1981年诺贝尔物理学奖----激光光谱学与电子能谱学肖洛
历届物理学诺贝尔奖

年份
获奖者
国籍
主要贡献
1901
Wilhelm Röntgen
德国
发现了X射线
1902
Hendrik Lorentz和Pieter Zeeman
荷兰、德国
发现了Zeeman效应
1903
Antoine Henri Becquerel、Pierre Curie和Marie Curie
法国
法国、美国
突破性的实验方法能够测量和操纵单个量子系统
2015
Takaaki Kajita和Arthur B. McDonald
日本、加拿大
发现中微子振荡,这表明中微子具有质量
2019
James Peebles、Michel Mayor和Didier Queloz
美国、瑞士
为我们理解宇宙演化和地球在宇宙中的位置做出的贡献
德国
发现了量子力学不确定性原理
1933
Erwin Schrödinger和Paul Adrien Maurice Dirac
奥地利、英国
发现了波动力学和量子电动力学
1945
Wolfgang Pauli
奥地利
发现、Walter Houser Brattain和William Bradford Shockley
美国
发现了一种具有分数电荷激发的新型量子流体
2009
Charles Kuen Kao、Willard S. Boyle和George E. Smith
英国、美国
在光通信光纤传输方面取得突破性成就,发明成像半导体电路——CCD传感器
2012
Serge Haroche和David J. Wineland
诺贝尔奖与分析仪器

诺贝尔奖与分析仪器2012年10月10日,随着诺贝尔化学奖的宣布,2012年诺贝尔奖与自然科学有关的奖项已经全部揭晓。
诺贝尔奖自1901年首次颁发以来,已有数百位科学家因数百项研究成果获奖,那么在这么多研究成果中哪些与科学仪器相关?又有哪些研究成果最终使得某种仪器诞生?从1901-2012年历年的诺贝尔化学奖、物理学奖、生理学或医学奖获奖成果,以下为与仪器有关的诺贝尔奖。
1、1922年诺贝尔化学奖阿斯顿(FrancisWillianAston,英国),研究质谱法,发现整数规划。
1925年,阿斯顿凭借自己发明的质谱仪,发现“质量亏损”现象。
2、1926年诺贝尔化学奖斯维德伯格((TheodorSvedberg,瑞典),发明超离心机,用于分散体系的研究。
3、1952年诺贝尔化学奖马丁(ArcgerMartin,英国)、辛格(RichardSynge,英国),发明分配色谱法,成为色谱法其中一大类别。
4、1953年诺贝尔物理学奖泽尔尼克(FritsZernike,荷兰),发明相衬显微镜。
5、1972年诺贝尔化学奖穆尔(StanfordMoore,美国)、斯坦(WilliamH.Stein,美国)、安芬林(ChristianBorhmerAnfinsen,美国),研制发明了氨基酸自动分析仪,利用该仪器解决了有关氨基酸、多肽、蛋白质等复杂的生物化学问题。
6、1979年诺贝尔生理学或医学奖科马克(AllanM.Cormack,美国)、蒙斯菲尔德(英国),发明X射线断层扫描仪(CT扫描)。
7、1981年诺贝尔物理学奖西格巴恩(NicolaasBloembergen,瑞典),开发高分辨率测量仪器以及对光电子和轻元素的定量分析;肖洛(ArthurL.Schawlow,美国),发明高分辨率的激光光谱仪。
8、1986年诺贝尔物理学奖鲁斯卡(ErnstRuska,德国),设计第一台透射电子显微镜;比尼格(德国)、罗雷尔(HeinrichRohrer,瑞士),设计第一台扫描隧道电子显微镜。
诺贝尔物理学奖(1901至2014)光电hw

1926
时间
获奖者
国籍
研究成果
美 1927 康普顿 (pton )
查尔斯•威尔孙 (C.T.R.Wilson) 英
