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物理电子学毕业论文

发布时间:2024-07-01 08:23:31

物理电子学毕业论文

现在哪还有人搞研究啊,都把大学当技校上。先做几篇会议顺便把毕业论文搞定,然后狂接项目、找实习。科研就是扯淡,能混就混,弄钱才是王道,钱途就是前途啊。找工作一定要做管理不要做技术,做技术最没钱途。华为有个副总就是物理电子毕业的,每年年终奖都在六位数以上,另外还有股份的分红。所以一切都要以钱为中心,别人的建议都是参考自己想办法弄钱才是王道!!!!!!

电子信息科学与技术 本专业培养具备电子信息科学与技术的基本理论和基本知识,受到严格的科学实验训练和科学研究初步训练,能在电子信息科学与技术、计算机科学与技术及相关领域和行政部门从事科学研究、教学、科技开发、产品设计、生产技术管理工作的电子信息科学与技术高级专门人才。

业务培养要求:本专业学生主要学习电子信息科学与技术的基本理论和技术,受到科学实验与科学思维的训练,具有本学科及跨学科的应用研究与技术开发的基本能力。

毕业生应获得以下几方面的知识和能力:

1.掌握数学、物理等方面的基本理论和基本知识;

2.掌握电子信息科学与技术、计算机科学与技术等方面的基本理论、基本知识和基本技能与 方法;

3.了解相近专业的一般原理和知识;

4.熟悉国家电子信息产业政策及国内外有关知识产权的法律法规;

5.了解电子信息科学与技术的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及电子信息产业发展状况;

6.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的技术设计,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力。

主干学科:电子科学与技术、计算机科学与技术

主要课程:电路分析原理、电磁理论,天线原理,电子线路、数字电路、算法与数据结构、计算机基础等

主要实践性教学环节:包括生产实习、毕业论文等,一般安排10周~20周。

主要专业实验:物理实验、电子线路实验、数字电路实验、微波,电磁波实验等

修业年限:四年

授予学位:理学学士

相近专业:微电子学、光信息科学与技术、电子信息工程

最佳读研专业:无线电物理,电磁场与电磁波

电子科学与技术一级学科下设四个二级学科,分别是物理电子学,电磁场与微波技术,电路与系统,微电子与固体电子学

国家重点学科分布如下:

电子科大:物理电子学,电磁场与微波技术,电路与系统,微电子与固体电子学

西电:电磁场与微波技术,电路与系统,微电子与固体电子学

清华:电路与系统,微电子与固体电子学,物理电子学

北大:物理电子学,微电子与固体电子学

复旦:电路与系统,微电子学与固体电子学

北邮:电磁场与微波技术,电路与系统

东南:电磁场与微波技术

上海交大:电磁场与微波技术

西安交大:微电子与固体电子学

华中科大:物理电子学

北京理工大学:物理电子学

南京大学:微电子与固体电子学

吉林大学:微电子与固体电子学

哈工大:物理电子学

西北工大:电路与系统

通信与信息工程 一级学科下设两个二级学科,分别是 通信与信息系统,信息与信号处理

清华大学 通信与信息系统(全国第一),信息与信号处理 (全国第一)

西安电子科技大学 通信与信息系统(全国第二),信息与信号处理(全国第二)

北京邮电大学 通信与信息系统,信息与信号处理

东南大学 通信与信息系统,信息与信号处理

电子科技大学 通信与信息系统,信息与信号处理

北京交通大学 通信与信息系统,信息与信号处理

北京大学 通信与信息系统

浙江大学 通信与信息系统

中科大 通信与信息系统

华南理工 通信与信息系统

哈工大 通信与信息系统

北京理工大学 通信与信息系统

上海交通大学 通信与信息系统

电子与通信重点学科分布:

电子科大 6

清华 5

西电 5

北邮 4

北大 3

东南 3

北理工 3

上交 2

哈工大 2

复旦 2

北京交大 2

华南理工,华中科大,西安交大,中科大,浙大,西北工大,南京大学,吉林大学各一个

设在高校的通信领域国家重点实验室(不包括光学及光电,薄膜,电路,器件)分布如下:

清华大学 1 微波与数字通信技术实验室

西电 1 综合业务网理论及关键技术实验室

北京邮电大学 1 程控交换技术与通信网实验室

东南大学 1 移动通信实验室

北大&上交 1 区域光纤通信与相干光纤通信实

作为一个东大人,我告诉你东大题目很难,所以压力大,你首先要在数学英语上占到优势,再主攻专业

电子科学与技术、 物理电子学、 电路与系统 微电子学与固体电子学 电磁场与微波技术、电磁兼容与电磁环境、 信息与通信工程、 通信与信息系统、 信号与信息处理、 信息网络、 集成电路设计、 遥感传输与处理、 航空与卫星导航技术、控制科学与工程、 控制理论与控制、、 检测技术与自动化装置、 系统工程、 模式识别与智能系统、导航、制导与控制。祝你成功

中学物理杂志电子版

1、物理教师

主办:苏州大学

出版周期:月刊

出版地:江苏省苏州市

语种:中文

ISSN:1002-042X

2、中学物理

主办:哈尔滨师范大学

出版周期:半月刊

出版地:黑龙江省哈尔滨市

语种:中文

ISSN:1008-4134

3、物理教学

主办:中国物理学会

出版周期:月刊

出版地:上海市

语种:中文

ISSN:1002-0748

4、湖南中学物理

主办:湖南师范大学;湖南省物理学会

出版周期:月刊

出版地:湖南省长沙市

语种:中文

ISSN:1673-1875

5、中学物理教学参考

主办:陕西师范大学

出版周期:半月刊

出版地:陕西省西安市

语种:中文

ISSN:1002-218X

参考资料来源:百度百科-物理教师

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中学物理核心期刊

1.物理教师

《物理教师》是由苏州大学主办,北大核心期刊、综合影响因子。物理教师面向中学物理教学与研究,竭诚为广大物理教师服务,为中学物理教学服务。

2.中学物理

《中学物理》是广大作者、读者教学感想、科研信息交流的平台,办刊30年来,为全国中学物理教学、科研提供了有益的指导,为促进中学物理教学改革作出了巨大贡献。读者对象是中学物理教师、物理爱好者。 《中学物理...

3.物理教学

提高中学物理教师素质和物理教学质量。读者对象:中学物理教师、兼顾大学普通物理教师、大专院校物理专业学生及其他物理学爱好者。内容涵盖:物理学科的新发展、我国中学物理教材、教学探讨和研究成果、实验教学经...

