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天体物理光机

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  • 【分享】天体分光术的诞生

    通过分析星光,天文学家打开了一扇通往天体物理学这一崭新研究领域的大门。当工业时代进入高潮的时候,尚处幼年期的天体摄影术也一样。全球各地的天文学家迅速认识到了摄影与望远镜联合工作的强大能力及其能为人们带来的科学收益。19世纪中叶,他们已经获得了月球、太阳和恒星的照片。但尽管照片能使人们对天体进行空前的分析,它们却只讲出了故事的一部分。恒星的化学和物理性质仍旧是个谜题。法国哲学家奥古斯特·孔德(Auguste Comte)曾经咬定,由于恒星和星云过于遥远,它们将永远埋藏自身化学组成的秘密。那么我们能不能对遥远的恒星和星云在“实验室中”进行详尽审查呢?自17世纪起,太阳的光谱就不断地被科学家研究了。这些研究者中包括艾萨克·牛顿(Isaac Newton),他将一窄束阳光引入一间暗室中,并用玻璃三棱镜将其分解。但是直到两个世纪之后,罗伯特·本生(Robert Bunsen)和古斯塔夫·基尔霍夫(Gustav Kirchhoff)才说明,每束阳光是如何将太阳的化学组成显露出来的。如果说太阳彩虹中的特征线是埃及圣书文字,那么本生和基尔霍夫1860年的论文《由光谱观测进行化学分析》就可以称作天文学家的罗塞塔石碑。

  • 中国科学家首次成功测定X射线极亮天体黑洞质量

    原标题 科学家测定X射线极亮天体黑洞质量http://www.wokeji.com/qyts/3_twht/201311/W020131129280340337907.jpghttp://www.wokeji.com/qyts/3_twht/201311/W020131129280340607441.jpg上图 X射线极亮源M101 ULX-1位于漩涡星系M101的一个悬臂上,M101距离地球2200万光年。下图 X射线极亮源M101 ULX-1的概念图。新华社发(中科院国家天文台供图) 科技日报北京11月28日电 (记者李大庆)多年以前,当天文学家观测到在几千万光年以外的地方有“X射线光度极高的天体”时,曾很兴奋,但谁都说不清其极亮的源的本质是什么。中科院国家天文台刘继峰研究员率领的国际团队确认了其中心天体是一个质量和恒星可比拟的黑洞,从而完成了对X射线极亮源动力学质量的首次成功测量。国际同行称赞此成果“夺取了这个领域的圣杯”。相关论文刊登在今天出版的《自然》上,并刊登评述文章。 自上世纪90年代,特别是两颗造价分别为16亿美元和7亿欧元的钱德拉X射线空间望远镜和XMM-牛顿X射线天文卫星投入使用后,天文学家陆续在遥远星系中发现了一批X射线光度极高的天体。但是国际天文和天体物理界对这类X射线极亮源的本质却是众说纷纭。如果能通过动力学方法测定系统中心黑洞的质量,不仅可以解决争论,还能增进人们对黑洞形成、黑洞辐射机制的理解与认知。 中心黑洞距离我们十分遥远(通常为几千万光年),同时X射线照射黑洞吸积盘而产生的光污染也非常强,因此测量极其困难。目前欧美学者已多次利用世界最先进的8—10米级光学/红外望远镜进行长时间观测,但这些尝试均未获得成功。 刘继峰团队通过精心设计研究方案,巧妙选取有特色的天体目标,成功申请到位于夏威夷的8米大型双子望远镜以及10米凯克望远镜各20小时的观测时间,在三个月的时间跨度上对漩涡星系中X射线极亮源M101 ULX-1进行了研究,确认其中心天体为一个质量与恒星可比拟的黑洞。这个黑洞双星系统位于2200万光年之外,是人类迄今发现的距离地球最遥远的黑洞双星;同时,新的观测现象难以被黑洞吸积的“经典”研究结果所解释,这显示它突破了现有理论框架的范畴。来源:中国科技网-科技日报 作者:李大庆 2013年11月29日

  • 探测设备通过关键测试:将监测接近地球天体

    2013年04月20日 09:06 新浪科技 http://i0.sinaimg.cn/IT/2013/0420/U7917P2DT20130420090459.jpgNEOCam探测器是美国宇航局一项旨在监测近地小天体的空间望远镜项目的核心技术设备  新浪科技讯 北京时间4月20日消息,据美国宇航局网站报道,一项可以帮助美国宇航局提升其未来针对小行星和彗星侦测追踪能力的红外探测器近期通过了关键的设计阶段测试。  这一探测器名为“近地天体相机”(NEOCam),近期在模拟深空环境温度和压力条件下的测试中达到了设计指标。“近地天体相机”是未来即将计划实施的一项空间小行星探测望远镜项目的核心设备。在近期出版的《光学工程杂志》上将会公布这一探测器的设计和指标细节。  这一探测器将会被作为美国宇航局近期公布的一项新计划的组成部分,这一大胆计划将首次着眼于识别并捕获近地小行星并将其拖拽至地球附近空间供宇航员就地开展研究工作。  美国宇航局近地天体项目办公室执行主管林迪·约翰逊(Lindley Johnson)表示:“这一探测器项目的实施标志着美国宇航局‘发现项目’及其‘天体物理学研究与分析项目’对于创新技术的投入,这将改善我们未来保护地球,应对外来天体撞击风险的能力。”  所谓近地天体,一般是指距离地球轨道在2800万英里(约合4500万公里)范围内的小行星或彗星体。小行星并不会自己发光,它们只能反射太阳光。取决于一颗小天体对阳光的反照率有多高,一颗小型但具有高反光表面的小天体看上去可以和一颗较大型但是具有低反光表面的小行星显示相似的光学观测特性。因此,在光学波段进行的此类观测有时会有明显的误差。  即将发表的这篇论文的合著者,美国宇航局喷气推进实验室的NEOWISE项目首席科学家艾米·门泽(Amy Mainzer)表示:“红外探测器是一个强大的工具,可以用于小行星的分析和确认。当你使用红外探测器观察小行星,此时你所观测的是其发出的红外热辐射,这将让科学家们更精确的限定其大小,甚至还可以告诉你一些有关其组成成分的信息。”  NEOCam探测器的主要突破在于提升其性能的稳定可靠性,并显著降低其质量,以便可以被搭载在卫星上发射升空。一旦被发射,这台空间望远镜将会被定位于4倍于地月距离的位置上,在这里这台设备将不分昼夜地监视接近地球附近空间的小天体,而不会受到云层或任何其它因素的干扰。  这一设备的开发成功是10年以来美国宇航局喷气推进实验室与它的科学伙伴罗彻斯特大学(负责进行设备测试工作)以及特雷迪成像技术公司(设备的开发)之间紧密合作的成果。  罗彻斯特大学的克莱格·麦克默提(Craig McMurtry)表示:“我们很高兴的看到新一代的探测器在灵敏度方面远远超过了上一代的同类设备。”  美国宇航局的NEOWISE项目是先前WISE,即“广域红外巡天探测器”的延长任务,该探测器于2009年12月发射升空,在红外波段对整个天空扫描两次。在此期间它共拍摄了270万个天体目标的图像,从遥远的星系到地球附近的小行星和彗星。NEOWISE则完成了对太阳系内部小天体,小行星和彗星的巡天探测。该任务执行期间所取得的新发现包括21颗彗星,超过3.4万颗小行星以及134颗近地小天体。(晨风)

  • 【转帖】宇宙飞弹:天体物理学中的高能粒子

    序   1992年,有一个人类知道的飞行最快的物体打到犹他州上空25千米的地球大气层上。它击中地球大气层时的运动速度是光速的百分之99.999,999,999,999,999,999,999,对于平常物体而言,这是有可能达到的最快速度。这个所谈到的物体就是宇宙射线,更准确地说是一颗宇宙粒子。它的本性和起源仍是个谜,但它却是从宇宙空间连绵不断降落到地球上的无数粒子之一。   20世纪的物理学建立在两个深奥而强大的理论基础之上:相对论和量子力学。前者是关于空间和时间的理论,当物体速度接近光速时,各种奇异的效应就完全显示出来。后者是关于物质的理论,所显示的效应甚至比相对论更古怪,不过主要表现在原子和亚原子的尺度上。由于宇宙射线是以非常接近光速运动的亚原子粒子,所以它把现代物理学的这两个基本理论的全部特色结合进一个单一实体。因此,在这人类认识到的物理实在的两个最基本方面的交叉点上,我们期待着能看到全新的甚或完全不同寻常的各种现象的活动。   天文学也许是最大众化的科学。如今,大家常常听到谈论黑洞、类星体和脉冲星。人们都听到过宇宙起始于一次大爆炸,而且报纸上定期展示给我们从哈勃空间望远镜发回的图片。可是,科学界以外的公众对宇宙射线却几乎什么也不知道,尽管实际上宇宙射线的产物每时每刻都在穿过我们的身体,对宇航员和甚至空中航线上的旅客可能是一种严重的致癌危险。   基本粒子物理学成为另一个颇具魅力的科学分支有其自身的合理性。例如Lep(设置在日内瓦附近的CERN实验室)的巨型加速器使亚原子碎片在周长许多千米的环形管道中运转。这些技术上的巨人创造着宇宙大爆炸刚发生后通常会有的物理条件。它们的建造和运行须耗费数十亿美元,对它们进行操作需要科学家和工程师们组成的真正意义上的大军。

  • 海能未来技术集团股份有限公司诚聘销售工程师(物理光学电化学)-济南市,坐标济南市,你准备好了吗?

