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| 高中物理竞赛物理史知识汇编 | |||||
| 高中物理竞赛物理史知识汇编 | |||||
作者：zzm7810 文章来源：本站原创 点击数： 更新时间：2008-2-21  |
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瑞典皇家科学院宣布,2005年诺贝尔物理学奖授予在光学领域的理论和应用方面作出贡献的两名美国科学家和一名德国科学家.80岁的美国哈佛大学物理学教授罗伊·格劳伯获得一半诺贝尔物理学奖奖金,而另外一半奖金由71岁的美国科罗拉多大学的约翰·霍尔和德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学物理学教授,63岁的特奥多尔·亨施分享.瑞典皇家科学院说,美国科学家约翰·霍尔和德国科学家特奥多尔·亨施之所以获奖,是因为对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献.另一名美国科学家罗伊·格劳伯因为"对光学相干的量子理论的贡献"而获奖.本年度诺贝尔奖每个奖项的奖金总额为1000万瑞典克朗(约合130万美元). 区分烛光与激光的发现:初生婴儿睁开眼睛后首先看到的是光,人类获得有关这个世界的绝大多数知识也是通过光.人类自诞生之日起,就为五光十色的种种光学现象所迷惑,一直试图理解光的本质. 人类对光的研究,最早只局限于与眼睛和所看到的东西相关的问题.随着近现代科学的诞生,科学家们对光的认识不断深入,光学也与其他学科结合日益紧密,研究范围日益扩大. 尽管如此,科学家们仍被一些问题所困扰.比如说,一个蜡烛发出的光与CD唱机中采用的激光束究竟有什么区别 光能否作为一种比原子钟更精确的手段,用于对时间等的测量 获得今年诺贝尔物理学奖的三位科学家,通过自己的研究为诸如此类的问题寻找到了答案.诺贝尔奖评审委员会称,他们凭借自己的成果"为现代光学展现了新曙光". 在三位科学家中,80岁的格劳伯早在1963年就通过自己先驱性的工作,成功应用量子理论来解释一些光学观测结果.诺贝尔奖评审委员会说,格劳伯是能够回答烛光与激光到底有什么本质区别的人. 格劳伯:格劳伯的研究不仅为新兴的量子光学研究奠定了基础,他和其他科学家在这一领域的研究成果,也有望在未来用于开发更加安全的通信加密技术. 霍尔:与格劳伯分享本年度诺贝尔物理学奖的美国科学家霍尔和德国科学家亨施,在另外一个方面推动着现代光学的进步.霍尔和亨施在利用激光进行超精密光谱学测量方面成就斐然,尤其为完善"光梳"技术作出了重要贡献. 亨施 :所谓的"光梳"拥有一系列频率均匀分布的频谱,这些频谱仿佛一把梳子上的齿或一根尺子上的刻度."光梳"可以用来测定未知频谱的具体频率.在20世纪末期,霍尔和亨施对"光梳"技术进行了有效改进,其精度目前已经可以达到小数点后15位. 诺贝尔奖评审委员会发布的材料说,由于霍尔和亨施的工作,"光梳"等技术的测量精度有望在未来进一步提高,并将在很多领域找到用武之地.这些技术有望改进现有的全球定位系统,提高太空望远镜的观测精度.另外,类似的超高精度测量技术,也可能应用于研究物质和反物质的关系,以及用于检测某些自然界常数可能产生的变化. 20004年:三位美国科学家30余年前发表的研究成果,让他们荣膺2004年诺贝尔物理学奖.此前,戴维·格罗斯,戴维·波利策和弗兰克·维尔切克这三人已经得到的物理学大奖无数,独缺份量最重的诺贝尔奖.1973年,维尔切克正在普林斯顿大学读研究生,师从格罗斯.师徒俩1973年发表论文,揭示了粒子物理强相互作用理论中的渐近自由现象. 2003年:拥有俄罗斯和美国双重国籍的科学家阿列克谢·阿布里科索夫,俄罗斯科学家维塔利·金茨堡以及拥有英国和美国双重国籍的科学家安东尼·莱格特,表彰他们在量子物理学超导体和超流体领域中做出的开创性贡献. 