《中学物理-高中版》2020-1期封面 杂志名称 :中学物理-高中版 出刊类型: 月刊 期数: 12 国际刊号 :ISSN1008-4134 国内刊号: CN23-1189/O4 语种: 中文 适读人群: 中学物理教师、教科研人员 类别: 校园学习 更多优秀杂志,请关注【越读党订阅】

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毕业论文物流管理电子商务

物流管理毕业论文选题方向如下:

一、参考选题如下:

1、集成化智能物流管理实验室建设研究2、现代物流管理中的信息网络化及其实施对策3、高职物流管理专业人才培养模式实践研究4、基于现代学徒制的物流管理专业实践教学体系的思考5、以学生就业为导向的中职物流管理教学探讨6、关于物流管理人才队伍建设的思考7、连锁零售企业物流管理与业务流程再造8、高职院校物流管理专业实践教学模式的思考与探索9、物流技术发展对物流管理的影响分析10、物流管理专业人才培养国际化路径探索11、物流管理专业人才培育对接区域经济岗位问题研究12、高职物流管理专业建设存在的问题及对策13、互联网时代电子商务与物流管理模式的优化14、大数据背景下企业物流管理分析15、提升高职物流管理专业毕业设计质量对策研究16、成品油物流管理对销售企业实力提升的分析17、浅析高职物流管理专业实践教学18、现代学徒制物流管理的研究19、板式家具生产物流管理研究20、河南民办高校物流管理人才培养模式改革研究21、研究海外冶金项目采购与物流管理22、浅析基于区域经济发展的交通运输物流管理途径23、低碳经济背景下的绿色物流管理策略24、电子商务环境下的物流管理创新研究25、企业采购与物流管理关系探讨26、电子商务环境下的物流管理创新探讨27、基于"互联网+"的中小企业物流管理模式研究28、基于SSM框架的物流管理系统的设计实现29、基于SSH技术的物流管理系统的设计与实现30、试析物联网在物流管理中的应用31、电子商务环境下物流管理的优化对策简析32、地方本科高校应用型物流管理人才培养模式创新研究33、VR技术在物流管理专业实践教学中的应用研究34、新时代高职物流管理专业教师培养探索研究35、汽车零部件物流管理及相关技术分析36、带领物流管理专业学生学习差分方程的一点经验37、物流管理专业转段教学衔接实践探索38、普通高校物流管理本科教学问题对策分析39、电子废物拆解企业物流管理探究40、技能大赛背景下物流管理专业课程教学研究41、企业物流管理信息化存在的问题及对策分析42、信息化背景下的物流管理课程教学模式研究43、基于GIS的武汉市物流管理系统44、职业院校物流管理职业技能竞赛方案开发与设计研究45、基于电子商务背景下物流管理的创新分析46、电子商务环境下的物流管理创新研究47、基于工学结合的高职物流管理专业课程体系研究48、物联网技术在可视化与智能化物流管理中的应用49、翻转课堂模式在物流管理课程教学中的应用研究50、基于物流技能大赛的创新创业物流管理人才培养方案研究

二、物流管理专业介绍:

物流管理是指在社会再生产过程中,根据物质资料实体流动的规律,应用管理的基本原理和科学方法,对物流活动进行计划、组织、指挥、协调、控制和监督,使各项物流活动实现最佳的协调与配合,以降低物流成本,提高物流效率和经济效益。

1、 [电子商务]中小企业电子商务物流模式探讨 摘 要电子商务环境下,中小企业如何选择适合自身发展的物流模式,以进一步提高中小企业的竞争力,已经越来越重要了。本文从分析电子商务环境下我国中小企业物流的现状出发,提出了中小企业物流模式选择的建议... 类别:毕业论文 大小:50 KB 日期:2008-11-24 2、 [电子商务]广州物流体系的建设战略研究 摘要在21世纪的今天,物流对经济的发展显得越来越重要。广州自古就是中国对外通商的口岸,在中国经济腾飞的今天,广州自然扮演着一个很重要的角色。在世界经济一体化和国内各个经济区域相互融合这样的一个环境下,... 类别:毕业论文 大小:189 KB 日期:2008-11-11 3、 [电子商务]探析B2C物流管理 2007-09-10 16:54 36,352 中期检查表.doc2007-09-10 16:54 46,592 完成情况登记卡... 类别:毕业论文 大小:94 KB 日期:2008-11-06 4、 [电子商务]电子商务环境下中小企业物流配送问题研究 摘 要21世纪是电子商务的时代,在知识经济条件下,电子商务呈现出强劲的发展势头,而中小企业在发展电子商务中,物流配送起着极其重要的作用。本文研究了电子商务环境下,中小企业在物流配送方面所面临的问题... 类别:毕业论文 大小:177 KB 日期:2008-10-10 5、 [电子商务]浅析电子商务环境下第三方物流的发展 开题报告+论文摘 要在过去的五年里,电子商务和第三方物流的发展都相当迅速。电子商务的最终实现需要强大的现代物流作为后盾,第三方物流由于具有专业化等多种优点,被认为是最适合电子商务模式的现代物流形式... 类别:毕业论文 大小:66 KB 日期:2008-10-07 6、 [电子商务]电子商务环境下的第四方物流探析 摘 要随着以信息技术为核心的电子商务技术的兴起,电子商务技术渗透到了物流管理的方方面面,电子商务对物流管理的作用不再仅仅表现为技术革新,而是表现为一种环境变革。由此,标志着物流管理进入新的物流管... 类别:毕业论文 大小:28 KB 日期:2008-10-05 7、 [物流管理]电子商务下的物流配送 内容提要:物流与电子商务本应是相辅相成的关系,但目前我国物流业存在着观念和体制滞后、资源整合效率低下、网络和信息技术水平较低、与电子商务脱节等问题,成为电子商务发展的瓶颈。在中国需要解决的瓶颈有很多,... 类别:毕业论文 大小:16 KB 日期:2008-07-03

