物理类学科简介

一、理论物理

理论物理（Theoretical Physics）是从理论上探索自然界未知的物质结构、相互作用和物质运动的基本规律的学科。理论物理的研究领域涉及粒子物理与原子核物理、统计物理、凝聚态物理、宇宙学等，几乎包括物理学所有分支的基本理论问题。

无论如何，理论物理依然是一个未完成的体系，它生机勃勃而又充满了挑战。理论物理一方面探索基本粒子的运动规律，同时也探索各种复杂条件下物理规律的表现形式。随着技术的高度发展，理论物理的研究在越来越多的领域继续发挥着致关重要的作用：量子信息理论加深了我们对量子力学基础的理解，同时又在不断挑战量子理论的解释极限；介观物理、纳米技术揭示着宏观和微观过渡区域丰富的物理规律；超低温、强激光等极端环境显示出独特的物理性质；强关联多电子体系则对解析和数值研究都提出了挑战；复杂物理系统、非线性物理系统不断涌现新的问题。

在新的世纪，作为宇宙学的重大发现，我们的宇宙处于加速膨胀的状态，暗物质和暗能量分别构成了宇宙组分的23%和73%，我们熟悉的重子物质不过占区区4%而已！理论和实验的冲突如此尖锐，而理论本身也面临着自洽的逻辑问题，新物理已经不可避免，理论物理再次面临着重大突破的时机。随着大型强子对撞机LHC的完成，新一代天文探测器的升空，引力波探测实验的推进，以及数个未来的大型实验计划的实施，我们有机会探测到超出标准模型的新粒子，精确测量宇宙极早期大爆炸的余辉，研究遥远宇宙空间的黑洞和其它奇异天体。当我们拥有越来越多的实验结果时理论物理学家将得到更多的启示，某种新物理将水到渠成地出现并正确地解释上述谜团，我们对自然规律的认识将迈入新的层次。

研究范围

理论物理是在实验现象的基础上，以理论的方法和模型研究基本粒子、原子核、原子、分子、等离子体和凝聚态物质运动的基本规律，解决学科本身和高科技探索中提出的基本理论问题。研究范围包括粒子物理理论、原子核理论、凝聚态理论、统计物理、光子学理论、原子分子理论、等离子体理论、量子场论与量子力学、引力理论、数学物理、理论生物物理、非线性物理、计算物理等。

培养目标

博士学位：应具备坚实的理论物理基础和广博的现代物理知识，了解理论物理学科的现状及发展方向，有扎实的数学基础，熟练掌握现代计算技术，能应用现代理论物理方法处理相关学科中发现的有关理论问题。具有独立从事科学研究的能力，具有严谨求实

的科学态度和作风，在国际前沿方向或交错领域中有较深入的研究，并取得有创造性的成果。至少掌握一门外国语，能熟练地阅读本专业的外文资料，具有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力。毕业后可独立从事前沿理论课题的研究，并能开辟新的研究领域。学位获得者应能胜任高等院校、科研院所及高科技企业的教学研究、开发和管理工作。

硕士学位：应有扎实的理论物理基础和相关的背景知识，了解理论物理学科的现状及发展方向，掌握研究物质的微观及宏观现象所用的模型和方法等专业理论以及相关的数学与计算方法，有严谨求实的科学态度和作风，具备从事前沿课题研究的能力。应较为熟练地掌握一门外国语，能阅读本专业的外文资料。毕业后能胜任高等院校、科研院所及高科技企业的教学、研究、开发和管理工作。

二、计算物理学

计算物理学是一门新兴的边缘学科。利用现代电子计算机的大存储量和快速计算的有利条件，将物理学、力学、天文学和工程中复杂的多囚素相互作用过程，通过计算机来模拟。如原子弹的爆炸、火箭的发射，以及代替风洞进行高速飞行的模拟试验等。应用计算物理学的力一法，还可研究恒星，特别是太阳的演化过程。

计算物理所依赖的理论原理和数学方程由理论物理提供，结论还需要理论物理来分析检验。同时所需要的数据是由实验物理提供的，结果也需要实验来检验。对实验物理而言，计算物理可以帮助解决实验数据的分析，控制实验设备，自动化数据获取以及模拟实验过程等。对理论物理而言，计算物理可以为理论物理研究提供计算数据，为理论计算提供进行复杂的数值和接下运算的方法和手段。计算物理学研究如何使用数值方法解决已经存在定量理论的物理问题。

