的疑惑，适时点拨。教师的讲解要生动有趣，幽默诙谐，使学生不时发出会心的笑声，同时还要鼓励学生大胆质疑，让学生围绕中心各抒己见。在关键问题上，教师要留出“空白”，让学生探索；要留有余地，让学生联想；要让学生透过有限去发现无限。在小学英语课堂教学中，教师要建立和谐、平等、民主的师生关系，要利用自身良好的师德、风趣的语言、十足的亲和力、饱满的热情、真实的感情、有效的管理，构建起和谐的课堂教学氛围，使师生之间上呼下应、下传上达，情真意切，配合默契，从而真正激发起学生学习的热情，高质量地完成英语教学任务。
四、教学评价激励化
小学英语教学中，教师要通过尊重激励、信任激励、赏识激励等多元的激励性评价方法，科学、及时地对学生进行激励评价，多给学生一些认可和信任，给予学生精神力量，让他们的身心始终处于最佳状态，从而最大限度地发挥出自身的主动性、积极性，积极地投入到学习之中。总之，小学英语课教学中，教师要想方设法地激发起学生学习的热情和兴趣，让学生保持愉悦的心情主动地学习，从而打造出高效的小学英语课堂。
第二篇
一、利用儿歌教学，从提高兴趣入手实现高效课堂
很多学生在歌声中，激发了学习的积极性，一些学生课前消极的情绪也能被歌声吹散。歌声的魅力是很大的，需要教师积极挖掘，使课堂教学效率达到事半功倍的效果。在新课呈现环节，教师也可以根据教学内容，创造儿歌，使学生进行相关学习。如在新单词教学时，教师可以把一些单词编成儿歌，中英结合，激发学生单词学习的积极性和热情，使学生能够在儿歌的咏唱中掌握有关单词。例如：你拍一，我拍一，window window是窗户。你拍二，我拍二，floo rfloor是地板。……其实，儿歌的用途很广泛，只要教师能够结合学生的心理特点，结合教学内容，创造性地把内容融进儿歌中去，就能创新教学形式，让学生快乐学习，积极参与，提高课堂教学效率。
二、利用直观教具教学，在形象思维中实现高效课堂
对于小学生而言，他们的抽象思维能力很差，学生认识客观事物，是靠形象思维完成的。在小学英语教学中，教师要依据学生的这一心理特点，尽量使抽象的内容形象化，使学生能够有效理解知识，掌握知识，促进学生有效学习。利用直观教具组织教学，是化抽象为形象的有效方式。在教学中，教师可以根据教学内容自制一些教具来辅助教学，也可以在教学中使用一些实物教具，这对于激发学生参与学习的兴趣都有积极作用。例如，在教学onion,tomato,potato,cucum-ber,carrot等食物类的单词时，教师可以准备一些实物，带进教室，在课桌上展示出来，一个个指给学生，教学新单词。这样，学生的学习积极性很高，争抢着根据实物进行英语拼读，在很短的时间内，学生可以有效掌握这些单词。在学生过了单词关之后，教师可以引导学生进行相应的句式练习，教师指着“tomato”问学生“What’sthis?”引导学生回答“It’satomato”，再利用实物引入句型“Isita/an...”以及回答“Yes，itis...”或“No，itisn’t...”然后，教师与学生角色互换，学生提问，教师回答，学生评价。这样，学生参与的积极性很高，师生密切配合，可以有效完成教学任务，促进教学的发展。
三、利用游戏教学，在玩中实现高效课堂
从生理和心理角度而言，小学生爱动、活泼，特别喜欢从事游戏活动。因此，教师可以在教学中，利用游戏方式开展教学活动。教师可以根据教学内容，组织一些游戏活动，引导学生参与到游戏活动中去，使学生在游戏中学习，在学习中游戏，使学生有效学习，快乐成长。例如，在教学nose,eye,mouth,ear,head等单词时，教师自己做动作，瞪瞪眼睛，吸吸鼻子，甩甩胳膊，踢踢腿等。在教师做动作的过程中，让学生跟着一起做动作，并齐声喊出相关单词。这样，学生在游戏中可以有效地学会单词。学生掌握单词后，教师再训练学生听祈使句并迅速做出反应。教师发出指令，让学生根据指令做动作。如：Touchyourface(eyes,ear,nose)/Putupyourhands/Closeyoureyes等，学生听到后便做这一动作，又快又准的学生获胜。训练完身体部位单词后，再用其他的单词进行祈使句的操练，如Touchyourpencil(yourbook,chair...)等，学生在游戏中可以有效掌握祈使句，达成教学目标。