粒子物理学毕业论文

能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变。能量守恒定律如今被人们普遍认同,但是并没有严格证明。 (1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应:物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。 (2)不同形式的能量之间可以相互转化:“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化,且是通过做功来完成的这一转化过程。 (3)某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等。 能量守恒的具体表达形式 保守力学系统:在只有保守力做功的情况下,系统能量表现为机械能(动能和位能),能量守恒具体表达为机械能守恒定律。 热力学系统:能量表达为内能,热量和功,能量守恒的表达形式是热力学第一定律。 相对论性力学:在相对论里,质量和能量可以相互转变。计及质量改变带来能量变化,能量守恒定律依然成立。历史上也称这种情况下的能量守恒定律为质能守恒定律。 总的流进系统的能量必等于总的从系统中流出的能量加上系统内部能量的变化,能量能够转换,从一种形态转变成另一种形态。 系统中储存能量的增加等于进入系统的能量减去离开系统的能量[编辑本段]能量守恒定律的重要意义 能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物,大到宇宙天体。小到原子核内部,只要有能量转化,就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术,这一规律都发挥着重要的作用。人类对各种能量,如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用,都是通过能量转化来实现的。能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。 对称:如果一个操作能使系统从一个状态变换到另一个与之等价(不可区分)的状态,即系统的状态在此操作下保持不变,则该体系对这一操作对称。 上面这个定义是严格的,简单举例来帮助一下理解。比如,你的影象是一个系统,对你做一个镜象操作,也就是让你照镜子,你会发现什么呢?镜子中的你的影象和你自己的影象是不可区分的,也就是说,你的影象对于镜象操作是对称的。 另一个等价的定义:如果对观察者做一操作,观察者在进行操作前后观察同一系统,如果两次观察系统状态完全相同,则则该体系对这一操作对称。 操作可以有很多形式。比如平移,转动等等。一个无限大的平面,具有任意距离平移对称性。意思是,你让平面沿任意方向移动任意距离,会发现平面和过去的平面没有任何不同,平面对于任意距离移动这个操作具有对称性。同样的,如果你观察一个平面,然后你沿任意方向走任意距离,看到的平面和刚才没有不同,则平面对任意距离移动这个操作具有对称性。一个正方形,对绕中心旋转90度的操作具有对称性。 对称性往往与物理学的美联系起来,对于物理学来说,对称意味着美丽。而欣赏不同层次的美丽需要不同的审美能力。 上面这种对称是很具体的对称,并不是物理学上最关心的对称。这种美也是有限的,比如圆与方的美,是大众可以感觉到的。 物理学上关心的对称是物理规律的对称性。也就是说,看看在什么样的操作下,物理规律保持不变。我们熟知的物理规律的对称性有 物理规律的空间平易对称性:在北京的物理规律和在上海的物理规律是一样的。 物理规律的时间平易对称性:古代的物理规律和现代的是一样的。 物理规律的旋转对称性:你歪着头做实验和正着头做实验会得到相同的物理规律。 对物理规律的操作不仅仅是简单的这些。还有参考系的变换。 比如,我们一开始相对于地球静止来看这个世界的物理规律是一个样子,过一会,我们开始运动,比如是匀速直线运动,又来看这个世界的物理规律,是否还一样呢?爱因斯坦当年就思考这个问题,他坚信对称是基本的,普遍的,因此,他提出,在惯性参考系变换操作下,物理规律保持不变,这个就是狭义相对性原理,后来爱因斯坦又进一步推广为:在任意参考系变换操作下,物理规律保持不变,这个就是广义相对性原理。 现在问题出来了,爱因斯坦是坚信对称性原理是普遍和基本的,但是当时的麦克斯维方程在参考系变换时是变的。也就是说,电动力学的物理规律在不同参考系的人看来是不一样的。两个相对静止的电子,放在那里,如果你相对于它们静止,你看不到磁场,但是如果你相对于他们运动,就看到了磁场。 在电动力学理论与对称性原理遇到冲突的时候,爱因斯坦毫不犹豫的指出,是电动力学理论有问题,麦克斯维方程不满足相对性原理说明麦克斯维方程不是真实的物理规律,要改进,要寻找满足对称性的物理规律。那样的规律才是真的,才是美的。后来,爱因斯坦终于找到了,于是发表了著名的《论运动物体的电动力学》这一跨时代的论文,就是在这篇论文里,提出了狭义相对论,展示了他对于物理学的精湛的审美能力。改进后的麦克斯维方程对罗伦滋变换是协变的,在不同惯性参考系的观察者将看到同样的物理描述。