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  • 【分享】物理宇宙学

    物理宇宙学 宇宙学是天体物理学的分支,它是研究宇宙大尺度结构和宇宙形成及演化等基本问题的学科。宇宙学的研究对象是天体运动和它的第一起因,在人类历史的很长一段时期曾是形而上学的一部份。作为科学,宇宙学起源于哥白尼原则和牛顿力学,它们指出天体和地球上的物体遵守同样的物理原理并解释了天体的运动。现在这一分支被称为天体力学。一般认为,物理宇宙学起源于二十世纪的爱因斯坦广义相对论和对极远天体的天文观测。 二十世纪的科技进步使对宇宙起源的猜测成为可能。它也帮助建立了被绝大多数宇宙学家公认作理论和观测基础的大爆炸理论。(虽然职业宇宙学家认为大爆炸理论给观测以最好的解释,一些人至今仍在鼓吹另类宇宙学如等离子体宇宙学和稳恒态宇宙学。)大致来说,物理宇宙学处理的对象是宇宙中最大的物体(如星系,星系团,超团),最早形成的物体(如类星体)和几乎均匀的最早期宇宙(大爆炸,宇宙暴涨,微波背景辐射)。 宇宙学是比较特别的学科。它从粒子物理实验,粒子物理唯象学,甚至弦理论中汲取了许多结果。它的其他来源包括天体物理,广义相对论和等离子体物理的研究。发展历史 现代宇宙学是沿着观测和理论的辐辙发展起来的。1915年爱因斯坦提出了广义相对论。因为那时的物理学家有一种偏见,认为宇宙是静态的、无始无终的,爱因斯坦在他的方程中加入了一个宇宙学常数项。这个物质加宇宙学常数的稳恒态爱因斯坦宇宙模型是不稳定的,它最终总会膨胀或收缩。广义相对论的宇宙学解是由弗里德曼发现的,现在被称为弗里德曼-罗伯森-沃克宇宙。它描写的是膨胀或收缩的宇宙。 1910年斯里菲和威兹用多普勒现象来解释观测到的涡状星云的红移。这意味着这些星云正离我们远去。虽然人们可以测量天体的视角大小,但是却很难知道它们的实际大小和亮度,这使得测量天体的距离异常得困难。斯里菲和威兹没有意识到这些星云其实是河外星系,也没有意识这个发现对宇宙学的意义。1927年,一位比利时的天主教神甫勒玛泰独立地发现了弗里德曼-罗伯森-沃克解并在涡状星云的观测基础上提出宇宙起源于原初原子爆炸的假说。1929年哈勃为这个假说提供了观测依据。他证明了涡状星云是一些星系并通过观测仙王变星来测量了它们的距离。他同时还发现了星系红移和亮度之间的关系,认为这一关系的起源是因为在所有方向星系离我们远去的速度正比于它们的距离。这个关系被称为哈勃定律,它其实只在最近才被确认,哈勃的数据误差很大。给定宇宙学原理,哈勃定律意味着宇宙是在膨胀的。有两种可能可以解释这个现象,其一是由伽莫夫提出的大爆炸理论,另一种理论是霍义耳的稳恒态模型。在此模型中,星系互相远离时不停地有新物质产生,在任何时间宇宙大致是一样的。许多年来这两者互有支撑依据。但是从1965年发现微波背景辐射以来,观测结果越来越倾向于支持前一种理论。1960年代以前,许多宇宙学家认为弗里德曼宇宙开始时的无限致密奇点是数学上的理想化,宇宙也应在到达此热致密状态之前从收缩转换到从新膨胀。这就是托尔曼的振荡宇宙模型。但是霍金和彭罗斯证明了这个模型是不可能工作的,他们指出了奇点是广义相对论的一个特征。从此以来大多数宇宙学家开始接受宇宙在有限时间以前开始演化的大爆炸理论。研究领域以下所列的是宇宙学研究的一些最活跃的领域,大致按时间顺序排列。这个单子不包括大爆炸宇宙学。它可以参见宇宙时间表。极早期宇宙虽然大爆炸理论看起来可以解释从10 − 33秒钟开始的早期热宇宙,它却面临着许多困难。其中之一是现今的粒子物理理论不能为宇宙的平坦性、均匀型和各向齐性(参阅宇宙学原理)提供一个令人满意的答案。另外,大统一模型预言了宇宙中有磁单极,它们也没有被观察到。宇宙暴涨解决了这些问题。它的物理模型虽然很简单,但是却没有被粒子物理所证实,其主要困难在于如何调和它和量子场论的矛盾。一些宇宙学家认为弦理论和膜宇宙学能为解决宇宙学原理提供另一方案。宇宙学的另一主要问题是解释为什么粒子要多于反粒子。X射线观测表明宇宙并不是由物质和反物质的区域组成的。它的主要组成是物质。这个问题称为重子不对称性,解释这种现象的理论被称为重子产生。重子产生理论是由萨哈罗夫于1967年提出的,它的必要条件中包括物质和反物质间的电荷-宇称对称性的破缺。粒子加速器只观测到很小的电荷-宇称对称破坏,不能解释宇宙的重子不对称性。宇宙学家和粒子物理学家希望能发现电荷-宇称破坏的其它来源。 重子产生和宇宙暴涨都与粒子物理有密切的联系。这些问题的解决答案可能会产生于高能理论和实验而不是于天文观察中。大爆炸核合成过程大爆炸核合成是关于元素在早期宇宙形成的理论。当宇宙演化到大约三分钟时,它已经足够冷却,这时核聚变及核合成过程就终止了。因为大爆炸核合成过程持续的时间极为短暂,从氢离子(质子)出发,它的主要合成成品是轻元素如氘、氦-4和锂。其它元素则极为微量。(重元素主要是由星体如超新星中的核反应而形成的。)虽然在1948年伽莫夫、阿尔菲和赫尔曼就已经提出了这个理论的基本观点,由于在此理论中轻元素的丰度与早期宇宙的物理性质关系密切,它至今仍然是检验大爆炸时期物理理论的极灵敏的探针。比如,它可以用来检验等效原理、暗物质和中微子物理。

  • 【原创】中国当代物理学家

    曹臻,1982年毕业于云南大学物理系理论物理专业。1987年到高能物理所宇宙线研究室念研究生,1994获物理学博士学位。2004年入选中国科学院“引进国外杰出人才”,现为高能所粒子天体物理中心研究员。过去的主要工作与获得的成果:研究生期间,独立研制了20m2地下μ子探测器,用于怀柔EAS闪烁探测器阵列。博士论文是关于海拔5500米的甘巴拉山乳胶室多芯事例的物理分析,探讨了包括亚夸克结构在内的各种大横动量产生机制。1994年至1998年在美国Oregon大学物理系任研究助理,从事重离子散射相关的理论研究,探讨部分子级联的混沌现象,并从事了大量QGP到强子末态理论研究。1998年以来在美国Utah大学物理系参与超高能宇宙线HiRes实验研究。主持完成了1993至1996年HiRes prototype的数据处理和物理分析,部分地证实了位于亚EeV能区的宇宙线能谱“第二个膝”的存在和相应的宇宙线成份的变化,在PRL和APJ等杂志上发表了多篇文章,引发了当今对银河系宇宙线高端能谱的深入研究,导致了日本TA、美国TALE和我国CRTNT等实验计划的提出及实施。负责HiRes实验的事例重建和Monte-Carlo模拟工作。2004年4月回国后,启动了宇宙线τ中微子(CRTNT)计划,开始了我国极高能宇宙线观测和超高能τ中微子探测器的预先研究。担任中意合作的西藏羊八井ARGO实验发言人,主持ARGO探测器建设、实验运行和物理分析等工作。兼任美国Utah大学研究副教授并开辟了与HiRes实验的国际合作,利用HiRes实验数据,探索极高能宇宙线的起源,如BL Lac和micro-quasar等天体。共发表了经审稿科学论文及国际会议文集收录论文60篇。

  • 2011诺贝尔物理学奖:宇宙的膨胀速度

    2011诺贝尔物理学奖:宇宙的膨胀速度

    2011诺贝尔物理学奖授予了三位杰出的天体物理学家。他们对超新星进行了系统的观测,发现宇宙正在加速膨胀。此前数年,物理学界一直认为宇宙膨胀的速度是恒定的,或者是越来越慢的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110201339_325227_1609805_3.jpg宇宙正在加速膨胀的发现意义深远。

  • 【原创】庆祝本人就任物理知识版主

    [font=黑体][size=4][color=#DC143C]本人现在就任本版版主一职,希望大家能多多照应本版.物理学是门大学科,里面有无穷无尽的知识,小到生活常识,大到宇宙天体,可谓"无处不在".我本人对物理方面也仅懂知皮毛,我愿意与大家或在高手的指点下从低点学起,扩充自己的知识.让我们大家共同努力,在"物理"的天空中翱翔[/color][/size]......[/font]注:1、从即日起凡在本版发有一定意义的主题贴都有额外奖分;2、由于本人知识有限,希望有能力并愿意把自己业余时间拿出来奉献的人,来共同主持本版。

  • 【资料】物理量单位制

    【资料】物理量单位制

    物理量单位制physical quantities,system of units of  物理学中对于同一类物理量(例如长度),需要规定一个特定量作为单位(例如1米),使同类量都可用这个单位和一个数的乘积来表示。各种物理量通过描述物理规律的方程和新物理量的定义而彼此相互联系。通常在其中选取一组互相独立的物理量,作为基本量,其他量根据物理方程导出 ,称导出量,从而建立了系统的单位制。物理学中首先使用的是长度以厘米(cm)、质量以克(g)和时间以秒(s)为基本单位的厘米克秒制(CGS制)。此制用于电磁现象时,有以真空介电常量为定义电量单位,导出的绝对静电制(CGSE)和以真空磁导率为1的绝对电磁制(CGSM),使用不很方便(见电磁学单位制)。1875年在巴黎制定的《米制公约》中规定: 长度以米(m)、质量以千克(kg)和时间以秒(s)为基本单位,称米千克秒(MKS)制。随着电磁学 、热力学 、光辐射学和微观物理学的发展 ,以3 个基本量为基础的单位制已不适用了,1960年第十一届国际计量大会确认了由国际计量局草拟的国际单位制(SI制)。它设有7个严格定义的基本单位:长度(米)、质量(千克)、时间(秒)、电流(安培)、温度(开尔文)、物质的量(摩尔)和发光强度(坎德拉),还设有导出单位和辅助单位 。SI制和 CGSM 制的主要单位的对照关系见表,其中电学以外的部分是 CGS制所共有的 ,电学内单位可根据CGSM和CGSE两制的关系,转换为 CGSE制 。在粒子物理学中还采用一种特殊的单位制——自然单位制,其中规定玻耳兹曼常量、光速、普朗克常量和真空介电常量都是其值为1的无量纲数 ,从而只留有一种独立的量纲 ,只有一种基本单位。在相对论天体物理学中,也有采用光速为无量纲数1的单位制。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2006/11/200611062055_31613_1634962_3.jpg[/img]表:国际单位制(SI)与厘米克秒制(CGS)主要单位对照表