1923年发现光子与 自由电子的非弹性 散射作用,即康普顿 效应
发明一种观测带电 粒子径迹的方法─ 威尔孙云室
15
时间
获奖者
国籍 英
研究成果 热电子现象方面的 工作,发现里查孙定 律 1925年提出电子的 波动性
23
时间
获奖者
国籍 英
研究成果 发展威尔孙云室,在粒 子和宇宙线方面贡献
1948 布莱克 (P.M.Blackett)
1949 汤川秀树 (H.Yukawa)
日
从核力理论基础上预 言介子的存在
24
时间
获奖者
国籍 英 英 英
研究成果 发展核乳胶方法,发 现π介子 用人工加速粒子进行 核蜕变工作
1950 鲍威尔 (C.F.Powell)
纪尧姆 法 (C.E.Guillaum e) 德 1921 爱因斯坦 (A.Einstein)
12
时间
获奖者
国籍 丹
研究成果 研究原子结构和原 子辐射,1913提出氢 原子模型 基本电荷和光电效 应方面的工作,1909 年油滴实验
1922 尼尔斯•玻尔 (N.Bohr) 密立根 (likan)
英 美
44
时间
获奖者
国籍 美 美 苏
研究成果 发现宇宙微波背景 辐射 同上 低温物理方面的发 明和发现
1978 彭齐亚斯 (A.A.Penzias) 罗伯特•威尔孙 (R.W.Wilson) 卡皮查 (P.L.Kapitza)
45
时间
获奖者
【历届诺贝尔奖得主(七)】1981年物理学奖,化学奖和生理学或医学奖

1981年12月10日第八十一届诺贝尔奖颁发。
物理学奖瑞典科学家西格班因发明用于化学分析的电子能谱术、美国科学家布洛姆伯根、肖洛因在光谱术中应用激光器而共同获得诺贝尔物理学奖。
布洛姆伯根荷裔美籍物理学家。
他和美国的肖洛(ArthurLeonardSchawlow)及瑞典的西格班(KaiManneBorjeSiegbahn)一起,因革新了研究电磁辐射与物质相互作用的光谱学方法,共获1981年诺贝尔物理学奖。
其中布洛姆伯根和肖洛因研究那些不用雷射就无法探测的现象共获奖金的一半。
布洛姆伯根Bloembergen,Nicolaas(1920.3.11,尼德兰多德雷赫特)荷裔美籍物理学家。
他和美国的肖洛(ArthurLeonardSchawlow)及瑞典的西格班(KaiManneBorjeSiegbahn)一起,因革新了研究电磁辐射与物质相互作用的光谱学方法,共获1981年诺贝尔物理学奖。
其中布洛姆伯根和肖洛因研究那些不用雷射就无法探测的现象共获奖金的一半。
他从乌得勒支(Utrecht)大学获学士学位和硕士学位。
1946年接受哈佛大学的一个研究职位,攻读博士学位。
1948年在莱顿(Leiden)大学获博士学位。
1951年重返哈佛大学,任副教授,1980年成为杰哈德·加迪(GerhardGade)大学教授。
1958年入美国籍。
1940年代末在哈佛大学读博士学位时,曾专攻迈射和雷射的基本原理。
1953年汤斯(CharlesTownes)演示了迈射,两年後,布洛姆伯根详述了微粒的极广泛的应用。
西格班(KaiM.Siegbahn,1918-)因发展高分辨率电子能谱仪并用以研究光电子能谱和作化学元素的定量分析,布洛姆伯根(NicolaasBloembergen,1920-)和肖洛(ArthurL.Schawlow,1921-1999)因在激光和激光光谱学方面的研究工作,共同分享了1981年度诺贝尔物理学奖。
历年诺贝尔物理学奖

J.斯坦伯格
英国 粒子对称结构进行论证
1989 N.F.拉姆齐
美国
W.保罗
德国
H.G.德梅尔特 美国
发明原子铯钟及提出氢微波 激射技术 创造捕集原子的方法以达到 能极其精确地研究一个电子 或离子
1990 J.杰罗姆 H.肯德尔 R.泰勒
美国 美国 加拿大
发现夸克存在的第一个实验 证明
年份 获奖者 1991 P.G.德燃纳 1992 J.夏帕克
德国 法国
获奖原因
发现标识元素的次级伦琴 辐射