1976年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州斯坦福直线加速器中心的里克特(Burton Richter,1931—)和美国马萨诸塞州坎伯利基麻省理工学院的丁肇中(,1936—),以表彰他们在发现一种新型的重的基本粒子中所作的先驱性工作。粒子物理学的发端可以从1932年正电子的发现说起,到了50年代,陆续发现了反质子、π介子、反Λ粒子等等三十多种新粒子,其中稳定的有七种。寿命大多长于10-16秒。后来又发现了许多寿命更短的粒子,这些粒子也叫做强子共振态,是通过强相互作用衰变的。盖尔曼的夸克模型理论,解释了这些强子共振态,其预言的Ω-粒子又被实验证实。这时粒子物理学似乎已经达到了顶峰,没有什么事情可做了。然而,正是在这一短暂的沉静时期,1974年同时有两个实验小组,宣布发现了一种寿命特别长,质量特别大的粒子。这项发现的宣布,打破了沉闷的空气,使物理学家大为惊讶,推动粒子物理学迈向新的台阶。这项新的发现就是由里克特领导的SLAC-LBL合作组所发现的ψ粒子和由丁肇中领导的MIT小组所发现的J粒子。人们统称之为J/ψ粒子。SLAC是斯坦福直线加速器中心的简称,LBL是劳伦斯伯克利实验室的简称。两家共同组成一个合作组,为SLAC正负电子对撞机(SPEAR)配制了一台取名为MarkI的磁探测器,目的是探测4GeV的正负电子束对撞后生成的新粒子,探测范围可从直到。这是当时能量最高的电子对撞机。1974年初,里克特小组发现在处截面比反常,比邻近约高30%,当时并未引起注意。同年10月,又发现在处有一反常。后来还陆续有高出3~5倍的截面。这促使他们下决心把机器调回到附近进行精确测量,11月9日终于取得了在处存在狭共振的确切证据,并命名为ψ粒子。接着,又在处发现了ψ粒子的姐妹态,ψ'粒子。里克特1931年3月22日出生于纽约。1948年进入麻省理工学院,大三时曾参加正电子素实验,开始接触到电子-正电子系统。大学的毕业论文题为“氢的二次塞曼效应”,成绩优异。研究生期间,里克特测量了水银同位素位移及其超精细结构。他在工作中要用到回旋加速器,让短寿命的Hg197同位素和氚核束轰击金。因此更加激发了对核物理和粒子物理以及所使用的加速器的兴趣。他的博士论文题目是“由氢光生π介子”。然后他在斯坦福高能物理实验室找到工作。他在这里和同事们合作,建造了一台碰撞束机器,并于1965年开始实验,结果使量子电动力学的适用性延展至小于10~11cm。在这之前,里克特就在考虑高能电子-正电子碰撞束机器能用来做些什么。他特别想研究强相互作用粒子的结构。1963年里克特来到SLAC,在SLAC主任潘诺夫斯基的鼓励下,里克特组织了一个小组制定高能电子-正电子机器的最后设计。1964年完成了初步设计,1965年向美国原子能委员会提交了一份经费申请报告,当然这只是申请经费的漫长过程的第一步,以后还为之作过多次奋斗,直到1970年才得到经费。在这期间,他和小组成员又做了其它实验,设计并制造了大型磁谱仪的整套装置的一部分,并利用它进行了一系列π介子和K介子的光生实验。里克特为了以后制作存储环作准备,下了很大力气以求保住已经成立的小组。有了经费之后,工程立即上马,着手制作大型磁探测器。1973年开始做实验,终于得到了满意的成果。如果说里克特和他的小组是以他们的执著追求精神取得了引人注目的成绩,那么,丁肇中和他的小组更是以其严谨踏实、一丝不苟的作风得到了科学上的回报。丁肇中是华裔美籍科学家,1936年1月27日出生于美国密执安州安亚柏市,父亲丁观海是工程学教授,母亲王隽英是心理学教授,他们在访美期间,生下了丁肇中,于是丁肇中从小就成了美国公民。出生后两个月,与母亲一起回到中国。由于战争的原因,直到十二岁才受到传统的教育。1956年丁肇中得奖学金入美国密执安大学,三年后获得了数学和物理学位,1962年获得物理博士学位。关于丁肇中的经历,请读他的自述:“当我20岁时,我决定到美国去接受较好的教育,我父母的朋友、密执安大学工程学院的院长.布朗,告诉我父母他很欢迎我去那儿,并到他家住宿。当时我只懂一点儿英语,而且对在美国的生活费用毫不了解,在中国,我通过看书了解到美国许多学生是通过自己劳动挣钱进入大学的,于是,我对父母说我也要这么做。1956年9月6日,我到达了美国底特律机场,身边带了100美元,当时好像已很富裕了。我感到有些害怕,因我不认识任何人,而且通信也很困难。”“由于我是靠得奖学金入学的,故我不得不努力学习以继续取得奖学金。我在三年内使自己在密执安大学获得了数学和物理学位,在1962年,在琼斯和泊尔博士指导下获得物理学博士学位。”“我作为一个福特基金会的研究员到了欧洲核子研究中心(CERN)。在那儿我很荣幸能跟柯可尼教授一起搞质子同步加速器,从他那儿学到许多物理知识。他能以简单的方法对待一个复杂的问题,做实验相当仔细,这些都给我留下了深刻的印象。”“1965年春天,我回到美国,在哥伦比亚大学任教。在那些年月里,哥伦比亚大学的物理系是一个很有刺激性的地方,我有机会观察到如:莱德曼、李政道、拉比、施瓦茨、斯坦博格、吴健雄以及其他教授的工作。他们在物理学上都具有各自的风格和相当突出的鉴别力。我在哥伦比亚短暂的几年,收益很大。”“在我到达哥伦比亚大学的第二年,在坎伯利基电子加速器上进行一项由光子同核靶碰撞产生电子正电子对的实验。看来好像有点违反量子电动力学。于是我仔细地研究了该项实验,决定重做一次。我与搞西德电子同步加速器的韦伯教授和杰茨凯商量是否可在汉堡进行正负电子对产生的实验。他们都很热情地鼓励我马上就开始实验,1966年3月,我离开了哥伦比亚大学到汉堡去进行这个实验。自那时起,我以全部精力投入到电子对及μ介子对物理、研究量子电动力学和类光粒子的产生和衰变、寻找能衰变成电子对或μ介子对的新粒子。这类实验的特点是需要高强度入射通量,需要绝对排除大量不需要的背景条件,同时又需要质量分辨率高的探测器。”“为了寻找较大质量的新粒子,我于1972年带了实验小组回到了美国,在布鲁克海文国立实验室进行实验。1974年秋,我们发现了一种新的、完全出乎意料的重粒子——J粒子的证据。自那以后,找到了整族新粒子。”关于电子-正电子实验的缘起,丁肇中在领诺贝尔奖的演说词中作了如下说明:“1957年夏天,我是纽约暑期班的学生,偶然得到了赫兹堡的经典著作《原子光谱和原子结构》(1937年),从书中我第一次了解到光量子的概念和它在原子物理学中的作用,大学毕业前夕,我收到父亲送给我的圣诞礼物:阿希耶泽和贝律茨基合著的《量子电动力学》(1957年)一书的英译本。在密执安大学学习期间,我仔细读了这本书,并自己推导了书中的某些公式,后来我在哥伦比亚大学任教的年代,很有兴趣地读了特雷尔1958年的一篇论文。他指出用高能电子加速器在短距离上对量子电动力学(QED)所做的各种检验的含义。对于怎样把某一类费因曼图从3μ介子的μ介子产生中分离出来,我同布洛茨基合作进行了理论计算。”为此丁肇中和布洛茨基联名于1966年发表了一篇论文。1965年10月,丁肇中受德国汉堡德意志电子同步加速器研究中心(DESY)主任詹希克的邀请,做了e+e-对产生的第一个实验。他和他的小组使用的探测器具有如下特性:1.能利用负载循环2%~3%的10-11/s的入射光子流;2.接受度很大,不被磁铁的边缘或屏蔽物所限制,仅受闪烁计数器决定;3.所有的计数器并不直接面对靶体;4.为了排除强子对,切连科夫计数器为磁铁所分隔,使π介子与第一对计数器中的气体辐射源相互作用而放出的电子被磁铁排除,不进入第二对计数器。从第二对计数器放出的低能电子则被簇射计数器排除。这个实验的结果表示出量子电动力学正确地描述了粒子对产生过程直到10-14cm。然后,丁肇中小组转动谱仪的磁铁,使最大的粒子对质量接受区的中心在750MeV附近,他们观察到e+e-对的数量有很大的上升,明显地破坏QED。这种对QED的偏离,事实上是由强作用对e+e-产生的贡献增加而引起的。这时入射的光子产生重的类光粒子ρ介子,它再衰变为e+e-。它的衰变几率为α2的量级,为了证明情况确实是这样,他们做了另外一个实验,增加e+e-的张角,发现与QED的偏离更大。这是可以预计到的,因为当增加e+e-的张角时,QED过程比强作用过程减少得更快。约为5MeV,因此丁肇中小组研制了一个质量分辨率约为5MeV的探测器。丁肇中小组的成员们面对的是极其单调的测量工作,可是这不是一般的测量,请继续听丁肇中教授的回忆:“在有些测量中,事件率低,特别在研究大于ρ和ω介子质量范围的e+e-质谱的实验里,当加速器全负载时,e+e-对的产额约为每天一个事件。这就是说,整个实验室大约有半年光景一直专门只做这个实验,每天一个事件的事件率还意味着,往往2、3天没有事件,而在另外的日子里我们却得到2、3个事件。正是在这个实验的过程中,我们形成了每30分钟把全部电压检查一遍和每24小时通过测量QED产额来校准一次谱仪的传统。为了确保探测器工作稳定,我们还建立了物理学家跟班的惯例,甚至当加速器关机维修时也跟班,我们还从不切断电源。这样做的最终效果是,我们的计数室多年来有着与实验室的其它部分不同的基础体制。”“我们经过多年的工作后,学会了怎样操纵具有负载循环2%~3%,每秒约1011γ的高强度粒子束。同时采用具有大的质量接受度和好的质量分辨率△M≈5MeV的探测器,它能以>>108的倍数将ππ从e+e-中辨别出来。”“我们现在可以提出一个简单的问题:有多少重光子存在?它们的性质怎样?对我来说,不能想像只有三种重光子,而且它们的质量都是1GeV左右,为了解答这些问题,我同小组成员反复讨论了怎样进行实验。最后我决定1971年在布洛克海文国立实验室的30GeV质子加速器上首先做一个大型实验,把探测质量提高到5GeV,探测重光子的e+e-衰变来寻找更多的重光子。”在诺贝尔奖演说词中,丁肇中这样形容准备阶段的工作:“在建造我们的谱仪过程,及整个实验过程中,我受到很多的批评。问题在于为了达到良好的分辨率,必须要造一个非常昂贵的谱仪。一位有名望的物理学家批评说:这种谱仪只适用于寻找窄共振——但并不存在窄共振。尽管这样,我还是决定按我们原来的设计创造,因为我一般不太相信理论论证。”“1974年4月我们完成了实验的布置工作,并开始引入强大的质子束流到实验区。我们立刻发现,我们计数室里的辐射强度达每小时伦琴。这就是说,我们的物理学家24小时内将要受到最大允许的辐射年剂量。我们花了二、三个星期艰苦地寻找原因,大家为能否继续进行这项实验而担忧。”“一天,自1966年以来一直同我共事的贝克尔博士带着盖革计数器在踱步时,突然发现,辐射的大部分来自屏蔽区的一个特定的地方。经过仔细研究后,发现即使我们已经用了10000吨混凝土屏蔽块,但最重要的区域——束流制动器的顶部——却仍然根本没有被屏蔽!经此纠正之后,辐射强度降到了一个安全值,这样我们就可以进行实验了。“从4月到8月,我们做了例行的调节工作,探测器工作性能符合设计要求。我们能够利用每秒1012个质子,小型电子对谱仪也工作正常,这使我们能用纯电子束来校正探测器。”经过严格认真的反复核对,奇迹终于出现了。丁肇中回忆说:“1974年初夏,我们在4Gev~5GeV的大质量区域里测定了一些数据。然而,对这些数据所做的分析表明,只存在极少的电子-正电子对。”“在8月底,我们调整了磁铁使它能接受~4GeV的有效质量。我们立即看到了干净的、真正的电子对。”“最令人惊奇的是,大部分e+e-对在处形成一个狭峰。更详细的分析表明,它的宽度小于5MeV。”经过多方核对后,丁肇中小组确认他们发现了一个当时质量最大的新粒子。后来得知,里克特小组也发现了这一粒子。他们的实验各有特点。里克特小组是让e+e-对湮没以形成矢量介子,是一种形成实验,而丁肇中小组是利用质子束轰击铍靶,产生矢量介子,然后测量矢量介子的衰变产物,则是一种产生实验。里克特小组和丁肇中小组用不同的设备、经不同的反应过程几乎同时地发现了同一粒子,使物理学界大为惊喜。他们的发现把高能物理学带到了新的境界,因此,两年后里克特和丁肇中就分获诺贝尔物理学奖。