2002年:美国的小雷蒙德·戴维斯和日本的小柴昌俊,表彰他们在宇宙中的微中子研究所做出的卓越贡献.美国的里卡多·贾科尼,表彰他发现了宇宙X射线源. 2001年:美国的埃里克·康奈尔,卡尔·维曼和德国的沃尔夫冈·克特勒,表彰他们对玻色爱因斯坦冷凝态的研究. 2000年:俄罗斯的若尔斯·阿尔费罗夫,美国的赫伯特·克勒默和杰克·基尔比,表彰他们的研究奠定了现代信息技术的基础. 1999年:荷兰的杰拉尔杜斯·胡弗特和马丁努斯·韦尔特曼,表彰他们在理论上解释了亚原子粒子之间电弱相互作用的量子结构. 1998年:美国的罗伯特·劳克林,德国的霍尔斯特·施特默和美国的崔琦,表彰他们发现了一种具有分数电荷激发状态的新型量电子流,这有助于理解物质的内部基础结构和动力.1997年:美国的朱棣文,威廉·菲利普斯和法国的科恩·塔诺季,表彰他们在发展用激光冷却和陷俘原子的方法方面所做的贡献. 1996年:美国的戴维·李,道格拉斯·奥谢罗夫,R·C·里查森,表彰他们发现了氦-3中的超流动性. 1995年:美国的马丁·佩尔,弗雷德里克·莱茵斯,表彰他们在轻子物理学所作出的先驱性贡献. 1994年:加拿大的比尔特拉姆·布洛克豪斯和美国的克利福特·苏尔,表彰他们发展了研究浓缩物质的中子散射技术. 物理重大成果 1948年 施温格用电子质量的重整化概念解释了电子反常磁矩.费因曼用质量和电荷的重整化概念发展了量子电动力学,奈耳提出亚铁磁性的分子场理论.伽柏提出物体三维立体像的全息照相理论.张文裕发现μ子系弱作用粒子和μ-1子原子,被国际上称为张原子和张辐射,突破卢瑟福—玻尔原子模型,开拓奇特原子研究的新领域. 1949年 迈尔,延森等提出原子核的壳层结构模型.伽莫夫提出宇宙起源的原始火球学说. 1950年 朗道,京茨堡等提出超导态宏观波函数应满足的方程组.黄昆,里斯一起提出多声子的辐射和无辐射跃迁的量子理论,被国际上称为黄—里斯理论.洪朝生发现杂质能级上的导电现象,形成了杂质导电的概念.吴仲华提出叶轮机械三元流动理沦. 1951年 德梅耳特,克吕格尔在固体中观察到35CL和37CL的核电四极矩共振信号.黄昆提出晶体中声子与电磁波的耦合振荡方程式,被国际上称为黄方程. 1952年 A.玻尔,莫待森提出原子核结构的集体模型.格拉泽发明探测高能粒子径迹的气泡室.美国爆炸了世界上第一颗氢弹. 1954年 盖尔—曼引入核子,介子和超子的奇异数,并发现奇异性在强相互作用中是守恒的.汤斯等(包括中国学者王天眷)获得了氨分微波激射放大和振荡,巴索夫和普罗霍罗夫也几乎在同时独立研制了同样的微波激器,成为量子电子学的先驱. 1955年 坂田昌一在物质结构具有无限层次的观念的基础上,提出强相互作用粒子的复合模型.张伯伦,西格雷先后发现反质子,反中子. 1956年 李政道,杨振宁提出弱相互作用中字称不守恒,开尔斯特,奥年耳提出建造粒子对撞机的原理. 1957年 吴健雄等用 衰变实验证明了弱相互作用中字称不守恒,在整个物理学界产主极为深远的影响.巴丁,施里弗和库珀发表超导的BCS理论,成为第一个成功解释超导现象的微观理论.穆斯堡尔发现无反冲γ射线共振吸收现象,称为穆斯堡尔效应,后发展为穆斯堡尔谱学.劳孙提出受控热核反应实验能量增益的条件,称为劳孙判据.苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星. 1958年 肖洛,汤斯提出利用受激发射产生特强光束和单色光放大器的设计原理,促进了激光技术的发展. 1959年 王淦昌,王祝翔,丁大钊等发现反西格马负超子.江崎玲於奈发现超导体的单电子隧道效应.范艾伦预言地球上上存在强辐射带,后称为范艾伦带. 1960年 梅曼制成红宝石激光器,他把自己成功的原因归结为坚持以红宝 石为工作物质,而其他研制组由于担心红宝石不能产生激光于中途放弃使用这种物质.4个月后,贾万等制成氦氨激光器. 