研究辐射的量子理论,发 现基本量子,提出能量量 子化的假设,解释了电磁 辐射的经验定律
发现阴极射线中的多普勒 效应和原子光谱线在电场 中的分裂
发现镍钢合金的反常性以 及在精密仪器中的应用
年份 获奖者
国籍
获奖原因
1921 A.爱因斯坦
德国
对现物理方面的贡献,特 别是阐明光电效应的定律
发明点燃航标灯和浮标灯 的瓦斯自动调节器
在低温下研究物质的性质 并制成液态氦
发现伦琴射线通过晶体时 的衍射,既用于决定X射 线的波长又证明了晶体的 原子点阵结构
用伦琴射线分析晶体结构
年份 获奖者 1917 C.G.巴克拉 1918 M.V.普朗克
1919 J.斯塔克 1920 C.E.吉洛姆
国籍 英国 德国
1922 N.玻尔
丹麦 研究原子结构和原子辐射, 提出他的原子结构模型
1923 R.A.密立根
美国
研究元电荷和光电效应,
通过油滴实验证明电荷有
最小单位
1924 K.M.G.西格班 瑞典
伦琴射线光谱学方面的发 现和研究
1925 J.弗兰克 G.L.赫兹
德国 德国
1901至今历届诺贝尔物理学奖得主及小故事

目录1901-1950 (1)1951-1980 (4)1981-2000 (7)2001-2010 (8)2011-2020 (10)2021 (12)独享还是共享? (13)人选空缺怎么办? (13)最年轻和最年长的获奖者 (13)史上获两次诺贝尔物理学奖的人 (14)获得诺贝尔物理学奖的华人科学家 (14)作为根据诺贝尔遗嘱设立的五大奖项之一,物理学奖被授予“在物理学领域作出最重要发现或发明的人”,与其他诺贝尔奖相比,物理学奖的荐举和甄选过程更长、更缜密。
诺贝尔物理学奖规则规定,获奖者的贡献必须“已经受时间的考验”。
这意味着诺贝尔委员会往往会在科学发现的数十年以后才会为此颁发奖项。
自1901年设立至今,诺贝尔物理学奖已走过百年历程,记录了物理学发展史上的无数个里程碑,已成为人类文明不可分割的一部分。
1901-19501、1901年:威尔姆·康拉德·伦琴(德国)发现X射线2、1902年:亨德瑞克·安图恩·洛伦兹(荷兰)、塞曼(荷兰)关于磁场对辐射现象影响的研究3、1903年:安东尼·亨利·贝克勒尔(法国)发现天然放射性;皮埃尔·居里(法国)、玛丽·居里(波兰裔法国人)发现并研究放射性元素钋和镭4、1904年:瑞利(英国)气体密度的研究和发现氩5、1905年:伦纳德(德国)关于阴极射线的研究6、1906年:约瑟夫·汤姆生(英国)对气体放电理论和实验研究作出重要贡献并发现电子7、1907年:迈克尔逊(美国)发明光学干涉仪并使用其进行光谱学和基本度量学研究8、1908年:李普曼(法国)发明彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)9、1909年:伽利尔摩·马克尼(意大利)、布劳恩(德国)发明和改进无线电报;理查森(英国)从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律10、1910年:范德华(荷兰)关于气态和液态方程的研究11、1911年:维恩(德国)发现热辐射定律12、1912年:达伦(瑞典)发明可用于同燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动调节装置13、1913年:卡末林-昂内斯(荷兰)关于低温下物体性质的研究和制成液态氦14、1914年:马克斯·凡·劳厄(德国)发现晶体中的X射线衍射现象15、1915年:威廉·亨利·布拉格、威廉·劳伦斯·布拉格(英国)用X射线对晶体结构的研究16、1916年:未颁奖17、1917年:查尔斯·格洛弗·巴克拉(英国)发现元素的次级X辐射特性18、1918年:马克斯·卡尔·欧内斯特·路德维希·普朗克(德国)对确立量子论作出巨大贡献19、1919年:斯塔克(德国)发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