近代物理学中的重要观念。如果运动规律具有一种对称性,必相应地存在一条守恒定律。物理学关于对称性探索的一个重要进展是建立诺特定理,定理指出,如果运动定律在某一变换下具有不变性,必相应地存在一条守恒定律。简言之,物理定律的一种对称性,对应地存在一条守恒定律。例如,运动定律的空间平移对称性导致动量守恒定律,时间平移对称性导致能量守恒定律,空间旋转对称性(空间各向同性)导致角动量守恒定律。上述经典物理范围内的对称性和守恒定律相联系的诺特定理后来经过推广,在量子力学范围内也成立。在量子力学和粒子物理学中,又引入了一些新的内部自由度,认识了一些新的抽象空间的对称性以及与之相应的守恒定律。对称性和守恒定律取决于相互作用的性质,相互作用类型不同有不同的结果。例如强相互作用和电磁相互作用下,粒子的运动具有空间反演对称性。空间反演是指空间坐标相对于坐标原点的变换,即将坐标 x、y、z 换成-x、-y、-z的变换。空间反演对称性导致宇称守恒。然而在弱相互作用下,粒子的运动不存在空间反演对称性和宇称守恒。这个曾经使物理学家们确信无疑普遍成立的宇称守恒定律于1956年经李政道和杨振宁仔细分析当时的实验资料,指出弱作用下宇称守恒定律不成立,不久被吴健雄等人以确凿的实验所证实。表中给出对称性和守恒定律之间的联系以及不同相互作用下的表现。意义对物质运动基本规律的探索中,对称性和守恒定律的研究占有重要的地位。从历史发展过程来看,无论是经典物理学还是近代物理学,一些重要的守恒定律常常早于普遍的运动规律而被认识。质量守恒、能量守恒、动量守恒、电荷守恒就是人们最早认识的一批守恒定律。这些守恒定律的确立为后来认识普遍运动规律提供了线索和启示。对称性和守恒定律之间的联系,提供了从分析对称性入手来研究守恒定律。

从物理学专业本科毕业论文所涉及的研究领域来看,又可以将其分为物理学理论、电子技术、计算机和应用物理四大类。A、物理学理论方向的毕业论文内容:力学、声学、数学物理、物理学与交叉学科、引力与天体物理、原子与分子和团簇物理、凝聚态物理、量子物理、场论与粒子物理、等离子体物理、光学、核物理、化学物理、统计物理、物理学史、综合等。B、电子技术:物理实验、电路的设计、传感器、C、计算机技术:多媒体技术、数据库等。D、应用物理:①材料科学:纳米材料技术、生物医学材料、薄膜材料以及新型高性能结构材料等;材料的先进合成、制造、加工的理论与新方法,材料组分、结构与性能的设计理论;结构、性能控制、材料的环境效应和寿命的评价理论;分子、纳米及微观尺度下的材料科学理论。②信息科学:高速信息网络体系结构与安全性的基础理论;微(纳)米电子学与分子电子学基础与半导体集成系统;光子、光电子集成与光子学基础;以感觉系统、神经系统、免疫系统以及系统生物学仿生和建模的生物信息系统。从分子层次着手设计的具有半导体、超导、吸氢、吸波、非线性光学等特殊功能的光、电、磁和力学纳米功能材料。③传感器技术。④测量与仪器。

大学物理量子物理论文

电磁学是物理学的一个分支。电学与磁学领域有著紧密关系,广义的电磁学可以说是包含电学和磁学,但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。 主要研究电磁波,电磁场以及有关电荷,带电物体的动力学等等。电磁学或称电动力学或经典电动力学。之所以称为经典,是因为它不包括现代的量子电动力学的内容。电动力学这样一个术语使用并不是非常严格,有时它也用来指电磁学中去除了静电学、静磁学后剩下的部分,是指电磁学与力学结合的部分。这个部分处理电磁场对带电粒子的力学影响。电磁学的基本理论由19世纪的许多物理学家发展起来,麦克斯韦方程组通过一组方程统一了所有的这些工作,并且揭示出了光作为电磁波的本质。电磁学的基本方程式为麦克斯韦方程组,此方程组在经典力学的相对运动转换(伽利略变换)下形式会变,在伽里略变换下,光速在不同惯性座标下会不同。保持麦克斯韦方程组形式不变的变换为洛伦兹变换,在此变换下,不同惯性座标下光速恒定。二十世纪初迈克耳孙-莫雷实验支持光速不变,光速不变亦成为爱因斯坦的狭义相对论的基石。取而代之,洛伦兹变换亦成为较伽利略变换更精密的惯性座标转换方式。静磁现象和静电现象很早就受到人类注意。中国远古黄帝时候就已经发现了磁石吸铁、磁石指南以及摩擦生电等现象。系统地对这些现象进行研究则始於16世纪。1600年英国医生威廉·吉尔伯特(William Gilbert,1544~1603)发表了<论磁、磁饱和地球作为一个巨大的磁体>(Demagnete,magneticisque corporibus et de magnomagnete tellure)。他总结了前人对磁的研究,周密地讨论了地磁的性质,记载了大量实验,使磁学从经验转变为科学。书中他也记载了电学方面的研究。