重要性

在物理学中，大量的问题是无法严格求解的。有的问题是因为计算过于复杂，有的问题则根本就没有解析解。比如，经典力学中，三体以上问题，一般都无法求解。量子力学中，哪怕是单粒子问题，也只有在少数几种简单势场中的运动可以严格求解。因此，在现代物理中，数值计算方法已变得越来越重要。

计算物理学在八十年代还只被作为沟通理论物理学与实验物理学之间的桥梁。但

是最近几年，随着计算机技术的飞速发展和计算方法的不断完善，计算物理学在物理学进一步发展中扮演着越来越重要的不可替代的角色，计算物理学越来越经常地与理论物理学和实验物理学一起被并称为现代物理学的三大支柱。很难想象一个21世纪的物理系毕业生，不具备计算物理学的基本知识，不掌握计算物理学的基本方法。

三、凝聚态物理

凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。它是以固体物理学为主干，进一步拓宽研究对象，深化研究层次形成的学科。其研究对象除了晶体、非晶体与准晶体等固体物质外，还包括稠密气体、液体以及介于液体与固体之间的各种凝聚态物质，内容十分广泛。其研究层次，从宏观、介观到微观，进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现象；物质维数，从三维到低维和分数维；结构从周期到非周期和准周期，完整到不完整和近完整；外界环境从常规条件到极端条件和多种极端条件交叉作用，等等，形成了比固体物理学更深刻更普遍的理论体系。经过半个世纪的发展，凝聚态物理学已成为物理学中最重要、最丰富和最活跃的分支学科，在诸如半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中起关键性作用，为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。前沿研究热点层出不穷，新兴交叉分支学科不断出现，是凝聚态物理学科的一个重要特点；与生产实践密切联系是它的另一重要特点，许多研究课题经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质，研究成果可望迅速转化为生产力。

研究热点

近20年来凝聚态物理的研究热点：

1.准晶态的发现（1984年）

2.高温超导体的发现YBaCuO2（钇钡铜氧化物）（1986年）

3.纳米科学（1984年）

4.材料的巨磁阻效应LaSrMnO3（1992年）

5.新的高温超导材料MgB2（2001年）

四、应用物理学

应用物理学（Applied Physics），顾名思义，就是以应用为目的的物理学专业。以物理学的基本规律、实验方法及最新成就为基础，来研究物理学应用。应用物理学是当今高新技术发展的基础，是多种技术学科的支柱。其目的是便于将理论物理研究的成果尽快转化为现实的生产力，并反过来推动理论物理的进步。

华裔诺贝尔物理奖得主杨振宁教授认为，当前和以后的几十年内物理学的重心在于应用物理学。目前应用物理学发展比较快的主要是一些新兴的技术性行业，例如电子科学、计算机科学等。这样的行业也是物理学理论转化为应用要求最急切的，比如能够将物理电磁学方面的理论，转化在电子和计算机方面的话，将会为这些行业的发展提供非常强大的动力支持。

应用物理学需要使用到的研究方法主要是实验，所以对于学生的实验能力要求比较高，这不仅是对动手能力的要求，同时也要求有一种严谨的科学研究态度。对于物理学有浓厚兴趣，有一贯严谨的学习态度，具有较强地动手和实验能力的学生，可以在本专业的学习中取得很好的成绩。对于热爱物理学，但又不适合或是不愿意做纯理论研究的学生，对于喜欢自己的工作和科研成果可以实实在在地被应用的学生，本专业是一个非常理想的选择。不过考生在报考时应该注意，本专业虽然是应用类的专业，但在本科学习期间，由于专业涵盖范围广，理论学习仍占很重要的部分，同样要有大量比较艰深的理论课程，报考者应该有充分的信心，能够圆满地完成理论课程的学习，为进一步学习和研究打下坚实的基础。另外，作为应用型专业，在一些院校的招生中，对于色盲和色弱的学生有所限制。