象20、1920年:纪尧姆(瑞士)发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性21、1921年:阿尔伯特·爱因斯坦(德国)他对数学物理学的成就,特别是光电效应定律的发现22、1922年:尼尔斯·亨利克·大卫·玻尔(丹麦)关于原子结构以及原子辐射的研究23、1923年:罗伯特·安德鲁·密立根(美国)关于基本电荷的研究以及验证光电效应24、1924年:西格巴恩(瑞典)发现X射线中的光谱线25、1925年:弗兰克·赫兹(德国)发现原子和电子的碰撞规律26、1926年:佩兰(法国)研究物质不连续结构和发现沉积平衡27、1927年:康普顿(美国)发现康普顿效应;威尔逊(英国)发明了云雾室,能显示出电子穿过空气的径迹28、1928年:理查森(英国)研究热离子现象,并提出理查森定律29、1929年:路易·维克多·德布罗意(法国)发现电子的波动性30、1930年:拉曼(印度)研究光散射并发现拉曼效应31、1931年:未颁奖32、1932年:维尔纳·海森伯(德国)在量子力学方面的贡献33、1933年:埃尔温·薛定谔(奥地利)创立波动力学理论;保罗·阿德里·莫里斯·狄拉克(英国)提出狄拉克方程和空穴理论34、1934年:未颁奖35、1935年:詹姆斯·查德威克(英国)发现中子36、1936年:赫斯(奥地利)发现宇宙射线;安德森(美国)发现正电子37、1937年:戴维森(美国)、乔治·佩杰特·汤姆生(英国)发现晶体对电子的衍射现象38、1938年:恩利克·费米(意大利)发现由中子照射产生的新放射性元素并用慢中子实现核反应39、1939年:欧内斯特·奥兰多·劳伦斯(美国)发明回旋加速器,并获得人工放射性元素40、1940—1942年:未颁奖41、1943年:斯特恩(美国)开发分子束方法和测量质子磁矩42、1944年:拉比(美国)发明核磁共振法43、1945年:沃尔夫冈·E·泡利(奥地利)发现泡利不相容原理44、1946年:布里奇曼(美国)发明获得强高压的装置,并在高压物理学领域作出发现45、1947年:阿普尔顿(英国)高层大气物理性质的研究,发现阿普顿层(电离层)46、1948年:布莱克特(英国)改进威尔逊云雾室方法和由此在核物理和宇宙射线领域的发现47、1949年:汤川秀树(日本)提出核子的介子理论并预言∏介子的存在48、1950年:塞索·法兰克·鲍威尔(英国)发展研究核过程的照相方法,并发现π介子1951-198049、1951年:科克罗夫特(英国)、沃尔顿(爱尔兰)用人工加速粒子轰击原子产生原子核嬗变50、1952年:布洛赫、珀塞尔(美国)从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法51、1953年:泽尔尼克(荷兰)发明相衬显微镜52、1954年:马克斯·玻恩(英国)在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献;博特(德国)发明了符合计数法,用以研究原子核反应和γ射线53、1955年:拉姆(美国)发明了微波技术,进而研究氢原子的精细结构;库什(美国)用射频束技术精确地测定出电子磁矩,创新了核理论54、1956年:布拉顿、巴丁(犹太人)、肖克利(美国)发明晶体管及对晶体管效应的研究55、1957年:李政道、杨振宁(美籍华人)发现弱相互作用下宇称不守衡,从而导致有关基本粒子的重大发现56、1958年:切伦科夫、塔姆、弗兰克(苏联)发现并解释切伦科夫效应57、1959年:塞格雷、欧文·张伯伦(OwenChamberlain)(美国)发现反质子58、1960年:格拉塞(美国)发现气泡室,取代了威尔逊的云雾室59、1961年:霍夫斯塔特(美国)关于电子对原子核散射的先驱性研究,并由此发现原子核的结构;穆斯堡尔(德国)从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯堡尔效应60、1962年:达维多维奇·朗道(苏联)关于凝聚态物质,特别是液氦的开创性理论61、1963年:维格纳(美国)发现基本粒子的对称性及支配质子与中子相互作用的原理;梅耶夫人(美国人.