世界上有确定的东西吗?正如大家所知,1927年3月,海森堡在《量子论的运动学与动力学的知觉内容》论文中,提出了量子力学的另一种测不准关系,海森堡认为,科学研究工作宏观领域进入微观领域时,会遇到测量仪器是宏观的,而研究对象是微观的矛盾,在微观世界里,对于质量极小的粒子来说,宏观仪器对微观粒子的干扰是不可忽视的,也是无法控制点额,测量的结果也就同粒子的原来状态不完全相同。所以在微观系统中,不能使用实验手段同时准确的测出微观粒子的位置和动量,时间和能量。由数学推导,海森堡给出了一个测不准关系式: 。对于微观粒子一些成对的物理量,在这里指位置和动量,时间和能量,不能同时具有确定的数值,其中一个量愈确定,则另一个就愈不确定。所谓测不准关系,主要是普朗克常量h使量子结果与经典结果有所不同。如果h为零,则对测量没有任何根本的限制,这是经典的观点;如果h很小,在宏观情况下,仍然能以很大的精确性同时测定动量与位置或能量与时间的关系,但是在微观的场合就不能同时测定。实验表明,决定微观系统的未来行为,只能是观察结果所出现的概率,测不准关系已经被认为是微观粒子的客观特性。海森堡提出了测不准关系后,立即在哥本哈根学派中引起了强烈的反响,泡利欢呼“现在是量子力学的黎明”,玻尔试图从哲学上进行概括。1927年9月,玻尔在与意大利科摩召开的国际物理学会议上提出了著名的“互补原理”,用以解释量子现象基本特征的波粒二象性,它认为量子现象的空间和时间坐标和动量守恒定律,能量守恒定律不能同时在同一个实验中表现出来,而只能在互相排斥的实验条件下出来不能统一与统一图景中,只能用波和粒子这些互相排斥的经典概念来反映。波和粒子这两个概念虽然是互相排斥的,但两者在描写量子现象是却又是缺一不可的。因此玻尔认为他们二者是互相补充的,量子力学就是量子现象的终极理论。“互补原理”实质上是一种哲学原理,称为量子力学的“哥本哈根解释”。30年代后成为量子力学的“正统”解释,波恩称此为“现代科学哲学的顶峰。”1927年10月在布鲁塞尔第五届索尔卡物理学会议上,量子力学的哥本哈根解释为许多物理学家所接受,同时也受到爱因斯坦等一些人的强烈反对。爱因斯坦为此精心设计了一系列理想实验,企图超越不确定关系的限制来揭露量子力学理论的逻辑矛盾。玻尔和海森堡等人则把量子理论同相对论作比较,有利地驳斥了爱因斯坦。1930年10月第六届索尔卡物理学会议上,爱因斯坦又绞尽脑汁提出了一个“光子箱”的理想实验,向量子力学提出了严峻的挑战。光子箱的结构很简单,一个匣子挂在弹簧称上,一个相机快门一样的装置控制匣子内光子的射出。每次射出光子的时间由快门控制,弹簧称上可以读出整个盒子因光子出射而减少的质量,根据大名鼎鼎的爱因斯坦质能关系: 得出光子的能量,这样原则上时间和能量不存在不能同时确定的问题。 据说玻尔看到这个装置登时口吐白沫,经过紧急抢救时的输氧加上彻夜的苦思之后,玻尔终于搬来了救星,呵呵,那竟然是爱因斯坦本人的广义相对论。发射出光子后,光子箱的质量减少纵然可以精确测出,然而弹簧秤收缩,引力势能减小,根据广义相对论的引力理论,箱子中的时钟会走慢,归根到底时间又是不确定了。 这次轮到爱因斯坦吐血三天了,他费尽心思找来的实验居然成了量子力学测不准关系的绝妙证明,还被玻尔等人堂而皇之的载入他们的论文之中。 既然在微观状态下,存在测不准关系,那么在宏观状态下,还存在测不准关系吗?这个我们应该能得出结论:当然存在测不准关系。我们做实验的时候,一旦到了处理实验数据就要同时算出相应的不确定度。这是为什么呢?测量结果都具有误差,误差自始至终存在于一切科学实验和测量的过程之中。任何测量仪器、测量环境、测量方法、测量者的观察力都不可能做到绝对严密,这就使测量不可避免地伴随着有误差产生。因此,分析测量可能产生的各种误差,尽可能可消除其影响,并对测量结果中未能消除的误差做出估计,就是物理实验和许多科学实验中必不可少的工作。但是,我们只能尽力减小误差,却不能消除它。从上面可以看得出,世界上是不存在测得准的东西的,正所谓世界是辩证统一的,事物是相互影响的,既存在相对性,又存在绝对性。事物的测不准关系,就因为它既有相对性,又有绝对性,而我们通常所说的某某物重多少,高多少,等等看似绝对的数据其实是相对的。在某一个时段里,物体趋向于某个值的概率最大,因而我们就把这个值称作在这个时段里的相对准确值,它本是使不可能测准的。事物之间又存在着相互作用,因而又由于相互作用是具体的,因而是有限的,具有一定的认识意义;而本体则是抽象的,因而是无限的,并不具有任何确定的认识意义。所以,世界上并不存在确定的东西。参考文献:张三慧,《大学物理学<量子物理>》清华大学出版社2000年8月第二版34页35页李士本,张力学,王晓峰《自然科学简明教程》,浙江大学出版社2006年2月第一版,68页.72页 资料来源:

