一、原子核物理学
电力的发现和原子结构的研究表明，原子是由原子核和电子组成的。原子核物理学是以原子核的物质结构、性质及其内在规律为研究对象的，是20世纪20年代建立起来的。
1.对核子的研究
2.核裂变与核能的应用
原子和中子的发现是物质结构学说的进步，也为进一步揭开微观领域的奥秘提供了新的武器——质子和中子炮弹。1938年，德国的哈恩在用慢中子轰击铀核时，首次发现了原子核的裂变现象，并放出新的中子。此后，意大利物理学家费米又提出了原子核裂变的链式反应观点，即用铀核裂变时放出的新中子再去轰击其他铀核使之发生连锁反应，裂变时由于质量亏损会放出巨大能量的观点。这就是原子弹和原子能反应堆的基本原理。1942年，费米制成世界上第一个原子能反应堆后，原子能便从实验转向应用。
二、粒子物理学
粒子物理学是研究最微观层次的物质(即基本粒子)的存在形式、性质、转化和运动规律的物理学分支，也称高能物理学。
1.三类基本粒子
迄今，人们已认识到构成物质的最小组分：12种轻子——只参加弱相互作用、电磁相互作用的费米子，36种夸克———感受强作用力的带电粒子，12种中媒介子——传递相互作用的粒子，共计60种。
2.三种作用力
作用在物质上的所有的力可归结为三种：
引力——由引力子传递的最弱的力，但在宇宙大距离、大质量尺度上却是强有力的一种力;
强力——由胶子携带仅在原子核内夸克之间起作用的短程力，即将夸克胶结在一起的色力，使原子核保持为一个整体。
统一的电弱力——以电磁力和弱力两种表现形式出现的同一基本力，经受了实验检验的电弱统一理论描述的一种力。
三、热力学三定律
四、电磁理论
1864年，麦克斯韦用一组偏微分方程概括了电场、磁场本身以及电转化为磁、磁转化为电等全部电磁现象所满足的数学关系，预言了电磁波的存在，并预言光是一种电磁波。1888年赫磁发现了电磁波。麦克斯韦的电磁理论成为描述电磁运动的基本理论，被称为自然科学的第三次理论大综合。电磁波的预言和发现，为无线电通讯开辟了道路。
五、相对论
六、量子力学
量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。量子力学是现代物理学的基础理论，对半导体物理、凝聚态物理、粒子物理、低温超导物理、量子化学以及分子生物学等学科的发展都具有重要的理论意义。量子力学的产生和发展标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞跃。
1905年，爱因斯坦提出了光量子说。
1924年，法国物理学家德布罗意证明了物质具有波粒二象性。
1925年，德国物理学家海森堡和玻尔建立了量子理论的第一个数学描述——矩阵力学。
1926年，奥地利科学家提出了描述物质波连续时空演化的偏微分方程——薛定谔方程，给出了量子理论的另一个数学描述——波动力学。后来，物理学家将矩阵力学与波动力学统一起来，统称量子力学。
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