  • 3位科学家分享2011年诺贝尔物理学奖

    3位科学家分享2011年诺贝尔物理学奖

    http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110062247_321559_1645275_3.jpg2011年诺贝尔物理学奖获得者:美国加州大学伯克利分校天体物理学家索尔·佩尔马特、美国/澳大利亚布莱恩·施密特以及美国科学家亚当·里斯。新华网斯德哥尔摩10月4日电 瑞典皇家科学院4日上午宣布,来自美国和澳大利亚的三名天体物理学家获得2011年诺贝尔物理学奖,以表彰他们因超新星的研究而对宇宙学的贡献。这三位科学家分别是美国加州大学伯克利分校教授索尔·佩尔马特,出生于美国而拥有美、澳双重国籍的澳大利亚国立大学教授布莱恩·施密特,以及美国约翰斯·霍普金斯大学教授亚当·里斯。皇家科学院在颁奖声明中说,这三位科学家对超新星的观测证明,宇宙在加速膨胀、变冷,这一发现“震动了宇宙学的基础”。佩尔马特领导的一个研究小组于1988年开始研究超新星,施密特领导的研究小组于1994年也开始这一工作,里斯在施密特的小组中发挥了重要作用。科学家研究证实宇宙正加速膨胀 宇宙最终能够可能变成冰中新网10月4日电 据外媒4日报道,美国加州大学伯克利分校天体物理学家萨尔·波尔马特、美国/澳大利亚布莱恩·施密特以及美国科学家亚当·里斯获得2011年诺贝尔物理学奖。瑞典皇家科学院旨在表彰他们对超新星研究和对宇宙加速膨胀研究的贡献。瑞典皇家科学院宣布,三人将分享诺贝尔奖金1000万克朗(约146万美元),索尔·佩尔马特将获得一半奖金,剩下的一半由布莱恩·施密特和亚当·里斯分享。瑞典皇家科学院称他们的研究“帮助我们解开了宇宙扩张的面纱”。委员会说:“他们研究了数十个超新星,并发现宇宙正加速扩张。”据悉,这项研究在1998年公布,当时波尔马特、施密特和里斯分别领导的团队得出了惊人一致的结论。“这一结论表明了如果宇宙膨胀加速,最后整个宇宙将变为冰。”委员会说。其中,获奖者波尔马特今年52岁,在美国加州大学伯克利分校主要研究宇宙超新星项目。44岁的布莱恩·施密特就职于澳大利亚国立大学;42岁的亚当·里斯在美国巴蒂摩尔约翰霍普金斯大学及空间望远镜研究所研究天文物理。

  • 物理学介绍

    物理学 物理学早期称为自然哲学,是自然科学中与自然界的基本规律关系最直接的一门学科。它以研究宇宙间物质各层次的结构、相互作用和运动规律以及它们的实际应用前景为自己的任务。 从17世纪牛顿力学的建立到19世纪电磁学基本理论的奠定,物理学逐步发展成为独立的学科,当时的主要分支有力学、声学、热力学和统计物理学、电磁学和光学等经典物理。本世纪初,相对论和量子论的建立使物理学的面貌焕然一新,促使物理学各个领域向纵深发展,不但经典物理学的各个分支学科在新的基础上深入发展,而且形成了许多新的分支学科,如原子物理、分子物理、核物理、粒子物理、凝聚态物理、等离子体物理等。在近代物理发展的基础上,萌发了许多技术学科,如核能与其它能源技术、半导体电子技术、激光和近代光学技术、光电子技术、材料科学等,从而有力地促进了生产技术的发展和变革。 19世纪以来,人类历史上的四次产业革命和工业革命都是以对物理学某些领域的基本规律认识的突破为前提的。当代,物理学科研究的突破导致技术变革所经历的时间正在缩短,从而在近代物理学与许多高技术学科之间形成一片相互交叠的基础性研究与应用性研究相结合的宽广领域。物理学科与技术学科各自根据自身的特点,从不 同的角度对这一领域的 研究,既促进了物理学的发展和应用,又加速了高技术的开发和提高。 我国的物理学专业,从来就不是纯物理专业,它是包括应用物理和技术物理在内的基础研究和应用研究相结合的专 业。建国以来,我国的许多新技术学科如半导体、核技术、激光、真空技术等的大部分,都是在物理学科中萌芽、形成和发展起来的。基础性工作与应用性工作同时并存、相互结合是我国物理学科的特点. 物理学科是一门基础学科。在物理学基础研究过程中形成和发展起来的基本概念、基本理论、基本实验手段和精密测量方法,已成为其他学科诸如天文学、化学、生物学、地学、医学、农业科学等学科的组成部分,并推动了这些学科的发展。物理学还与其他学科相互渗透,产生了一系列交叉学科,如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理、天体物理等。这种相互渗透过程一直在进行之中,例如量子计算问题是当前的一个研究热点,有可能对信息科学产生重要的影响。数学对物理学的发展起了重要的促进作用,反过来物理学也促进了数学和其他交叉学科的发展。 物理学也是各种技术学科和工程学科的共同基础,物理量测量的规范化和标准化已成为计量学的一个重要研究内容。依据上述认识,物理学科可包含如下几个分支∶理论物理、粒子物理与原子核物理、原子和分子物理、凝聚态物理、等离子体物理、声学、光学以及无线电物理。

  • 【转帖】中国科学院数学物理学部院士简介

    现将中国科学院数学物理学部全部院士略作简介艾国祥(现有院士) 天体物理学家。湖南益阳人。1963年毕业于北京大学地球物理系。中国科学院国家天文台台长、研究员。国家高技术航天领域专家委员会委员。曾任1997-2000年度国际天文学联合会第十委员会主席。独立发明并主持研制的太阳磁场望远镜,获1987年度国家科技进步一等奖。主持太阳磁场与速度场研究,其研究成果被评为1994年中国科学院自然科学一等奖。发明以双折射滤光器为基础的两维同时光谱仪,将太阳磁场测量方法连续推进了三代。主持研制的太阳多通道望远镜,获得1995年中国科学院科技进步一等奖。1996年获何梁何利奖。1993年当选为中国科学院院士。

  • 【分享】物理学史上的今天——1月10日

    [font=楷体_GB2312][size=4][color=#00008B][B]1936年1月10日,美国射电天文学家,诺贝尔物理学奖获得者罗伯特威尔逊出生[/B]。[/color][/size][/font][center][IMG]http://pr.caltech.edu/events/caltech_nobel/nobel_people/r_wilson.gif[/IMG][/center]罗伯特威尔逊美国射电天文学家,1957年以优秀的成绩毕业于赖斯大学,而后进入加州理工学院攻读研究生。在那里,他受到著名天文学家弗雷德霍伊尔的影响,支持稳恒态宇宙学。1962年获博士学位。1963年威尔逊转往贝尔实验室设在新泽西州霍姆代尔的研究中心,与彭齐亚斯进行合作,于1964年使用一具为早期通讯卫星设计的天线发现了宇宙微波背景辐射。威尔逊致力于使用射电天文的方法研究星际分子、测定星际物质中各种同位素的相对丰度。1976年 威尔逊成为贝尔实验室无线电物理研究部的主任,1978年与彭齐亚斯一起获得诺贝尔物理学奖。现任哈佛-史密松天体物理中心教授。[center][IMG]http://bbs.cn.yimg.com/user_img/200711/22/ba07180300_short_1407112203724_1319279358.jpg[/IMG][/center]宇宙微波背景辐射:宇宙微波背景辐射(又称3K背景辐射)是一种充满整个宇宙的电磁辐射。特征和绝对温标2.725K的黑体辐射相同。频率属于微波范围。 1964年,美国贝尔实验室的工程师阿诺彭齐亚斯和罗伯特威尔逊架设了一台喇叭形状的天线,用以接受“回声”卫星的信号。为了检测这台天线的噪音性能,他们将天线对准天空方向进行测量。他们发现,在波长为7.35cm的地方一直有一个各向同性的讯号存在,这个信号既没有周日的变化,也没有季节的变化,因而可以判定与地球的公转和自转无关。起初他们怀疑这个信号来源于天线系统本身。1965年初,他们对天线进行了彻底检查,清除了天线上的鸽子窝和鸟粪,然而噪声仍然存在。于是他们在《天体物理学报》上以《在4080兆赫上额外天线温度的测量》为题发表论文正式宣布了这个发现。不久狄克、皮伯斯、劳尔和威尔金森在同一杂志上以《宇宙黑体辐射》为标题发表了一篇论文,对这个发现给出了正确的解释,即:这个额外的辐射就是宇宙微波背景辐射。宇宙背景辐射的发现在近代天文学上具有非常重要的意义,它给了大爆炸理论一个有力的证据,并且与类星体、脉冲星、星际有机分子一道,并称为20世纪60年代天文学“四大发现”。附件:1.《在4080兆赫上额外天线温度的测量》[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=128527]A Measurement of the Flux Density of CAS A At 4080 Mc/s[/url]2.《宇宙黑体辐射》[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=128528]Cosmic Black-Body Radiation[/url]