第五次索尔维会议结束以后,爱因斯坦并没有放弃对世界的经典描述,他仍然认为量子力学对世界本质的解释并不完备。 比如说,波恩的概率解释,爱因斯坦认为这只能算得上是对一个系统的概率描述,并不符合单个量子客体,因为爱因斯坦认为单个量子客体具有确定的物理量,只是我们现在还无法把握而已,所以只能退而求其次,给出概率解释。 同样的,他也对测不准原理很不满意,他决定这次从测不准原理入手,证明量子力学的逻辑不一致,从而证明量子力学现在还算不上是一个完备的理论。 1930年的10月,爱因斯斯坦在第六次索尔维会议上,提出了一个思想实验,这就是我们熟知的“爱因斯坦光盒”。 爱因斯坦说,现在有一个不透明的箱子,在箱子上开有一个小孔,里面装着一些光子,还有一个钟表,这个钟表作为计时装置链接这一个快门,可以控制小孔的开合。 整个装置用弹簧挂在支架上,下面有一个配重G,现在我们把箱子里的钟表和外面的钟表对好钟,也就是两个钟表的时间是同步的。 现在箱子上小孔处的快门瞬间打开,然后闭合,在这个过程中只允许一个光子逃逸,快门打开到闭合,这个极短的时间Δt可以根据外面的钟表测出来,因为里面的钟表和外面的钟表是同步的。 所以我们现在就测量出了时间,这个物理量,由于光子飞出去以后,整个箱子的质量会减小,质量变化的量Δm可以根据箱子上的指针测量出来; 然后根据,质能方程我们就能够知道能量的变化量ΔE,这样我们就同时准确地测量出了时间和能量这两个物理量。 那么你哥本哈根说的测不准关系就不成立。玻尔听了这个思想实验以后,瞬间就懵了,感觉这次像是被爱因斯坦击中了要害。 他一时间想不出这个思想实验那里有问题,玻尔整天都是面如死灰,闷闷不乐,海森堡和泡利还安慰玻尔说,没事没事,爱因斯坦的光盒肯定哪里有问题。 在当天会议结束以后,他们返回住处的的时候,就有了这张照片。 爱因斯坦笑了,笑得像一个刚考了满分的孩子。而玻尔的表情就显得比较凝重,他在后面追着爱因斯坦,不知道说着什么。 当天晚上,玻尔在房间里一直转圈,他思考问题的时候经常这样,据海森堡的回忆,当天晚上玻尔睡得很晚,第二天早晨,当他们再次见到玻尔的时候,玻尔的脸上已经乐开了花。 因为他想到了爱因斯坦错在了哪里?而且爱因斯坦要是知道了他所犯的错误,估计会被气得说不出话来。 玻尔说,光子逃逸以后确实能测量出能量的变化,但是当光子逃逸以后,整个箱子会在重力场中的位置发生变化,由于广义相对论的红移效应,这就导致了箱子内的钟表的时间发生改变,当箱子内的钟表不再和外面的钟表同步的时候,我们就无法精确的测量时间了。 你看看,爱因斯坦为了攻击量子力学,竟然把自己的相对论给忘了。爱因斯坦只能接受玻尔的反驳。 在与玻尔两次的交锋当中,爱因斯坦都败下阵来,其实他也承认量子力学肯定是包含了某种最高的真理,但是在他的内心深处总是觉得量子力学还不完备。 所以从以后,爱因斯坦也不再说量子力学的逻辑不一致,他将攻击方向转向了证明量子力学还不是一个完善的理论,也就是存在隐变量。 隐变量就是隐藏着的变量,还没有被我们发现的现实性的物理量,爱因斯坦认为,正是因为量子力学没有考虑到这个变量,所以才有了几率解释,才有了测不准关系。 比如说,以前我们没有发现原子的时候,我们就无法对气体表现出来的温度和压力做出描述,那么原子就是一个隐变量,当我们确认了有原子存在的时候,只要算出他们的平均动能,那气体的温度和压力就得到了解释。 在第六届索尔维会议结束以后,爱因斯坦就和玻尔很少有接触了,1934年因为德国 社会 的问题,爱因斯坦来到了美国,他选择在普林斯顿度过他的后半生。 在普林斯顿大学,爱因斯坦只有两件事,他关于统一场论的梦想,就像麦克斯韦当年统一电磁和光学一样,他希望将电磁理论和引力统一起来。 这个方向和逻辑没有问题,现在的物理学的终极任务就是寻找可以描述万物的统一理论,只需要一个方程就可以解释四种基本自然力。 爱因斯坦是第一个尝试和上帝对话的人,虽然他失败了,但他的理想值得我们每一个人的尊重,而且爱因斯坦还觉得,只要有了统一场论,就能证明量子力学是不是完备。 因为量子力学应该是统一场论的副产品。这个逻辑也没有问题,毕竟统一场论是万物至理。 不过就在爱因斯坦还抓着量子力学的尾巴不放的时候,量子力学已经在各个方面展现出了他的魔力,年轻的物理学家不再讨论量子力学是否完备,也不在乎量子力学对世界的解释是否违反直觉。 他们利用量子力学解决了很多的问题,也做出了很多新的发现,比如在1930年,剑桥的查德威克就发现了中子,费米和他的团队发现了中子可以诱发重核裂变,开创了核物理。 1932年,卢瑟福的实验室制造出了第一台粒子加速器,开启了高能物理的时代。与此同时,人们还发现了中微子的迹象,等等。 所以在当时的年轻人眼里,爱因斯坦就是一个无法接受量子力学的“老白痴”,说爱因斯坦是过去的 历史 遗迹,爱因斯坦也承认在普林斯顿就有一些年轻人这样说他。 因此,就很少有研究生去找爱因斯坦,毕竟爱因斯坦的研究方向也很难出啥成果。不过,毕竟爱因斯坦是可以比肩牛顿的人,总会有一些小迷弟,比如罗森,25岁,1934年从麻省理工过来给爱因斯坦当助手,他俩还合作发表过一篇论文,也就是我们现在熟知的爱因斯坦-罗森桥,说的是可以穿越时间和空间的虫洞。 还有一位小迷弟叫波多尔斯基,39岁,俄罗斯人,1935年初,爱因斯坦告诉他俩,自己已经有了可以证明量子力学不完备的想法了,并且口述了自己的观点。 罗森负责计算,波多尔斯基负责写文章,3月底他们就完成了这篇只有4页纸的论文,史称爱因斯坦-波多尔斯基-罗森论文,也就是众所周知的EPR论文。 论文题目为:可以认为量子力学所描述的物理现实是完备的吗?当然论文中给出了否定的答案。 由于时间的关系,我们下节课在聊,EPR论文都说了啥。

物理学作为研究其他自然科学不可缺少的基础,其长期发展形成的科学研究 方法 已广泛应用到各学科当中。下面是我为大家整理的物理学博士论文,供大家参考。

《 物理学在科技创新中的效用 》

摘要:论述了X射线的发现,不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明,使微电子产业称雄20世纪,并促进信息技术的高速发展,物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出,使原子能逐步取代石化能源,给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明,使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明,将点亮整个21世纪.事实告诉我们,是物理学推动科技创新,由此得出结论:物理学是科技创新的源泉.昭示人们,高校作为培养人才的场所,理工科要重视大学物理课程.

关键词:X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理

1引言

物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3],其内容广博、精深,研究方法多样、巧妙,被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现:其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成,同时,其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此,大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照 教育 部颁发的相关文件要求[4-5],大学物理课程最低学时数为126学时,其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时,其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示,众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子,大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时,如今,大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时,远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学,有的要求只讲热学,有的则要求只讲电磁学,…面对这种情况,大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程 报告 论坛》上获悉,这不是个别学校的做法,在全国具有普遍性.殊不知,力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系,相互联系,缺一不可.这种以消减教学内容为代价,解决课时不足的做法,就如同削足适履,是对教育规律不尊重,是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课,只论及物理学是科技创新的源泉这一命题,以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.

2物理学是科技创新的源泉

且不说力学和热力学的发展,以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命,欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展,以电动机为标志引发了第二次工业革命,欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国,使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用,从而得出结论:物理学是科技创新的源泉.1895年,威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线,这种射线在电场、磁场中不发生偏转,穿透能力很强,由于当时不知道它是什么,故取名X射线.直到1912年,劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅,确定它是一种光波,波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖,他发现的X射线开创了医学影像技术,利用X光机探测骨骼的病变,胸腔X光片诊断肺部病变,腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像,CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像,它可以清楚地展示被检测部位的内部结构,可以准确确定病变位置.当今,各医院都设置放射科,X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年,威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6,P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数,α为入射光与晶面夹角,λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构,创立了X射线晶体结构分析这一学科,布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今,X射线衍射仪不仅在物理学研究,而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用,所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪,它是研究物质结构的必备仪器.1907年,威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子,电子质量me=×10-31kg,电子荷电e=×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年,美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时,发现Ge晶体具有放大作用,发明了晶体三极管,很快取代电子管,随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年,美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年,英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,制成世界上第一个微处理器.80年代末,芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活,微电子技术称雄20世纪,进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看,发现电子厂比比皆是,这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性,还具有荷磁性.

1925年,乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说,每个电子都具有自旋角动量S轧,它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值,Sz=±h2;电子具有荷磁性,每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪,直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中,材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变,其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合,不加磁场时电阻率大,当外加磁场时,相邻铁磁层的磁矩方向排列一致,对电子的散射弱,电阻率小.利用磁性控制电子的输运,提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR),磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率,ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注,1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理,研制出“新型读出磁头”,此前的磁头是用锰铁磁体,磁电阻MR只有1%-2%,而新型读出磁头的MR约50%,将磁盘记录密度提高了17倍,有利于器件小型化,利用新型读出磁头的MR才出现 笔记本 电脑、MP3等,GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年,Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%,称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR),钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻,在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景,引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而,CMR效应还没有得到实际应用,原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场,问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年,爱因斯坦提出[13]:“就一个粒子来说,如果由于自身内部的过程使它的能量减小了,它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小,△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径:“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论,不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论,1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争,1945年8月6日和9日,美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹,迫使日本接受《波茨坦公告》,于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用,1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年,美国有104座核电站,核电站发电量占本国发电总量的20%,法国有59台机组,占80%;日本有55座核电站,占30%.截至2015年4月,我国运行的核电站有23座,在建核电站有26座,产能为千兆瓦,核电站发电量占我国发电总量不足3%,所以我国提出大力发展核电,制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用,一方面减少了化石能源的消耗,从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放,另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量,受控核聚变正在研究中,若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时,能源危机彻底解除.