目前，我国很多高校提出建设一流的综合性大学，在这种背景之下，很多高校恢复了物理系或者应用物理系。现在我国大多数高等院校都设有应用物理系，或者在物理系内设应用物理专业，一大批理工结合的人才从应用物理专业涌现出来，近10年来应用物理专业又大力加强了电子技术和计算机技术方面的基础研究。如现在我国的北京大学物理系、中科大的应用物理专业、上海交通大学应用物理系、西安交通大学的理学院应用物理专业、北京科技大学（原北京钢铁学院）应用物理专业、中科院物理所等等。

国际上最著名的学府如美国麻省理工学院、美国宾夕法尼亚大学、英国剑桥大学、日本的东京大学等都设有应用物理专业，主要研究的课题包括核技术、宇航技术、固体物理、凝聚态物理、声、光、电学的基础开发和应用等。

专业就业状况及趋势

应用物理学专业的毕业生主要在物理学或相关的科学技术领域中从事科研、教学、技术开发和相关的管理工作。科研工作包括物理前沿问题的研究和应用，技术开发工作包括新特性物理应用材料如半导体等，应用仪器的研制如医学仪器、生物仪器、科研仪器等。应用物理专业的就业范围涵盖了整个物理和工程领域，融物理理论和实践于一体，并与多门学科相互渗透。

应用物理学专业的学生如具有扎实的物理理论的功底和应用方面的经验，能够在很多工程技术领域成为专家。我国每年培养本科应用物理专业人才约12000人。和该专业存在交叉的专业包括物理专业，工程物理专业，半导体和材料专业等。人才需求方面，我国对应用物理专业的人才需求仍旧是供不应求。

应用物理学专业的人才也存在一些问题，该专业的人才虽然就业面比较广，但是往往竞争力不够强，例如虽然他们可能也对半导体材料有一些研究，但是研究的深度比起半导体专业的人才又有一些差距。因此，往往在竞争最好公司的研发部门中，处于下风。也正因如此，人们认为学习应用物理，找到的工作环境一般不会太好，不过这在一定程度上有些夸大其实。有很多IT产业的公司如IBM、朗讯等，对应用物理行业的人才仍旧独有垂青。改革开放以来，我国东部沿海地区的经济中的某些行业，正在逐渐从劳动密集型向技术密集型和资金密集型发展，他们对基础技术的需求越来越大，这些技术虽然大部分从国外进口，但是掌握这些技术，操作这些技术载体的仪器，仍旧需要大量的应用物理专业的人才。这些技术密集型的企业现在大多集中于我国的东部沿海地区，随着新一轮的技术革命，将促进应用物理专业的研究继续向纵深方向发展。

目前，很多应用物理研究的课题仍旧是基础性的，往往需要大量的政府的政策性投入，难以实现产业化，这对于打算毕业后从事应用物理研究的人员来说，是应该做好思想准备的。但是近年来，随着科学发展速度的增快，很多应用物理行业研究出的前沿技术很快便得到了应用，例如中微子通信，就是目前热门课题之一。随着现在学科交叉与学科细分现象的日益明显，知识的更新程度非常快。像应用物理这样基础性专业的人才，由于其可塑性强，基础知识扎实，反而越来越能得到各个行业的重视。

毕业后从事需要坚实的物理理论基础和动手能力的工作，扎实的理论知识以及应用能力，是很多企业任何时候都需要的人才：

技术工程师——企业的工程技术工程师；

教师——从事应用物理相关教育的教师；

发明家——应用物理专业是最富产发明家的地方。

重点推荐院校

清华大学/北京大学/吉林大学/复旦大学/南京大学/天津大学/兰州大学/重庆大学/西安交通大学/北京理工大学/中国科学技术大学/电子科技大学/哈尔滨工业大学/中山大学/武汉大学/四川大学

五、粒子物理学

粒子物理学（particle physics）是研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构、性质，和在很高能量下这些物质相互转化及其产生原因和规律的物理学分支。又称高能物理学。

目前，粒子物理已经深入到比强子更深一层次的物质的性质的研究。把电磁作用、弱作用和强作用统一起来的大统一理论，近年来引起相当大的注意。但即使在最简单的模型中，也包含近20个无量纲的参数。这表明这种理论还包含着大量的现象性的成分，只是一个十分初步的尝试。它还要走相当长的一段路，才能成为一个有效的理论。