犹太人)、延森(德国)发现原子核的壳层结构62、1964年:汤斯(美国)在量子电子学领域的基础研究成果,为微波激射器、激光器的发明奠定理论基础;巴索夫、普罗霍罗夫(苏联)发明微波激射器63、1965年:朝永振一郎(日本)、施温格、费因曼(美国)在量子电动力学方面取得对粒子物理学产生深远影响的研究成果64、1966年:卡斯特勒(法国)发明并发展用于研究原子内光、磁共振的双共振方法65、1967年:贝蒂(美国)核反应理论方面的贡献,特别是关于恒星能源的发现66、1968年:阿尔瓦雷斯(美国)发展氢气泡室技术和数据分析,发现大量共振态67、1969年:盖尔曼(美国)对基本粒子的分类及其相互作用的发现68、1970年:阿尔文(瑞典)磁流体动力学的基础研究和发现,及其在等离子物理富有成果的应用;内尔(法国)关于反磁铁性和铁磁性的基础研究和发现69、1971年:加博尔(英国)发明并发展全息照相法70、1972年:巴丁、库柏、施里弗(美国)创立BCS超导微观理论71、1973年:江崎玲于奈(日本)发现半导体隧道效应;贾埃弗(美国)发现超导体隧道效应;约瑟夫森(英国)提出并发现通过隧道势垒的超电流的性质,即约瑟夫森效应72、1974年:马丁·赖尔(英国)发明应用合成孔径射电天文望远镜进行射电天体物理学的开创性研究;赫威斯(英国)发现脉冲星73、1975年:阿格·N·玻尔、莫特尔森(丹麦)、雷恩沃特(美国)发现原子核中集体运动和粒子运动之间的联系,并且根据这种联系提出核结构理论74、1976年:丁肇中、里希特(美国)各自独立发现新的J/ψ基本粒子75、1977年:安德森、范弗莱克(美国)、莫特(英国)对磁性和无序体系电子结构的基础性研究76、1978年:卡皮察(苏联)低温物理领域的基本发明和发现;彭齐亚斯、R·W·威尔逊(美国)发现宇宙微波背景辐射77、1979年:谢尔登·李·格拉肖、史蒂文·温伯格(美国)、阿布杜斯·萨拉姆(巴基斯坦)关于基本粒子间弱相互作用和电磁作用的统一理论的贡献,并预言弱中性流的存在78、1980年:克罗宁、菲奇(美国)发现电荷共轭宇称不守恒1981-200079、1981年:西格巴恩(瑞典)开发高分辨率测量仪器以及对光电子和轻元素的定量分析;布洛姆伯根(美国)非线性光学和激光光谱学的开创性工作;肖洛(美国)发明高分辨率的激光光谱仪80、1982年:K·G·威尔逊(美国)提出重整群理论,阐明相变临界现象81、1983年:萨拉马尼安·强德拉塞卡(美国)提出强德拉塞卡极限,对恒星结构和演化具有重要意义的物理过程进行的理论研究;福勒(美国)对宇宙中化学元素形成具有重要意义的核反应所进行的理论和实验的研究82、1984年:卡洛·鲁比亚(意大利)证实传递弱相互作用的中间矢量玻色子[[W+]],W-和Zc的存在;范德梅尔(荷兰)发明粒子束的随机冷却法,使质子-反质子束对撞产生W 和Z粒子的实验成为可能83、1985年:冯·克里津(德国)发现量子霍耳效应并开发了测定物理常数的技术84、1986年:鲁斯卡(德国)设计第一台透射电子显微镜;比尼格(德国)、罗雷尔(瑞士)设计第一台扫描隧道电子显微镜85、1987年:柏德诺兹(德国)、缪勒(瑞士)发现氧化物高温超导材料86、1988年:莱德曼、施瓦茨、斯坦伯格(美国)产生第一个实验室创造的中微子束,并发现中微子,从而证明了轻子的对偶结构87、1989年:拉姆齐(美国)发明分离振荡场方法及其在原子钟中的应用;德默尔特(美国)、保尔(德国)发展原子精确光谱学和开发离子陷阱技术88、1990年:弗里德曼、肯德尔(美国)、理查·爱德华·泰勒(加拿大)通过实验首次证明夸克的存在