20世纪最杰出的成果是计算机,物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来,经历了第一至第五代,计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步,依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料,随着物理学的进步,磁性材料的性能越来越高,计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉,中科院强磁场中心、中科院物理所等,正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构,将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小,ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管,量子力学指导着研究电子器件大小的极限,光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.

1916年,爱因斯坦提出光受激辐射原理,时隔44年,哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好,相干性好,方向性好和亮度高等特点,在医疗、农业、通讯、金属微加工,军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述,只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等,激光加工技术具有突出特点:不接触加工工件,对工件无污染;光点小,能量集中;激光束容易聚焦、导向,便于自动化控制;安全可靠,不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小,割缝一般在;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年,仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币,其中激光加工设备销售额达215亿人民币.

2014年,诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家,是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED),帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于,在三基色红、绿、蓝中,红光LED和绿光LED早已发明,但制造蓝光LED长期以来是个难题,他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED,这样三基色LED全被找到了,制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低,耗能不到普通灯泡的1/20,全世界发的电40%用于照明,若把普通灯泡都换成LED灯,全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov),因发明石墨烯材料,获得诺贝尔物理学奖.目前,集成电路晶体管普遍采用硅材料制造,当硅材料尺寸小于10纳米时,用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好.因此,石墨烯被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业革命[14].2012年,法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德(),在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”.他们的突破性的方法,使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步[16].

2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年,我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作,提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系,薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,电子自旋向上的在一个跑道上,自旋向下的在另一个跑道上,犹如在高速公路上,它们在各自的跑道上“一往无前”地前进,不产生电子相互碰撞,不会产生热能损耗.通过密度集成,将来计算机的体积也将大大缩小,千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此,这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明,都会开辟一块新天地,带来产业革命,推动社会进步,创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史,可以看出物理学是科技创新的源泉.

3结语

论述了X射线,电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用,自然得出结论,物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看,美国的著名大学非常注重大学物理,加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540,英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨,以他们的数学与应用数学为例,大一开设:力学与热学80学时,大学物理—基础实验54学时;大二开设:电磁学80学时,光学与原子物理80学时,大学物理—综合实验54学时;大三开设:理论力学60学时,大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天,高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.

参考文献:

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《 应用物理学专业光伏技术培养方案研究 》

一、开设半导体材料及光伏技术方向的必要性

由于我校已经有材料与化学工程学院,开设了高分子、化工类材料、金属材料等专业,应用物理、物理学专业的方向就只有往半导体材料及光伏技术方向靠,而半导体材料及光伏技术与物理联系十分紧密。因此,我们物理系开设半导体材料及光伏技术有得天独厚的优势。首先,半导体材料的形成原理、制备、检测手段都与物理有关;其次,光伏技术中的光伏现象本身就是一种物理现象,所以只有懂物理的人,才能将物理知识与这些材料的产生、运行机制完美地联系起来,进而有利于新材料以及新的太阳能电池的研发。从半导体材料与光伏产业的产业链条来看,硅原料的生产、硅棒和硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏发电系统的运行等,这些过程都包含物理现象和知识。如果从事这个职业的人懂得这些现象,就能够清晰地把握这些知识,将对行业的发展起到很大的推动作用。综上所述,不仅可以在我校的应用物理学专业开设半导体材料及光伏技术方向,而且应该把它发展为我校应用物理专业的特色方向。

二、专业培养方案的改革与实施

(一)应用物理学专业培养方案改革过程

我校从2004年开始招收应用物理学专业学生,当时只是粗略地分为光电子方向和传感器方向,而课程的设置大都和一般高校应用物理学专业的设置一样,只是增设了一些光电子、传感器以及控制方面的课程,完全没有自己的特色。随着对学科的深入研究,周边高校的互访调研以及自贡和乐山相继成为国家级新材料基地,我们逐步意识到半导体材料及光伏技术应该是一个应用物理学专业的可持续发展的方向。结合我校的实际情况,我们从2008年开始修订专业培养方案,用半导体材料及光伏技术方向取代传感器方向,成为应用物理学专业方向之一。在此基础上不断修改,逐步形成了我校现有的应用物理专业的培养方案。我们的培养目标:学生具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专业知识;并得到相关领域应用研究和技术开发的初步训练;具备较强的知识更新能力和较广泛的科学技术适应能力,使其成为具有能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事应用研究、教学、新技术开发及管理工作的能力,具有时代精神及实践能力、创新意识和适应能力的高素质复合型应用人才。为了实现这一培养目标,我们在通识教育平台、学科基础教育平台、专业教育平台都分别设有这方面的课程,另外还在实践教育平台也逐步安排这方面的课程。

(二)专业培养方案的实施

为了实施新的培养方案,我们从几个方面来入手。首先,在师资队伍建设上。一方面,我们引入学过材料或凝聚态物理的博士,他们在半导体材料及光伏技术方面都有自己独到的见解;另一方面,从已有的教师队伍中选出部分教师去高校或相关的工厂、公司进行短期的进修培训,使大家对半导体材料及光伏技术有较深的认识,为这方面的教学打下基础。其次,在教学改革方面。一方面,在课程设置上,我们准备把物理类的课程进行重新整合,将关系紧密的课程合成一门。另一方面,我们将应用物理学专业的两个方向有机地结合起来,在光电子技术方向的专业课程设置中,我们有意识地开设了一些课程,让半导体材料及光伏技术方向的学生能够去选修这些课程,让他们能够对光伏产业的生产、检测、装备有更全面的认识。最后,在实践方面。依据学校资源共享的原则,在材料与化学工程学院开设材料科学实验和材料专业实验课程,使学生对材料的生产、检测手段有比较全面的认识,并开设材料科学课程设计,让学生能够把理论知识与实践联系起来,为以后在工作岗位上更好地工作打下坚实的基础。

三、 总结

半导体材料及光伏行业是我国大力发展的新兴行业,受到国家和各省市的大力扶持,符合国家节能环保的主旋律,发展前景十分看好。由于我们国家缺乏这方面的高端人才和行业指挥人,在这个行业还没有话语权。我们的产品大都是初级产品或者是行业的上游产品,没有进行深加工。目前行业正处在发展的困难时期,但也正好为行业的后续发展提供调整。只要我们能够提高技术水平和产品质量,并积极拓展国内市场,这个行业一定会有美好的前景。要提高技术水平和产品质量,就需要有这方面的技术人才,而高校作为人才培养的主要基地,有责任肩负起这个重任。由于相关人才培养还没有形成系统模式,这就更需要高校和企业紧密联系,共同努力,为半导体材料及光伏产业的人才培养探索出一条可持续发展的光明大道,也为我国的新能源产业发展做出自己的贡献。

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