四、利用正面引导，在激励中实现高效课堂
由于英语是第二语言，小学英语课时数少，学生在生活中接触的也很少，造成英语学习效率低，容易遗忘。因此，对于小学生而言，学习英语是很困难的，在英语学习中难免会遇到很多问题。在单词、句型教学中，学生可能会记不住单词，不会应用句型，甚至在字母学习中，学生也可能会出现很多问题，甚至有学生分不清b和p，分不清v和w。学生在英语学习中遇到的困难多了，难免会产生畏难情绪，甚至有学生会觉得学习英语太难，索性放弃。对于这种情况，教师要在第一时间有所了解，并对学生进行积极的引导和鼓励，尤其要重视对学生的进行正面引导。教师可以通过各种方式设疑、质疑，来激发不同层次的学生学习的主动性。学生在课堂中表现好时，应及时地激励、赞扬学生。如用“Good,Smart,Great,Wonderful,Fantastic”等言语来激励学生。这对于学生学习自信心的培养，对于学生英语学习兴趣的提升具有积极的意义。在教学中，为了让学生体验成功，作为小学英语教师，我们必须要有宽容之心，不能因为对他们的微小错误“有错必究”而挫败他们学习的积极性。教师要善于保护好学生的表达欲望，让他们都“敢”说。对于课堂勇于开口、勇于表现的学生，我们都要采取鼓励的态度。当学生犯错误时，教师要告诉他们，错误是不可避免的，但要注意当学生犯了普遍性的错误时，教师要适当进行指正，引导学生的成长。教育家苏霍姆林斯基说过：“成功的快乐是一种巨大的情趣和力量。”只有根据儿童学习语言的发展规律，对学生进行正面引导，才能让学生快乐学习，提高课堂实效。总之，在小学英语教学中，教师要认识到让学生快乐学习、实现高效课堂的重要性，要通过有效的策略，实施趣味化教学，不断激励学生，鼓励学生学习英语，这对于学生学习自信的培养，英语学习兴趣的提升，有效学习英语和获得全面发展具有积极的作用。
第三篇
一、激发学生的英语学习兴趣
（一）在课堂中恰当地融入一些游戏活动，也能激发小学生的英语学习兴趣
小学生生性好动，好奇心强，若能将枯燥的语言放在游戏中去，让学生在丰富多彩的游戏中练习所学的'知识，英语课堂就会变成学生的乐园。例如，我在教人体部位的单词：face,mouth,nose,ear时，我将几个学生叫到黑板前，让他们做Touchyourface/mouth/nose/ear等动作。做对了，下面的同学说“Yes”，做错了，下面的同学就说“No”，也可以由教师说：“Touchyourface.”让全班学生做动作。通过这一游戏，学生就很容易地掌握了这些单词。在课堂上多设计游戏活动，不但能提高学生的积极性，使课堂气氛活泼有序，学习兴趣趋于浓厚，也使得教学目标的达成不再那么困难了。
（二）在课堂中恰当地运用多媒体技术也可以激发学生学习英语的兴趣。
有些直观的交际情景单纯地依靠传统的教学方式根本无法在课堂上呈现出来，而利用现代信息技术则完全可以突破这一点。它可以使所有交际情景在课堂中更加生动形象，使学生如身临其境、感同身受，吸引他们进入角色参与到交际中来。例如，在讲到有关动物时，我制作过这样的课件：布置动物园，包含tiger,monkey,elephant,panda等词汇及图片，可以让学生用鼠标拖动把单词和图片连接起来。在这种练习中，学生可以充分地表现自己，学生学习英语的过程变成了一个主动参与的过程。
二、建立和谐的师生关系
高效的课堂应该是快乐、宽松、民主、互动的课堂。师生关系的融洽是构建高效课堂的根本。教师必须要爱自己的学生，爱能让课堂气氛轻松、愉悦、和谐。首先，教师要尊重每一个学生。教师不应该打骂学生，应一视同仁地对待每位学生，不能厚此薄彼。在课堂中，教师不能只关注优等生，成绩差的学困生同样也需要我们的关注。在设置问题时，教师可以把一些简单的问题留给学困生，让他们也有参与课堂活动的机会，也有得到教师肯定的机会。其次，师生间良好的情感交流可以减轻学生的心理负担，营造出愉快的学习氛围。在课堂上，教师要放下架子，走到学生中间，让微笑的阳光洒落到每一个学生的身上，使学生能够在轻松愉悦的学习环境中感受到教师的关注。
三、在英语课堂中要把英语的交际功能摆在首位