另外，从发展趋势来看粒子物理学的进展肯定会在宇宙演化的研究中起推进作用，这个方面的研究也将会是一个十分活跃的领域。

很重要的是，物理学是一门以实验为基础的科学,粒子物理学也不例外。因此，新的粒子加速原理和新的探测手段的出现，将是意义深远的。

六、原子核物理

原子核物理（nuclear physics），属于物理学分支。研究原子核的结构和变化规律，获得射线束并将其用于探测、分析的技术，以及研究同核能、核技术应用有关的物理问题，简称核物理。

在现阶段，由于重离子加速技术的发展，已能有效地加速从氢到铀全部元素的离子，

扩充了变革原子核的手段，使重离子核物理研究有全面的发展。强束流的中、高能加速器不仅提供直接加速的离子流，还能提供诸如π介子、Κ介子等次级粒子束，从另一方面扩充了研究原子核的手段，加速了高能核物理的发展。超导加速器将大大缩小加速器的尺寸，降低造价和运转费用，并提高束流的品质。

核物理实验方法和射线探测技术也有了新的发展。微处理机和数据获取与处理系统的改进，影响深远。过去，核过程中同时测定几个参量就很困难，现在，一次记录几十个参量已很普遍。对一些高能重离子核反应，成千个探测器可同时工作，一次记录和处理几千个参量，以便对成千个放出的粒子进行测定和鉴别。另一方面，一些专用的核技术设备都附有自动的数据处理系统，简化了操作，推广了使用。

核物理基础研究的主要目标

有两个方面：

①通过核现象研究粒子的性质和作用，特别是核子间的相互作用。一些重要问题如中子的电偶极矩、中微子的质量和质子的寿命等都要通过低能核物理实验测定；粒子间相互作用的重要知识也可由中高能核物理提供。

②核多体系运动的研究。核多体系是运动形态很丰富的体系，过去主要研究了基态和低激发态的性质以及一些核反应机制，对于高自旋态、高激发态、大变形态以及远离β稳定线核素等特殊运动形态的研究才刚开始，对基态和低激发态的实验知识也不足，远小于多体波函数提供的信息。核运动形态的研究将在相当长的时期内成为核物理基础研究的主要部分。

核技术的广泛应用是本阶段的重要特点。常用的小型加速器已投入工业生产，成千上万台加速器在研究所、大学、工厂和医院中运转，钴60放射源的使用更为普遍；另一方面，几乎没有一个核物理实验室不在从事核技术的应用研究。

核技术应用的主要方面

①为核能源的开发服务，为大型核电站到微型核电池提供更精确的数据和更有效的利用途径。

②同位素的应用，这是应用最广泛的核技术，包括同位素示踪、同位素仪表和同位素药剂等。

③射线辐照的应用，利用加速器及同位素辐射源，进行辐照加工、食品消毒保鲜、辐照育种、探伤以及放射医疗。

④中子束的应用，除利用中子衍射分析物质结构外，还用于辐照、掺杂、测井、探矿及生物效应，如治癌。

⑤离子束的应用，大量的加速器是为了提供离子束而设计的，离子注入技术是研究半导体物理和制备半导体器件的重要手段，离子束则是无损、快速、痕量分析的主要手段，特别是质子微米束对表面进行扫描分析，对元素含量的探测极限可达1×10-15～1×10-18克，是其他方法难以比拟的。

在原子核物理学诞生、壮大和巩固过程中，核技术的应用使核物理基础的研究获得广泛的支持，后者又为前者不断开辟新的途径。这两方面的需要推进了粒子加速技术和核物理实验技术的发展；而这两门技术的新发展，又有力地促进了核物理的基础和应用的研究。这种相互推动、共同发展的趋势，将在核物理的新阶段中发挥日益巨大的作用。

核物理学的另一个目标就是利用粒子反冲技术造福人类，若成功研制小型加速器，人类将步入一个崭新的社会阶段（可以实行共产主义制度，按需分配）。

七、半导体物理学

研究半导体原子状态和电子状态以及各种半导体器件内部电子过程的学科。是固体物理学的一个分支。研究半导体中的原子状态是以晶体结构学和点阵动力学为基础，主要研究半导体的晶体结构、晶体生长，以及晶体中的杂质和各种类型的缺陷。研究半导体中的电子状态是以固体电子论和能带理论为基础，主要研究半导体的电子状态，半导体的光电和热电效应、半导体的表面结构和性质、半导体与金属或不同类型半导体接触时界面的性质和所发生的过程、各种半导体器件的作用机理和制造工艺等。