  • 【分享】Y著名物理学家 托马斯杨

    中文名称: 托马斯杨   外文名: Young,Thomas   生卒年: 公元1773年~1829年   故居: 英国萨默塞特郡的米尔弗顿   洲: 欧洲   国别: 英国   省: 萨默塞特郡   托马斯杨,英国医生兼物理学家,光的波动说的奠基人之一。1773年6月13日托马斯杨生于英国萨默塞特郡的米菲尔顿一个富裕的贵格会教徒的家庭,是十个孩子中的老大。从小就有神童之称,兴趣十分广泛,两岁就学会了看书,十四岁时用拉丁文写过一篇自传,就在当时他已掌握了多种语言。在杨成年后,他对职业的选择受到了他叔父的影响,他的叔父是一位卓越的医生,杨在家庭同意下转到了医学方面。在十九岁时,他进入伦敦的圣巴塞罗缪医学院学医,21岁时,即以他的第一篇关于眼睛的调节机理的医学论文成为英国皇家学会会员。为了进一步深造,他到爱丁堡和剑桥继续学习,后来又到德国哥廷根去留学继续研究医学。在那里,他受到一些德国自然哲学家的影响,开始怀疑起光的微粒说。1797年回到英国,进入剑桥的伊曼纽尔学院继续攻读医学,1799年杨在剑桥大学完成了学习。那时,他的叔父已经去世,去世时留给他一笔巨大遗产,包括房屋、书籍、艺术品和一万英镑现款。这笔巨大遗产使他在经济上完全独立,帮助他度过了一生。1801年托马斯杨进行了著名的杨氏干涉实验,为光的波动说的复兴奠定了基础。1803年,杨已是知名的物理学家了,被聘为伦敦皇家学院自然哲学教授。1802年他被选为皇家学会的外事秘书,他担任这个职务一直到他去世。1818年他被任命为《航海天文历》的主持人,做了不少工作以改进实用天文学和航海援助工作。1829年5月10日托马斯杨在伦敦逝世。终年五十六岁。研究领域:托马斯.杨在物理学上最杰出的贡献是在光学和声学领域。在1973年发表的关于生理光学的论文《对视觉过程的观察》中,他研究了眼睛对距离的调节问题,并证明眼睛适应不同距离,是靠改变眼球水晶体的曲度来进行的。1800年,在继续进行这方面的实验中,形成了他对光的本质的看法,这一年他向皇家学会提出了《在声和光方面的实验和问题》的报告。他认为,声和光都是波的传播,光是在充满整个空间的以太流体中传播的弹性振动,由于以太极稀薄,所以光是以纵波形式传播的,光的颜色和不同频率的声音是类似的。他指了,在解释强光源和弱光源发出的光以同样的速度传播的问题上,用波动说比粒子说更容易,因为,光粒子为什么只以一个不变的速度运动,这是很难理解的。论文中关于声学的一部分特别重要。托马斯.杨在这部分分析了水波的干涉现象后指出,在声波迭加的情况下,会产生声音的加强和减弱、复合的声调和拍频。“干涉”这个术语,就是他最先提出的。  在1801年发表的一篇报告中,采用著名的杨氏干涉实验,托马斯.杨发展了惠更斯的光学理论,形成了波动光学的基本原理。他提出了光波的频率和波长的概念,并解释了牛顿环现象。在这篇论文中,他叙述了他所发现的“简单而普遍的规律”:“同一束光的两个不同部分,以不同的路径要末完全一样地,要末在方向上十分接近地进入眼睛,在光线的路程差是某个长度的整数倍的地方,光就增强,而在干涉区域的中间部分,光将最强。对于不同颜色的光束来说,这个长度是不同的。  他指出,牛顿环的明暗条纹,就是由不同界面反射出的光互相重合产生“干涉”的结果。位相相反的振动迭加起来就互相抵消,位相相同的则互相加强。他用实验的办法确证了他所提出的这一假设。他用紫外光投射到薄层上,使紫外光从上下两个界面反射产生干涉。由于紫外光是人眼所看不见的,他就让反射光落在涂有氯化银溶液的纸上,结果出现了黑环,从而证明了他的干涉原理。他精确地确定了各种色光的波长值。他指出:“根据各种实验的比较,组成极端红光的波的宽度,在空气中,似应假定约为三万六千分之一英寸,极端紫光的约为六万分之一英寸。” 在1803年11月24日的报告中,托马斯.杨把干涉原理应用于解释衍射现象。他知道,光能绕过不透明物体的边缘产生有色的影子,并认为这种衍射条纹是直接通过衍射缝的光和边界波的干涉产生的。在这篇论文中,他用光从较密介质反射时的半波损失,补充了他关于薄板颜色的理论。  此外,托马斯.杨在其他领域也做出了不菲的成就。他第一个测量了7种颜色光的波长,从生理角度说明了人眼的色盲现象;他还建立了三原色原理,指出一切色彩都可以从红、绿、蓝这三种原色的不同比例的混和而得到。托马斯杨对弹性力学很有研究,特别是对胡克定律和弹性模量。后人为了纪念杨氏的贡献,把纵向弹性模量(正应力与线应变之比)称为杨氏模量。他还首先使用运动物体的能量一词来代替活力。1814年他开始研究考古发现的古埃及石碑,他用了几年时间破译了碑上的文字,对考古学作出了贡献。作品:1、《自然哲学与机械工艺课程》(1807年)2、《医学文献介绍及实用疾病分类学》(1813年)3、《拉普拉斯天体力学原理阐明》(1821年)4、《声和光的实验和探索纲要》(1801年)5、《对视觉过程的观察》(1973年)6、《自然哲学讲义》(1807年)曾获奖项:1、1794年被选为英国皇家学会会员。2、当选为法国科学院院士。

  • 【分享】物理学知识

    物理学物理学是研究自然界的物质结构、物体间的相互作用和物体运动最一般规律的自然科学。物理学研究的范围 —— 物质世界的层次和数量级物理学 (Physics)质子 10-15 m空间尺度:物 质 结 构物质相互作用物质运动规律微观粒子Microscopic介观物质mesoscopic宏观物质macroscopic宇观物质cosmological类星体 10 26 m时间尺度:基本粒子寿命 10-25 s宇宙寿命 1018 s绪 论E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+27最小 的细胞原子原子核基本粒子DNA长度星系团银河系最近恒 星的距离太阳系太阳山哈勃半径超星系团人蛇吞尾图,形象地表示了物质空间尺寸的层次物理现象按空间尺度划分:量子力学经典物理学宇宙物理学按速率大小划分: 相对论物理学非相对论物理学按客体大小划分: 微观系统宏观系统 按运动速度划分: 低速现象高速现象 实验物理理论物理计算物理今日物理学物理学的发展● 牛顿力学 (Mechanics)研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律● 电磁学 (Electromagnetism)研究电磁现象,物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律● 热力学 (Thermodynamics)研究物质热运动的统计规律及其宏观表现● 相对论 (Relativity)研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律● 量子力学 (Quantum mechanics)研究微观物质运动现象以及基本运动规律二.物理学的五大基本理论物理学是一门最基本的科学 是最古老,但发展最快的科学 它提供最多,最基本的科学研究手段.物理学是一切自然科学的基础物理学派生出来的分支及交叉学科物理学构成了化学,生物学,材料科学,地球物理学等学科的基础,物理学的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中.物理学与数学之间有着深刻的内在联系粒子物理学原子核物理学原子分子物理学固体物理学凝聚态物理学激光物理学等离子体物理学地球物理学生物物理学天体物理学宇宙射线物理学三. 物理学是构成自然科学的理论基础四. 物理学与技术20世纪,物理学被公认为科学技术发展中最重要的带头学科● 热机的发明和使用,提供了第一种模式:● 电气化的进程,提供了第二种模式:核能的利用激光器的产生层析成像技术(CT)超导电子技术技术—— 物理—— 技术物理—— 技术—— 物理粒子散射实验X 射线的发现受激辐射理论低温超导微观理论电子计算机的诞生● 1947年 贝尔实验室的巴丁,布拉顿和肖克来发明了晶体管,标志着信息时代的开始● 1962年 发明了集成电路● 70年代后期 出现了大规模集成电路● 1925 26年 建立了量子力学● 1926年 建立了费米 狄拉克统计● 1927年 建立了布洛赫波的理论● 1928年 索末菲提出能带的猜想● 1929年 派尔斯提出禁带,空穴的概念同年贝特提出了费米面的概念● 1957年 皮帕得测量了第一个费米面超晶格材料纳米材料光子晶体晶体管的发明大规模集成电路电子计算机信息技术与工程● 几乎所有的重大新(高)技术领域的创立,事先都在物理学中经过长期的酝酿.● 当今物理学和科学技术的关系两种模式并存,相互交叉,相互促进"没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命". —— 李政道量子力学能带理论人工设计材料五. 物理学的方法和科学态度提出命题推测答案理论预言实验验证修改理论现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学从新的观测事实或实验事实中提炼出来,或从已有原理中推演出来建立模型 用已知原理对现象作定性解释,进行逻辑推理和数学演算新的理论必须提出能够为实验所证伪的预言一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则当一个理论与实验事实不符时,它就面临着被修改或被推翻 六. 怎样学习物理学著名物理学家费曼说:科学是一种方法.它教导人们:一些事物是怎样被了解的,什么事情是已知的,现在了解到了什么程度,如何对待疑问和不确定性,证据服从什么法则 如何思考事物,做出判断,如何区别真伪和表面现象 .著名物理学家爱因斯坦说:发展独立思考和独立判断地一般能力,应当始终放在首位,而不应当把专业知识放在首位.如果一个人掌握了他的学科的基础理论,并且学会了独立思考和工作,他必定会找到自己的道路,而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来,他一定会更好地适应进步和变化 .● 学习的观点:从整体上逻辑地,协调地学习物理学,了解物理学中各个分支之间的相互联系.● 物理学的本质:物理学并不研究自然界现象的机制(或者根本不能研究),我们只能在某些现象中感受某些自然界的规则,并试图以这规则来解释自然界所发生任何的事情。我们有限的智力总试图在理解自然,并试图改变自然,这是我们物理,甚至是所有学科,所共同追求的目标。