1961年 盖耳—曼和奈曼分别提出用SU(3)对称性对强子进行分类的八重态方案,美国开始"阿波罗"号宇宙飞船登月计划. 1962年 约瑟夫森预言了超导体的一种量子效应,后称为约瑟夫森效应,为发展超导电子学奠定了基础.美国的布鲁黑文国家实验器发现有两种中微子——电子中微子和μ子中微子. 1964年 盖耳—曼和兹韦克提出强子结构的夸克模型.萨穆斯在气泡室中发现Ω-粒子,支持了SU(3)对称理论.中国成功地爆炸了第一颗原子弹. 1965年 中国的北京基本粒子理论组提出强子结构的层子模型. 1967年 中国成功地爆炸了第一颗氢弹. 1967—1968年 温伯格,萨拉姆分别提出电磁相互作用,弱相互作用的电弱统一理沦的标准模型. 1969年 美国发尉"阿波罗11号"飞船进行人类首次登月成功,普里戈金首次明确提出耗散结构理论. 1970年 江崎玲於奈提出超点降的概念.中国成功地发射第一颗人造地球卫星. 1972年 盖尔—曼提出了夸克的"色"量子数概念. 1973年 哈塞尔特等和本韦努等分别发现弱中性流,支持了电弱统一理论. 1974年 丁肇中,里希特分别发现一种长寿命,大质量的粒子. 1975年 佩尔等发现τ子,使轻子增加为第三代. 1976年 美国的着陆舱在火星两地着陆,成功地发回几万张火星表面照片. 1977年 莱德曼等发现Γ粒子. 1979年 丁肇中等在汉堡佩特拉正负电子对撞机上发现了三喷注现象,为胶子的存在提供了实验依据. 1980年 克利青发现量子霍耳效应.中国成功地向太平洋预定海域发射了第一枚运载火箭. 1983年 鲁比亚等发现电弱统一理论预言的传递弱相互作用的中间玻色子W+,W-和ZO. 1984年 美国普林斯顿大学,劳伦斯利弗莫尔实验室用功率约1万亿瓦的高功率激光"轰击"碳和硒,钆靶,获得比常规X射线强100倍的X射线激光,从而使激光器的研制工作又向前推进一步.美国商用机器公司研制出一种称之为"光压缩机"的装置,产生了世界上最短的光脉冲,只有12×10-15次秒. 1985年 中国科学院用原子法激光分离铀同位素原理性实验获得成功. 1986年 欧洲六国共同兴建的"超级凤凰"增殖反应堆核电站在法国克里麻佛尔正式投产并网发电. 1986～1987年 柏诺兹,谬勒发现了新的金属氧化物陶瓷材料超导体,其临界转变温度为35K,在此基础上,朱经武等人获得转变温度为98K的超导材料,赵忠贤等人获得液氮温区超导体,起始转变温度在100K以上,并首次公布材料成分为钇钡铜氧. 1988年 美国斯图尔特天文台发现了170亿光年远的星系,比已知的红移值达4.43的类星体还要遥远,该发现使人类所认识的宇宙首次形成星体的时间又推前数10亿年.中国北京正负电子对撞机首次对撞成功. 1989年 美国斯但福直线电子加速器与欧洲大型正负电子对撞机的实验组根据实验测得的ZO粒子产出率与碰撞能量的关系得出推论:构成物质的亚原子粒子只有3类.西欧,北欧14国研究人员把氘加热到1.5亿摄氏度,并把如此高温的等离子体约束住,创造了热核聚变研究的新记录.日本研制出全部采用约瑟夫森超导器件的世界上第一台约瑟夫森电子计算机,运算速度每秒达10亿次,功耗6.2毫瓦.仅为常规电子计算机功耗的千分之一.美国3架航天飞机4次发射成功,其中"亚特兰蒂斯"号航天飞机将"伽利略"号飞船送入太空,此飞船将在6年后飞抵木星进行探测. 1990年 黄庭珏等研制成世界上第一台光信息数字处理机,该机的光子元件是一组光转换器,交换速度每秒1亿次,用砷化镓制成.中国清华大学核能技术研究所建成的世界上第一座压力壳式低温核供热堆投入运行.中国自行研制的"长征三号"运载火箭,准确地将"亚洲1号"卫星送人转移轨道,首次成功地用中国的运载火箭为国外发射商卫星. 物理新闻 8月15日前后,俗称"人造太阳"的全超导托卡马克EAST核聚变实验装置将在合肥科学岛上进行首次等离子体放电实验.这意味着这一装置进入正式运行阶段.