半导体物理学的发展不仅使人们对半导体有了深入的了解，而且由此而产生的各种半导体器件、集成电路和半导体激光器等已得到广泛的应用。

有兴趣的同学以后可以去中科院半导体所发展，这是一个不错的选择。

八、光信息科学与技术专业

本专业主要学习光学、机械学、电子学及计算机科学基础理论及专业知识，了解光电信息技术的前沿理论，把握当代光电信息技术的发展动态，具有研究开发新系统、新技术的能力，接受现代光电信息技术的应用训练，掌握光电信息领域中光电仪器的设计及制造方法，具有在光电信息工程及相关领域从事科研、教学、开发的基本能力。

培养目标

光信息科学与技术是光学和信息科学与技术相结合的交叉学科，它主要研究光信息的产生、获取、转换、传播、存储等过程中的普遍规律及其应用。本专业培养具备光信息科学与技术的基本理论、基本知识和基本技能，能在应用光学、光电子学以及相关的电子信息科学、光纤通信、计算机科学等领域从事科学研究、教学、技术开发和管理等工作的光信息科学与技术专门人才。

培养要求

光学信息处理的主要特点是采用数学中的傅里叶变换和通信中的线性系统理论来分析光波的传播、干涉、衍射和成像等物理现象，将光学系统作为收集、处理和传递信息的系统，从而使光学和通信理论相结合，并在信息学范畴内统一起来。现代光信息处理的显著特征是将信息光学原理与光电子技术和计算机技术相结合，形成“光电混合处理”系统。本方向培养学生在理解光学信息处理的基本原理的基础上，掌握光信息的探测、调制、传递、转换、存储等多项技术，了解光学信息处理和光纤通信的最新发展趋势，能够在与光学信息处理和光纤通信相关的各个领域从事产品开发、设计和管理等工作。

就业方向

毕业生可在与此专业相关的高等院校、科研部门、企事业单位、行政管理部门从事科学研究、教学、应用开发和管理工作。

开设院校

北京理工大学北京交通大学中央民族大学北京邮电大学中国传媒大学北京信息科技大学复旦大学上海交通大学同济大学天津工业大学天津理工大学、河北大学、燕山大学太原理工大学山西大学中北大学太原科技大学山西大同大学江南大学济南大学华南师范大学四川大学西南财经大学中山大学华南理工大学西北工业大学南昌大学东南大学中国矿业大学南京理工大学苏州大学中国石油大学（华东）哈尔滨工业大学吉林大学哈尔滨工程大学山东大学华中科技大学武汉理工大学大连理工大学扬州大学淮海工学院华东交通大学杭州电子科技大学南京邮电大学江西理工大学南京信息工程大学徐州师范大学重庆邮电大学合肥工业大学安徽大学安徽工业大学上饶师范学院宜春学院沈阳理工大学沈阳农业大学浙江师范大学浙江工业大学中国计量学院西南科技大学成都信息工程学院广东工业大学华南农业大学东莞理工学院南京航空航天大学广州大学嘉应学院佛山科学技术学院上海理工大学中国海洋大学西安交通大学西安理工大学西安石

油大学陕西科技大学西北大学西安电子科技大学武汉大学西安工业大学西安邮电学院长春理工大学湖南科技大学中南民族大学哈尔滨理工大学长江大学江汉大学三峡大学湖北工业大学武汉工程大学湖北汽车工业学院内蒙古大学孝感学院集美大学福建师范大学青岛大学曲阜师范大学贵州民族学院山东建筑大学桂林电子科技大学山东理工大学山东轻工业学院泰山学院潍坊学院电子科技大学南通大学贵州大学广东技术师范学院中国矿业大学(北京) 厦门理工学院华中科技大学文华学院华中科技大学武昌分校长春理工大学光电信息学院哈尔滨工业大学(威海)河北大学工商学院福建师范大学闽南科技学院中南民族大学工商学院武汉工程大学邮电与信工程学院湖北汽车工业学院科技学院浙江师范大学行知学院孝感学院新技术学院泰山学院深圳大学