  • 《星际穿越》中的物理知识

    诺兰的电影《星际穿越》中的物理知识一、黑洞http://img.askci.com/images/ent/2014/11/17/a35d5dfa-bf2b-4fa5-a208-9838b3438f5f.jpg基帕·索恩在「黑洞与时间弯曲」这本著作的开篇讲了一个一支太空探险队在太空中探索黑洞的经历,故事挺无趣的,基本上就是形象地说了现代科学家对黑洞的研究成果:1什么是黑洞黑洞是空间中有着强大引力的超高密度的天体,假如太阳质量不变,大小却变成乒乓球那样,这就是太阳坍缩成了黑洞。黑洞的特点就是有进无出,即:①任何东西都可以掉进黑洞,黑洞外围有一层“事件视界”,任何东西只要过了这个“视界”,都要掉进黑洞。  ②任何东西都不可能从黑洞里逃出来,包括光。  另外,因为没有光从黑洞逃出,故无法直接观测黑洞,但是从物体被黑洞吸入之前放出的紫外线、X射线等边缘信息可以获取黑洞的存在。2黑洞潮汐力一只很大的飞船飞向一个天体,飞船头部距离天体比较近,受到的引力比较大,而尾部距离天体比较远,受到的引力比较小,头部和尾部的引力大小的差距,就会在飞船中间产生撕扯的拉力,这个拉力就是潮汐力。如果天体是黑洞,质量非常大,飞船距离黑洞距离越小时,造成的引力差就会越大,这就是黑洞潮汐力。这个力甚至可以把飞船撕成碎片。飞船里的宇航员也同样会受到潮汐力的作用,  对于一般我们接触的物体,即使我们到达它的表面所产生的潮汐力也没有多大,但是,如果是黑洞这种超大质量超大密度的天体,则有可能产生很大的潮汐力将物体撕碎。二、虫洞下面就说说「黑洞与时间弯曲」的第十四章虫洞和时间机器这一章的内容:  首先,基帕·索恩说了一件他的趣事:  1985 年,基帕·索恩接到多年老朋友卡尔·萨根的求助。卡尔写了一本科幻小说,希望把小说里的科学理论写的准确一点,想让基帕·索恩指点一下。基帕发现书中的女 主角居然掉进黑洞然后时空穿越了,这是不可能发生的。于是基帕写信建议卡尔要依靠虫洞做星际旅行。卡尔欣然接受建议,那小说叫「Contact」。后来被 拍成电影叫「超时空接触」,也是马修主演,评价很好。然后基帕·索恩开始讲虫洞:http://img.askci.com/images/ent/2014/11/17/7a92a742-cf3b-4a53-8ec7-0ad7be3330f8.jpg这玩意就是个传说中高深莫测的虫洞!1虫洞在哪里关于虫洞有三种说法:  一是虫洞是宇宙中相距遥远的两点间的一条捷径,就是一个苹果,虫子沿着苹果表面走远了,可是如果虫子挖洞从苹果里面走就近多了,顾明思议,虫子为了抄近路而在苹果里挖的洞。  二是虫洞是连接黑洞和白洞或黑洞与黑洞的管道,故在黑洞里能找到虫洞。(白洞:黑洞死亡会变成一个白洞,喷射出之前黑洞吸入的物质)  三是虫洞是时空隧道,能进行时空旅行。  没人见过虫洞,有人说我们周围到处都是虫洞,又有人说黑洞里有虫洞,基帕·索恩在书里又说我们可以自己构建虫洞。2负能量物质虫洞在某个时刻产生,短暂地打开,然后关闭、消失。从产生到消失,时间极短,短到没有事物能在这么短的时间内从一个洞口穿到它另一个洞口。所以我们能利用虫洞进行时空旅行前提是有办法使虫洞一直开着,不让它消失。基帕·索恩觉得有某种奇异物能贯穿虫洞,使虫洞一直开着。这种奇异物和人类所见的任何物质都大不一样,它具有负能量。  要实现负能量其实并不难,参照系不同便可实现。在飞船以接近光速的速度接近虫洞时,虫洞周围的能量自然就成了负的。  故要进入虫洞,飞船的速度必须接近光速。三、时间机器http://img.askci.com/images/ent/2014/11/17/6c80a12a-7eeb-4fa3-a1f3-79ca3bd90820.jpg霍金曽撰文探讨如何建造时间机器假定我们能找到虫洞并且有某种负能量可以让它一直开着,那么虫洞就可以是一个时间机器。  飞船要进入虫洞,其速度要接近光速。  根据爱因斯坦的相对论原理,如果你在太空中的速度足够快,可以做到在太空中呆了几十天,地球上却已经过了几十年,做到古人所说的天上一天地上一年,即如果你2014年坐飞船接近光束进行时空旅行一个月后,回到地球,这时发现地球已经是2044年,这就实现了穿越到未来。  故我们可以猜想剧情,等主角们穿越到其他星际空间完成任务后,回到地球,他们的儿女都和主角们一样大年龄了。  目前的科学理论表明,回到过去是不能实现的。http://img.askci.com/images/ent/2014/11/17/ac50d496-b39b-4bab-8f14-8b541db2398e.jpg四、母子怪圈(祖母悖论)虽然回到过去没有科学依据支持,但科幻片毕竟是科幻的,所以出现回到过去的剧情也是有可能的。  这时就有一个每部有关穿越时空的科幻片都面临的问题:  假如我有时间机器(虫洞或者别的),我就能够回到过去母亲怀我之前把她杀死。此时,母亲死了,我就不会出世,那又怎么会有我穿越时空来杀母亲呢?这时就有这样一个矛盾出现了。  对于这个矛盾,有两种处理方法:  ①因果循环观点:历史不可改变,我虽然想杀母亲,但会有外界因素使我不能成功。或者说,过去某时某人死了,我回到过去想救某人,会有其他因素阻止我救人,甚至我的出现就是那个人死的原因。  ② 平行宇宙观点:时空不是唯一存在的,而是有无数个时空平行的存在,它们彼此之间一般情况是无法产生联系的。这种观点普遍被人接受。那么我只是穿越到另一个 平行宇宙,杀死了那一个时空的母亲,并不影响我穿越前那个宇宙的母亲。也就是说我只是穿越到别的时空去了一趟而已,而不是回到过去或未来,更无所谓改变历 史。  星际穿越如果出现这种情况,诺兰会不会有什么不同于以上两种说法的新颖处理方法没有呢?  目前我们对黑洞和虫洞的了解很多都停留在猜想上,这也让电影有很大的发挥空间。  总结这些也不知有没有用。http://img.askci.com/images/ent/2014/11/17/0304349f-9f2e-447f-85b2-406e44d68fd7.jpg五、第五维度电影中,男主人公通过进入“第五维度”看见了原来自己的生活,并给当时的女儿以提示从而改变了未来。1. “第五维度”是个什么样的世界?这 个已经颠覆了中娱君的理解范围,没看过电影的同学们看看下文自行脑补吧。三维大伙儿应该更为熟悉些,我们所在的世界就是三维,而纸上平面的世界就是二维。 现在宇宙学家将时间看作第四维,而第五维指的是能量无界限,是由无数个第四维时间组成的平面。想象一下,就像你面前有一堵墙由无数的竖线组成,每一条竖线 就是一条第四维时间线,透过每一条时间线都能看到在这个时间点三维空间里发生的事情。这画面就好像上帝在看每一个人类的生活一样,很神奇,在“第五维度” 的世界里没有时间或是空间的界限。就像这样的一个抽象的玩意儿,想的我脑袋都炸了!各位自求多福!2.“第五维度”是否真的存在?“第 五维度”的物质组成与我们所能感知的这个世界完全不同,其化学成分和存在的力与我们的世界也全然不同。它唯一与我们共通的就是引力,只有引力产生的能量, 才可以穿梭于两个不同的“世界”。目前,欧洲原子核研究中心(CERN)正在瑞士和法国的边境地下100多米深处,兴建一台世界规模最大的大型粒子对撞 机。粒子对撞机正式投入使用后,便可观察在强大引力的作用下是不是有粒子消失,进入了人类看不到的“第五维空间”。哇,那有没有可能每一个空间里都有一个 自己在过着不一样的生活呢?3.如何到达“第五维度”通过黑洞,而引力是通往“第五维度”的唯一方式。http://img.askci.com/images/ent/2014/11/17/f87ede67-1fde-4bf4-99cc-a3e6cae2c155.jpeg六.引力在电影中,引力才是这世界上的终极大bug,它是世界一切力量之源,是通往各维度空间的唯一桥梁,拯救世界的关键力量。1.引力是怎么产生的?在广义相对论上,引力被认为来自于质量与弯曲时空之间的相互作用。质量决定了引力的大小,而弯曲时空决定了引力的方向。任何物体之间都有相互吸引力,这个力的大小与物体的质量成正比例。2.引力为何成为了穿越维度的唯一方式因为足够大的引力能够进一步弯曲时空从而使得两个维度之间产生交集点,透过交集点就能到达另一个维度空间。