英语作为一门语言，其本质就是用于交际的工具。传统的英语课堂教学却多是以枯燥地灌输语法知识为主的“哑巴式英语”，忽视了英语的交际功能，也挫伤了学生学习英语的热情和自信心。新课标提倡“听说领先，读写跟上”的教学原则，让每个学生都开口说英语是课堂教学的首要任务。
1.以教师的说，来带动学生。
在课堂的前五分钟，师生可以进行“freetalk”活动环节。教师可以用提问的形式与学生进行一些简单的日常交际会话。例如，Howareyou?Nicetomeetyou.等，或者也可借助前面学过的句型来与学生交流。例如，Whatcolorisyouhair?Wheredoyoulive等。在会话过程中，教师要关注每一位学生的表现。对英语成绩较好的学生，教师可以适当地加快语速，提稍微难一点儿的问题。对于学困生，教师要多留出一些简单的问题，让他们也能参与到会话中来。
2.进行小组合作会话。
小组的构成对会话的成败起到了关键性的作用，因此教师要合理分组，明确每个组员的职责。在小组会话前，教师要确定一个会话的主题。在小组会话中，教师要积极地参与进去，耐心地倾听，及时地表扬表现踊跃的组员，鼓励表现不够积极的组员，并给学生机会来展示他们的活动成果，让每一位学生都能不同程度地提高自己的口语交际能力，从中得到快乐。
四、利用各种评价机制，激发学生学习英语的自信心
教师应该仔细寻找学生的闪光点，善于激励学生，使他们建立起学习英语的自信心。教师要善于挖掘不同学生的优点，使他们感受到英语学习的快乐。在教学中教师要经常对学生进行激励性评价，要不吝于使用赞美的语言。有时，这些激励性的话语会像“亢奋剂”一样，使学生信心高涨、跃跃欲试。另外，教师还要善于运用肢体语言评价学生。在课堂中，教师要多微笑，要使学生如沐春风，能够在愉悦的氛围中学习英语。教师还可以运用眼神与学生交流。正如有句话说的好：教师不经意的一句话，可能会创造一个奇迹。总之，要构建英语高效课堂，教师首先必须不断地转变自己的教学观念，不断地探索更加适合学生的教学方法，以提高学生的兴趣为出发点，让学生乐于学习英语。同时，教师要使自己融入到学生中去，为他们架起一座用英语沟通的桥梁。教师要学会赏识自己的学生，不断地激励他们，使他们建立立起学习英语的自信心，促使学生积极、主动、有效地参与到教学活动中来。只有这样，我们的英语课堂才能真正高效。
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当液晶分子有序排列时表现出光学各向异性，光通过液晶时，会产生偏振面旋转，双折射等效应。液晶分子是含有极性基团的极性分子，在电场作用下，偶极子会按电场方向取向，导致分子原有的排列方式发生变化，从而液晶的光学性质也随之发生改变，这种因外电场引起的液晶光学性质的改变称为液晶的电光效应。液晶是1888年奥地利植物学家Reinitzer在做有机物溶解实验时，在一定的温度范围内观察到的，1961年美国RCA公司的Heimeier发现了液晶的一系列电光效应，并制成了显示器件。液晶显示器件由于具有驱动电压低（一般为几伏），功耗极小，体积小，寿命长，环保无辐射等优点，在当今已广泛应用于各种显示器件中。
答：光电效应实验思考题1什么是光电效应,光照射到金属上,引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应( Phot cel ectric effect )。光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应,又称光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。只要光的频率超过某一极限频率,受光照射的金属表面立即就会逸出光电子,发生光电效应。当在金属外面加一个闭合电路,加上正向电源,这些逸出的光电子全部到达阳极便形成所谓的光电流。在入射光一定时,增大光电管两极的正向电压,提高光电子的动能,光电流会随之増大。但光电流不会无限增大,要受到光电子数量的约束,有一个最大值,这个值叫饱和电流。所以,当入射光强度塔大时,根据光子假设,入射光的强度。