目前,这一核聚变实验装置真空室内的二次总装正有条不紊地进行.实验一旦成功,将意味着合肥成为世界上第一个建成此类核聚变实验装置并能实际运行的地方.报道说,首次放电实验,已引起国内外科学界的高度关注,而放电过程是否具有危险性更为世人所牵挂.据参与这一工作的科研人员解释,核聚变实验装置只有在放电的时候才会产生中子辐射,一旦实验结束就没有了辐射,而产生的中子辐射不会影响到大厅之外.整个核聚变实验大厅是全封闭式构造,四周墙壁的厚度达到1.5米,屋顶的厚度为1米,内部全部为钢筋捆扎,表面用水泥浇筑而成,"是非常安全的".延伸阅读:"人造太阳"是中国自行设计,研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST核聚变实验装置.它以探索无限而清洁的核聚变能源为目标.由于它和太阳产生能量的原理相同,都是热核聚变反应,所以被外界称为"人造太阳".而所谓的"人造太阳"的原理,就是在这台装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚,通过类似变压器的原理使其产生等离子体,然后提高其密度,温度使其发生聚变反应,反应过程中会产生巨大的能量.1升海水提取的氘,在完全的聚变反应中释放的能量,相当于燃烧300升汽油释放的热能. 最近太阳系中的大行星成员有了新的调整,8月24日国际天文学联合会投票通过把1930年发现的冥王星调整为矮行星,而其它的八大行星地位不变.在这一张拼合照片中从上往下为水星,金星,地球(和月球),火星;再往下是体积更大的木星,土星,天王星和海王星. 2005年10月12日9时整,搭乘两名航天员的中国第二艘载人飞船神舟六号,在酒泉卫星发射中心中国载人航天发射场由神箭--长征二号F运载火箭发射升空,并于2005年10月17日4时32分安全着陆.这意味着中国已成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家. 1991年11月9日17时21分,物理学家们用欧洲联合环形聚变反应堆在1.8秒种里再造了"太阳",首次实现了核聚变反应,温度高达2×108℃,为太阳内部温度的10倍,产生了近2兆瓦的电能,从而使人类多年来对于获得充足而无污染的核能的科学梦想向现实大大靠近了一步. 我国自行设计和研制的最大的受控核聚变实验装置"中国环流器一号",已在四川省乐山地区建成,并于1984年9月顺利启动,它标志着我国研究受控核聚变的实验手段,又有了新的发展和提高,并将为人类探求新能源事业做出贡献.美中两国科学家分别于1993年和1994年在这个领域的研究和实验中取得新成果. "神舟七号"飞船将于2008年升空,它肩负的使命是实现航天员太空行走;2009年至2011年之间,"神舟八号"飞船将带着一项更重要的任务升空,在太空中完成交会对接;而航天技术发展的第三步就是建立空间站. 物理常识 世界上的每一种物质都处于不稳定状态,有时会分裂或合成,变成另外的物质.物质无论是分裂或合成,都会产生能量.由两个氢原子合为一个氦原子,就叫核聚变,太阳就是依此而释放出巨大的能量.大家熟悉的原子弹则是用裂变原理造成的,目前的核电站也是利用核裂变而发电. 核裂变虽然能产生巨大的能量,但远远比不上核聚变,裂变堆的核燃料蕴藏极为有限,不仅产生强大的辐射,伤害人体,而且遗害千年的废料也很难处理,核聚变的辐射则少得多,核聚变的燃料可以说是取之不尽,用之不竭. 核聚变要在近亿度高温条件下进行,地球上原子弹爆炸时可以达到这个温度.用核聚变原理造出来的氢弹就是靠先爆发一颗核裂变原子弹而产生的高热,来触发核聚变起燃器,使氢弹得以爆炸.但是,用原子弹引发核聚变只能引发氢弹爆炸,却不适用于核聚变发电,因为电厂不需要一次惊人的爆炸力,而需要缓缓释放的电能. |
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