  • 【资料】原子物理学发展史

    原子物理学 atomic physics 研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支学科。主要研究:①原子的电子结构。②原子的能级结构和光谱规律。③原子之间或原子与其他物质的碰撞和相互作用。 原子结构模型的建立 1897年J.J.汤姆孙发现电子,论证电子普遍存在,并确认它是各种原子的共同组成部分之后,对于在中性的原子内,正电荷和电子质量以及电子是如何分布的,成为摆在物理学家面前的首要问题。1904年汤姆孙提出原子的正电荷和质量均匀分布于原子体内、电子镶嵌在体内的“葡萄干圆面包模型”。1911年E.卢瑟福分析α粒子散射实验与汤姆孙原子模型的明显歧离,提出原子的有核模型,原子的正电荷和质量分布在中心很小的核内。原子的有核模型 得到 a 粒子 散 射更为深入的实验研究支持而被 普遍接受。但是在原子的有核模型中,电子绕核运动有加速度,根据经典电动力学,将不断向外辐射能量,电子将最终塌缩于原子核,因而原子是不稳定的;而且电子绕核运动发出连续谱也与实际上原子的线状光谱不符。这些事实表明,研究宏观现象确立的经典电动力学不适用于原子中的微观过程,因此需要进一步探索原子内部运动规律,建立适合于微观过程的原子理论。 原子物理学和量子力学 1913年N.玻尔在卢瑟福的原子有核模型基础上,结合原子光谱的经验规律,应用M.普朗克、A.爱因斯坦的量子概念,提出原子结构的新假设,建立玻尔氢原子理论,成功地解决了原子的稳定性问题,并说明了原子光 谱的规律性 。玻尔理 论是原子理论发展的重要里程碑。1924年 L. V.德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性 ,不久被实验证实,1926年E.薛定谔、W.K.海森伯、M.玻恩、P.A.M.狄拉克等人建立微观粒子运动规律的量子力学。量子力学的建立为解决原子问题提供了锐利的武器,量子力学在阐明原子现象的种种问题中也逐步发展和完善,从而开创了近代物理的新时代。20世纪30年代可称为原子物理的时代。原子物理学取得丰硕的成果,原子能级的结构和能级的精细结构、原子在外场中的能级结构、原子光谱规律、原子的电子壳层结构以及原子的深 层能 级结构和X射线标识谱等问题相继圆满解决,所获得的关于原子结构的种种知识成为了解分子的结构,固体的性质,以及说明许多宏观现象和规律的基础。 原子物理学的新阶段 20世纪50年代末期,由于空间技术、空间物理和核试验的发展,不仅要求精确测定原子光谱的波长 、研究原子的能级 , 而且对于谱线强度 、跃迁几率、碰撞截面等也要求提供准确的数据,因此要求对原子物理进行新的实验和理论探索。原子物理学的发展曾对激光的产生和激光技术的发展作出重大贡献。激光问世之后,应用激光技术研究原子物理学问题,实验精度有了很大提高,从而发现很多新现象和新问题。微波波谱学新的实验方法也成为研究原子能级结构的有力工具。因此原子物理学的研究又重新成为很活跃的领域。原子碰撞研究已成为原子物理学的一个主要发展方向,研究课题非常广泛,涉及光子、电子、离子、中性原子等与原子和分子碰撞的物理过程,应用和发展了电子束、离子束、粒子加速器、同步辐射加速器、激光光源和各种能谱仪等测谱设备,以及电子、离子探测器、光电探测器和微弱信号检测方法,电子计算机的应用,加速了理论计算和实验数据的处理。原子光谱与激光技术的结合,达到了前所未有的高分辨率,利用激光高功率密度发展了非线性光学,饱和吸收、双光子吸收和多光子吸收等成为原子物理学中另一个十分活跃的研究方向 。极端物理条件( 高温、低温、高压、强场)下和特殊条件( 高激发态、高离化态 )下原子的结构和物性的研究也已成为原子物理研究中的重要课题。60年代开始发展起来的将低能离子长时间约束在一个很小的空间范围内运动的离子存储技术,使人们可以从实验上近似得到孤立的、静止不动的单个带电粒子。近年来利用激光技术将中性原子降温减速并约束于空间很小范围内的原子囚禁技术取得重要的成果。这种存储技术正被应用于多种原子物理测量工作,测量精度更进一步提高,已成为量子电动力学理论最精确的检验手段之一,并可望建立新的精度更高的光频标准。 原子物理学是其他基础科学和技术科学如化学、生物学、空间物理、天体物理、物理力学等的基础,激光技术、核技术和空间技术的研究也都要求原子物理学提供重要数据,因此研究和发展原子物理学至今仍有十分重要的理论和实际意义。 取自"维客网"

  • 【创新】物理学家找到一种验证广义相对论的新方法

    来自Stanford大学的物理学教授Savas Dimopoulos希望利用原子干涉测量来检验广义相对论,他表示:“原子干涉测量是一个活跃的领域,在过去十年中,已经有3个诺贝尔奖授予了相关研究,而且这是一个有着多种应用的精密工具。”  他说:“原子干涉提供的前所未有的精确性使得我们可以测量之前无法在地球上测量的微小背离,因此科学家可以在实验室中验证爱因斯坦的理论了。”  Dimopoulos和合作者Peter Graham,Jason Hogan以及Mark Kasevich均来自Stanford,他们将研究结果发表在最新的《Physical Review Letters》上。  目前,科学家验证广义相对论的方法主要是研究天体相当长的一段时间。这一理论从未在地球上被高精度的检验过。Dimopolous解释道:“我们无法控制天文测量中的所有变量,我们无法使水星以不同速度运动,也不能测量不同速率下的运动。而在实验室中有多个控制参数,例如原子的速度、激光颜色等,这让我们分离出各个物理量的作用。”  Dimopoulos认为科学理论都在进化,他说:“广义相对论修正了牛顿理论,而将来可能有一种新理论来修正广义相对论,这很重要。但是有时理论会在高精度条件下失效。背离广义相对论的粒子结果将可能对爱因斯坦理论做出修正。”  Kasevich小组目前在搭建一个原子干涉测量实验,它能在目前极限300倍的条件下检验等效性原理。他们计划用一年时间完成该实验,但这决不是小组研究的终点.教育部科技发展中心

  • 【书籍】铁电体物理学

    上传铁电体物理学的人士,本人在此谢过。衷心感谢资料中心链接:http://www.instrument.com.cn/download/shtml/042865.shtml

  • 【分享】谁将推倒物理学的殿堂?

    谁将推倒物理学的殿堂? “地狱就是与没有亲密感的人近距离相处”——但丁。这个13世纪的老头如果改行也许可以成为伟大的物理学家。 这幅油画是但丁的《神曲》中描绘的情景“地狱就是与没有亲密感的人近距离相处”——但丁对地狱的定义。这个在13世纪以《神曲》抨击教会统治的老头如果改行,也许可以成为另一名伟大的物理学家。 让我们回到16世界末17世纪初。 1590年,在象征权威高高在上的比萨斜塔上,伽利略让两个质量悬殊的铁球同时下落,结果两个铁球同时落地。在今天看来这是常识性的可预知的结果,但“两个铁球同时落地”的实验推翻了持续1900年的错误结论,被当作科学史上最著名的实验载入史册。 伽利略(Galilei)1609年8月21日,在圣马可广场的钟楼上,伽利略展示了能将物体放大9倍的新天文望远镜。布鲁诺在罗马被施火刑后的短短几年,伽利略便向那些透过望远镜仰望天空的人们揭示这样一个事实: 月球表面坑坑洼洼,木星也有自己的卫星,地球没有任何与众不同,最重要的是——它在一个运动体系中看似静止,这可能恰恰说明它自身也在运动。 两个铁球和一台望远镜彻底颠覆了盛行2000多年的亚里士多德科学的统治地位,现代科学就这样在圣马可广场的钟楼上诞生了。 教堂的壁画记录了伽利略的伟大发现借助这些观察结果,伽利略总结出物理学的奠基理论——相对性原理,并在23年后的著作《关于世界两大体系的对话》中将它形式化。 现在让我们用一个暧昧的例子形象化地阐述一下相对性原理。 舞池旋转,琴瑟相宜,你的舞伴是你最喜欢的女人或者如果她还未出现的话,可以让丽芙泰勒充当你的临时舞伴。这是一个裙摆摇曳、活色生香的夜晚。这个夜晚隐藏了相对性原理的两个含义。 丽芙泰勒(Liv Tyler)1 与你喜欢的人共度良宵,你会感到时光飞逝。对于世界上的其他人来说,他们度过了普通的24小时,对于你来说,美妙时间是如此短暂,你希望第二天晚些来临。与此相对应的原理: 一个物理现象的表现并不取决于它的时刻(良宵),而取决于它的参考系(你); 2 当你和你喜欢的人进展顺利并决定终守一生踏上蜜月之旅的时候,你们搭乘某架飞机,这时相对于地面物体来说,你们是运动的,相对于飞机上的人来说,你们却是静止的。与此相应的原理: 一个物理现象的表现并不取决于它的位置,同样也不取决于物体的运动(飞机),而取决于参考系的位置和运动(你和你的女友)。 这位意大利学者的理论非常简单,却是那么丰富——运动、方向、时刻和位置都是相对的概念,在建立描述自然现象的理论时无需将它们考虑在内。 牛顿把它用作惯性理论和万有引力理论的基础;爱因斯坦的狭义相对论不过就是对伽利略理论的精确描述;而广义相对论和量子力学在对这个世界描述中又再次呈现相对性原理的另一个面貌。 物理学的主干就是这样坚实地成长在伽利略的理论中,而以后的科学家终于让这颗大树枝繁叶茂。 不过,两个分枝的成长让这颗大树的建设者们陷入前所未有的困境。 20世纪初,量子力学和广义相对论几乎同时诞生。它们一个是对微观世界的详尽描述,一个是有关引力和天体世界的描述。这两个理论至今仍然被视为物理殿堂的两大支柱。 但它们的弱点也不再是秘密: 就像两个前世冤家,两种理论对世界的描述无法吻合,更糟高的是,当它们面对某些敏感话题例如大爆炸或者黑洞理论,它们竟公然对立。 80年来,物理学家们反复思考、修正并拓展爱因斯坦的观点,为的是打造一个更好的新理论,以包容甚至超越这两个无法调和的理论。 到今天为止,我们已经拥有几种候选理论,而麻烦的是每一位候选者都无比复杂,而且,我们到现在也不能确定它们之中是否真正存在这个一统天下的王者。 “质疑”让物理学从亚里士多德时代进入伽利略时代,“质疑”让物理成为今天我们所看到的物理。现在,一些物理学家又开始质疑,矛头指向现代物理学的根基——伽利略相对性原理。 如果空间确实存在一定的方向性,光速因此而产生略微的不同,而我们可能并未察觉这些变化。这样的如果是否成立? 实验物理学家开始行动。 在美国工作的英国物理学家阿兰考斯泰勒基向整个物理学界提出了他的疑问。他经过几年的研究,建立了一个模型可以系统地深入研究狭义相对论的方方面面,并揭示原始的错误——如果这个错误真的存在的话。 从西雅图到中国台湾,还有杜塞尔多夫、珀思和巴黎,数十名实验物理学家用不同的理论或者不同的工具——从大型粒子物理中心到小型实验室——也在同时进行他们的实验和尝试,这一切都只为了一个目的: 找到错误。让物质说话,使它承认,时空并非如伽利略或者爱因斯坦所想的那样完美。 但目前,没有任何人找到让所有科学家满意的发现。 到底是谁的错误?伽利略、爱因斯坦还是考斯泰勒?物理学家们仍在泥沼中艰辛前行,也许有一天,一切都将豁然开朗。

  • 【分享】H固体物理、半导体物理学家——黄昆院士

    【分享】H固体物理、半导体物理学家——黄昆院士

    固体物理、半导体物理学家——黄昆院士[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/03/200703191213_45544_1634962_3.jpg[/img]黄昆(1919年9月2日—),出生于北京,祖籍浙江嘉兴。固体物理、半导体物理学家。1955年被选聘为中国科学院学部委员(院士)。1957年加入九三学社。黄昆父亲黄徵是中国银行高级职员,母亲贺延祉也是银行职员。母亲毕业于北京女子师范大学,为人严肃认真,对黄昆少年时期的成长,有过很大的影响。黄昆小学就读北师大附小、上海光华小学,中学在燕大附中、北京通县潞河中学度过。黄昆从小聪明好学,学习成绩优异,高中三年成绩始终是全班第一。1937年,黄昆考入燕京大学物理系,1941年毕业。在大学期间,他对世界上新兴的量子力学产生了痴迷的爱好,完成了“海森堡和薛定锷量子力学理论的等价性”论文,荣获学士学位。毕业后在昆明西南联合大学物理系任助教。1942年,黄昆考取西南联大理论物理研究生,导师为物理学家吴大猷。1944年,黄昆完成了题目为“日冕光谱线的激起”的论文,获北京大学硕士学位。毕业后,在昆明天文台任助理研究员。1944年8月,黄昆考取公费留英,在英国布里斯托大学读研究生,1947年获博士学位。在此期间,黄昆撰写了“稀固溶体的X光漫散射”等3篇论文。黄昆给出了这种漫散射系统理论,21年后得到证实,理论被国际科技界命名为“黄散射”,成为研究固体中杂质状态的重要依据。通过黄散射的研究可以得到溶质原子周围位移场的情况。1947年5月,黄昆到英国爱丁堡大学物理系,与当代物理学大师、诺贝尔奖获得者M

  • 【转帖】什么叫物理?

    这是一个十分基础的问题。翻开任何一本物理教科书,都不难找到这样的定义:物理学是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。但这只是对于物理这门科学在学术意义上的一种界定。而我们所面对的“物理”,它同时又是一门课程,于是就有必要从教育意义的层面上去进行一番再认识、再分析,以挖掘蕴含在其中的丰富内涵。 首先,物理是一门科学。 物理学是一门以实验为基础的自然科学,它是发展最成熟、高度定量化的精密科学,又是具有方法论性质、被人们公认为最重要的基础科学。物理学取得的成果极大地丰富了人们对物质世界的认识,有力地促进了人类文明的进步。正如国际纯粹物理和应用物理联合会第23届代表大会的决议《物理学对社会的重要性》指出的,物理学是一项国际事业,它对人类未来的进步起着关键性的作用:探索自然,驱动技术,改善生活以及培养人才。 上世纪初相对论和量子力学的建立,为物理学的飞速发展插上了双翅,取得了空前辉煌的成就,以致于人们将20世纪称誉为“物理学的世纪”。什么21世纪呢?有一种流行的说法:21世纪是生命科学的世纪。其实,这句话更确切的表述应该是:21世纪是物理科学全面介入生命科学的世纪。生命科学只有与物理相结合,才有可能取得更大的发展。 展望物理学的未来,充满着机遇与挑战。李政道先生在《物理的挑战》一文中,曾提出21世纪物理领域所面对的四大难题:为什么一些物理现象在理论上对称但实验结果不对称?为什么一半的基本粒子不能单独存在而且看不见?为什么全宇宙90%以上的物质是暗物质?为什么每个类星体的能量竟然是太阳能量的1015倍?这些问题极大地激励着人们不懈探索的勇气与热情。可以预见,一旦拨去这几朵笼罩在物理天空中的乌云,物理学将会展现出更加灿烂的前景。 其次,物理又是一种智能。 诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言:“如其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现,倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学,不仅仅在于它对客观世界的规律作出了深刻的揭示,还因为它在发展、成长的过程中,形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。正因为如此,使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶,文明的瑰宝。 大量事实表明,物理思想与方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学,乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过,自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物及医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学的背景;——这意味着他们从物理学中汲取了智能,转而在非物理领域里获得了成功。——反过来,却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。这就是物理智能的力量。难怪国外有专家十分尖锐地指出:没有物理修养的民族是愚蠢的民族! 当今,物理学的触角已经伸向众多领域,并取得了越来越大的成就,以至我们很难再用传统的眼光去界分什么是物理学了。1995年在我国厦门举行了第十九届国际统计物理学大会,会上交流论文的涉及面十分广泛,诸如植物的花序、DNA药物系统、交通的流量、文字的存储等等,光看这些篇目,似乎都不太象是物理。什么,究竟什么是物理呢?几年前,美国《今日物理》杂志,曾就此问题向读者广泛征求意见。最后,他们推崇的答案是:物理学家所做的就是物理学。这话乍听似觉偏颇,其实不无道理。因为在今天看来,物理学更多的是体现出一种智能,“代表着一套获取知识、组织和应用知识的有效步骤和方法,把这套方法用到什么问题上,这问题就变成了物理学。”(赵凯华语) 再次,物理还是一种文化。 从广义来说,文化指的是人类历史实践过程中创造的物质财富和精神财富的总和。它包括科学文化和人文文化。同样地,物理学家在长期科学实践中所创造的大量物质产品与精神产品,也就构成了物理文化。物理文化是科学文化的重要组成部分。 大家知道,物理学是以实验为基础的科学,它的基本研究方式就是实践,因而在客观性上表现为“真”;物理学创造的成果最终是为了造福于人类,它在目的性上体现出“善”;另外,物理学还在人的情感、意识等多方面反映了“美”。正因为物理学本身兼具真、善、美的三重属性,我们完全有理由说,物理不仅是一种文化,而且是一种高层次、高品位的文化。 物理学是求真的。物理最讲究实证,物理学家在科学研究活动中最基本的态度就是实事求是,坚守“实践是检验真理唯一标准”的原则。正如物理学家费曼所说:“不论你的想法有多美,不论你什么聪明,更不论你名气有多大,只要与实验不符便是错了,简简单单,这就是科学”。可以说,物理学的发展史,就是一部不断修正错误、不断逼近真理的“求真”史。 物理学是从善的。物理学致力于将人从自然中解放出来,从必然王国走向自由王国,帮助人们不断认识自己,促使人的生活趋于高尚。这是物理学的价值取向和终极目标,因而物理学的本质是从善的;另外,物理学家的行为也是从善的。爱因斯坦曾这样评价居里夫人和以她为代表的杰出物理学家:“第一流人物对时代和历史进程的意义,在其道德方面,也许比单纯的才智成就更大”。他们那种严谨求实的态度、献身科学的精神,热爱人民的情怀等等,对于后人无疑是一份尤为珍贵的人文财富。 物理学是至美的。德国物理学家海森伯说过:美是真理的光辉;罗马哲学家普洛丁又说过:善是美的本原。由此,物理学因真而美、因善而美就是十分自然的了。物理的美属于科学美,主要体现于简单、对称和统一;对称则统一,统一则简单,它们构成了物理学的基本美学准则。 翻开物理学的篇章,可以发现到处都跳动着美的音符,体现了人们对美的追求与创造。仅以统一性为例。当代物理学的发展,正朝着两个相反的研究方向延伸:最宏大的宇宙与最微小的粒子。令人感到惊讶的是,随着研究的深入,它们两者并非是分道扬镳、越走越远,反倒显示出不少殊途同归、相反相成的迹象。例如,粒子物理学的一些研究成果常被天体物理学家所借鉴,用来探寻宇宙早期演化的图象;(正由于此,粒子物理学在某种意义上也被称为“宇宙考古学”。) 反过来,宇宙物理学的研究也为粒子物理学家提供了丰实的信息与印证。于是,物理学中两个截然相反的分支,就这般奇妙地衔接在了一起——犹如一条怪蟒咬住了自己的尾巴。 又如,英国物理学家狭拉克首先发现,在自然界的某些物理量之间存在着下列引人注目的关系: 宇宙半径/电子半径≈1040,宇宙年龄/强衰变粒子寿命≈1040, 氢核与电子的电力/氢核与电子的引力≈1040,…… 在上述比数中,宇宙这个最大的系统,与基本粒子这个最小系统之间,竟然珠联璧合达到了如此完美的统一,让我们再次领略到了物理世界的美,一种动人心弦的壮丽的美。正是这许多美不胜收的事例,激发起人们对大自然由衷的赞叹与敬畏,难怪爱因斯坦会说:“宇宙间最不可理解的,就是宇宙是可以理解的”。 通过以上分析,我们对于物理有了一个较为全面的认识:它既是一门科学,又是一种智能,更是一种文化。作为一名物理教师,能对自己所任教的物理作一番全方位的审视与剖析,这是十分必要的。一方面可使我们看到,物理原来有着如此丰富的的内涵,从而会更自觉、有意识的去挖掘和开发它的育人功能,全面提升教学质量;另一方面又使我们看到,物理原来有着如此美好的禀性,从而会更加钟爱物理,更有激情地去从事物理教学。

  • 物理性基体效应

    整天听人说基体干扰,基质干扰这类的,可你真的追问什么是基体,恐怕没几个人能说明白。 特地找了找定义:待测元素以外的元素都是基体,注意基体是包括溶剂里的酸和水里面的元素的。基体干扰分两部分:物理性干扰和质谱干扰。后者通常导致假阳性,隶属于专属性内容,之前写过多篇文章,本文重点说的是物理性干扰。 物理性干扰的影响:信号的显著增强或抑制;精密度差,结果漂移;维护需求增大。 [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICPMS[/color][/url]去定量的前提是:运行线性与样品过程中维持一个统一的等离子环境。但是ICP环境肯定受基体的影响而发生一些改变,电离能越高的元素,越容易受到影响。而改变ICP环境的常见两种情况就是高盐与高碳基体。 高C基体往往会增强高电离能元素的信号,主要原因是:雾化效应,液滴大小,等离子的能量分别变化。高盐基体则是起到了相反的作用,原因主要是:雾化效应,电离抑制,空间电荷效应。一般来说,As,Hg,Cd,Se比容易受到影响,但是每个基体的影响都有所差异,并非是教条的规律,一切从实际出发,具体问题基体分析才是王道。 雾化效应:发生在雾化气与蠕动泵部分,相关的样品粘度,吸取速率,雾化效率,液滴形成,以及蒸发速率这些因素都会影响产生气溶胶的数量与质量。这里我们要记住的一个重点:酸浓度高的溶液表面张力与粘度要低一些,形成的液滴比较大一些。虽然不是所有元素都有简单的大小关系,但我们一般会保持线性酸度与样品溶液一致来避免酸度带来的基体干扰。 电离效应:简单说就是容易电离的基体元素把ICP能量都抢走了,造成了高电离能元素的信号抑制。当然低电离能基体元素如果浓度过高,他们也会存在抑制,元素电离度必然会随着浓度增大而减小。千万不要认为进去ICP就能电离,也不要只是记住了理想整态下元素的电离度。 空间电荷效应:高浓度的基体元素使其他元素传输效率下降。特别是在高浓度重质量数元素下,轻质量元素的这种效应更为明显。 再说个概念:总溶解固体含量TDS,它是指溶解的技术和盐的含量,一般不超过0.2%。这也是我们一般称固体药品100mg到50ml去做前处理的原因。 实际上很多样品,就是需要高基体进样。我们一般有几个对策: 1.基体匹配与标准加入法。这种方法是让线性去接近样品基体甚至与样品基体一致。效果不错但有点小麻烦。 2. 稀释与消解。如果限度足够大的话,就能保证足够的稀释倍数,再严重的基体干扰都会被消除。当然,缺点也正是很多时候并不能稀释那么多倍数。消解可以降低样品的粘度,将有机物分解或部分分解成为小分子,是要给予充分重视的环节。 3. 内标校正。除了标准加入法之外,其实没有一种方法可以真的让基体效应消除。内标校正的含义是:既然基体效应难以消除,那我就找一个与待测元素行为相似的内标去尽可能的消除基体干扰的影响。这种方法是最普遍,最重要的方法。 当然,有很多特殊的例子,比如说某些基体会选择性得络和某些元素。除了以上三种对策,可能还要去考虑进样的细节处理问题,并且调节一些仪器参数配合解决。

  • 【分享】黄昆先生《固体物理学》导读

    1。晶体结构中,常见的考题是正格子和倒格子之间的相互关系, 布里渊区的特点及边界方程,原胞和晶胞的区别,晶面指数和晶向指数, 面间距的计算,比如面心立方的倒格子是体心立方,算 晶体结构中a/c,求米勒指数,以及表面驰豫和重构等等, 拔高一点的话,可以考二维或三维的对称性操作,叫你写出点群, 空间群甚至磁群。也可以考原子形状因子和几何结构因子。 要特别注意x射线衍射得到的是倒空间中的照片。 再拔高一点,可以考你准长程序的作用范围。让你求 径向分布函数,回答测量非晶的实验方法,以及准晶 和非晶的问题(penrose堆砌等,一般是定性的问答题) 2。固体的结合是主要做化学键和弱的非键电磁相互作用 (注意不是弱相互作用!!)的计算,注意马德隆能的计算 和晶体结构中计算次序的画法,然后要牢记born-mayer势 和lenard-johns势等。并用它来计算一些物理量如分子间的 平衡位置,分子间力和弹性模量甚至摩擦力等,并不容易。 3。晶格动力学和晶格热力学是晶格理论的核心和灵魂。 求解一维单原子链最简单。一般考试时会让我们算质量不一样, 或弹性系数不一样,或两者都不一样的一维双原子链,还会要 我们回答声学波和光学波的特点,并让我们做色散关系的图的。 拔高一点的话,可以出带电荷的一维双原子链,以及二三维 和多原子链的情形,不过考的可能性不是太大,如果两节课 算不完的话。 双原子链可以退化为单原子链,这个很基本,几乎必考。 晶格振动谱有一本专著,就叫《晶格振动光谱学》,高教出的。 声子的正过程和倒逆过程是德文,这个记不住就对不住观众了, 一般会问他们之间的差别,那个过程对热导没有贡献。 计算晶体热容时,重点掌握debye模型和einstein模型,后者 最基本,前者考试考得最多。用德拜模型算态密度,零点能, 比热,声速以及其高低温极限是必考内容,注意死背debye积分 (由Reman积分和Zeta积分构成),一定要记得结果。 热膨胀是非线性作用的后果,会计算格林爱森常数。 4。晶体中的缺陷理论也很重要。 缺陷的分类,0,1,2维缺陷的实例; 小角晶界与刃位错,晶体生长与螺位错 之间的关系需要熟练掌握。可能还要掌握 伯格斯矢量,伯格斯定理和位错, 位错线的画法。这都是很基本的内容。 一般认为,扩散的主导因素是填隙原子。 扩散的分类和扩散方程的求解,可能会结合 点缺陷的寿命来出题。 有时也可能考考色心,主要是F心,画图或问答题。 以上讲的是晶格理论。一般认为 固体物理可以分为晶格理论(含理想晶格理论, 晶格结构,晶格动力学,晶格热力学以及 实际晶格理论),电子理论(能带理论及在此基础上的 对磁场电场中电子运动的半经典解释以及金属中的自由电子气 含经典电子气和量子电子气和功函数,接触电势等), 晶格与电子的相互作用(输运理论)和固体物理分论 (半导体物理,磁学物理,超导物理,非线性光学等,注意金属物理不是 一个分支,而是最初的材料物理,凝聚态物理或固体物理,晶体理论的别名) 以上四大部分就构成了固体物理的骨架。 5。bloch定理的证明和一维,二维,三维电子气的态密度是最基本的, 注意不要弄混电子和声子的态密度。一般主要考紧束缚近似 和近自由电子近似。注意会看简约区,扩展区和周期区的图象, 会用这两种近似计算能带宽度,电子的有效质量和准经典运动, 恒场下电子所受的力及电子运动速度等。会用简并微扰算近自由电子近似 近似下的能隙,以及费米球的半径,费米球的表面在哪一个布里渊区。 6。导体,半导体和绝缘体的能带论解释必考,要是能结合威尔逊绝缘体相变 的成因适当发挥(适当!绝对不要让老师以为你不懂装懂!!)估计会更好。 泡利顺磁性和朗道抗磁性必考。朗道能级可能会考,电导率和磁化率的 德哈斯-范阿尔芬效应一般不会考解析解,只会定性问问简答题。 7。会计算晶格热容和电子热容,有时还会要我们求出它们相等时的温度。 功函数和热电子发射这一节,要求会推导理查逊-杜师曼公式。 会做驰豫时间近似,会推导波尔兹曼方程,注意电导率的推导必考!!! 知道晶格散射,热振动和晶格中的缺陷对电阻的贡献, 了解波尔兹曼方程的局限性和久保公式。着重了解电子定域化时的 莫特转变,安德森转变和派瑞斯转变。 8。后面的7,8,9,10,11章每一章都是一个学科,与1966年版相比, 还删去了固体的介电性质的一章,电介质物理其实也很重要。 可能会考Lst关系,讨论介电函数的变化。 可能会考半导体的二极管,三机关和场效应管的工作原理, 并计算不同半导体的载流子浓度。 可能会考海森堡模型和巡游电子模型的问答题,不大会求解析解。 可能会考超导体的热力学性质和电磁性质,超导相变的分类, bcs理论以及约瑟夫森效应和伦敦穿透深度的半定量解释。 固体物理的先导课通常包括热力学和统计物理学,简化版称为热统 化学系的高执棣, 郭国霖编著统计热力学导论,张翊凤的化学热力学例题习题; 以及物理系的王竹溪,龚昌德,汪志诚,熊吟涛,张启仁,电子系的薛增泉等 都有自己写的我特别瞻仰的好讲义,教材。国外有kittle的热学, 据说,kersen Huang的统计力学是为Caltech化学系的同学们量身定做的?! 我觉得讲得好难啊!当然landau照例也有他自己编的统计力学,否则就不叫landau了。 除阎守胜老师写过固体物理外,清华顾秉林,复旦方俊鑫,陆栋,蒋平,都有自己的 固体物理教材,山东大学王矜奉老师的固体物理教程及思考题集解答详细,应试最好。 此外老前辈程开甲先生,谢希德先生也都有自己的固体物理教材。 国外,charles Kittle的 Introduction to solid state physics,据说 已经出到第八版了,畅销半个世纪。此外Manchester物理学教程中间的hall的solid sta te physics也是本老教材。 固体物理的后续课通常包括量子统计物理学,例如patharia的, 固体理论,例如李正中和callway的,以及各分支学科的 如半导体物理学,电介质物理,磁学物理,超导物理,表面物理, 介观物理,低温物理,激光物理,非线性光学等, 键入关键词,可以在网上搜出一大批教材,不一一列举了。

  • 固体物理导论

    固体物理导论[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=15800]固体物理导论[/url]

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