89、1991年:皮埃尔·吉勒德-热纳(法国)把研究简单系统中有序现象的方法推广到比较复杂的物质形式,特别是推广到液晶和聚合物的研究中90、1992年:夏帕克(法国)发明并发展用于高能物理学的多丝正比室91、1993年:赫尔斯、J·H·泰勒(美国)发现脉冲双星,由此间接证实了爱因斯坦所预言的引力波的存在92、1994年:布罗克豪斯(加拿大)、沙尔(美国)在凝聚态物质研究中发展了中子衍射技术93、1995年:佩尔(美国)发现τ轻子;莱因斯(美国)发现中微子94、1996年:D·M·李、奥谢罗夫、R·C·理查森(美国)发现了可以在低温度状态下无摩擦流动的氦同位素95、1997年:朱棣文、W·D·菲利普斯(美国)、科昂·塔努吉(法国)发明用激光冷却和捕获原子的方法96、1998年:劳克林、霍斯特·路德维希·施特默、崔琦(美国)发现并研究电子的分数量子霍尔效应97、1999年:H·霍夫特、韦尔特曼(荷兰)阐明弱电相互作用的量子结构98、2000年:阿尔费罗夫(俄国)、克罗默(德国)提出异层结构理论,并开发了异层结构的快速晶体管、激光二极管;杰克·基尔比(美国)发明集成电路2001-201099、2001年:克特勒(德国)、康奈尔、卡尔·E·维曼(美国)在“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态”以及“凝聚态物质性质早期基本性质研究”方面取得成就100、2002年:雷蒙德·戴维斯、里卡尔多·贾科尼(美国)、小柴昌俊(日本)“表彰他们在天体物理学领域做出的先驱性贡献,其中包括在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙X射线源”方面的成就。
诺贝尔物理学奖获得者

江崎玲於奈
1973
贾埃沃,I.
约瑟夫森, B.D. Brian David Josephson 赖尔,M.
1974 Sir Martin Ryle Antony Hewish Aage Niels Bohr
休伊什,A. 玻尔,A.N.
1975
莫特森,B.R. Ben Roy Mottelson 雷恩沃特,J. James Rainwater 里克特,B.
无人获奖
Sir Chandrasekhara Venkata 印度 Raman
海森伯,W.K. Werner Karl Heisenberg 薛定谔,E.
Erwin Schr?dinger
德国 奥地利
创建量子力学,提出不确定度关系
1933
建立量子力学的理论形式
狄拉克, P.A.M. Paul Adrien Maurice Dirac 英国
巴克拉,C.G. Charles Glover Barkla 普朗克,M. 斯塔克,J.
Max (Karl Ernst Ludwig) Planck Johannes Stark
纪尧姆,C.é. Charles édouard Guillaume 瑞士 爱因斯坦,A. Albert Einstein 玻尔,N.
佩兰,J.B.
康普顿,A.H. Arthur Holly Compton
1927
威耳孙, C.T.R.
1928 1929 1930 1931 1932
Charles Thomson Rees Wilson
里查森,O.W. Owen Willans Richardson 德布罗意, L.V. Louis Victor de Broglie 拉曼,C.V.
《光学》课程教学电子教案 第0章 前言绪论(32P)

绪论
目录
1. 光学的研究对象、地位和特点 2. 光的本性 3. 现代光学的主要标志 4. 光学的发展趋势——光子学的崛起 5. 光学课程的学习方法
绪论
1. 光学的研究对象、地位和特点
光是一种重要的自然现象 光学是物理学的一个重要分支 光学学科是一门应用性极强的基础学科
第8章激光基础第0章第1章第2章第3章第4章绪论光波光线与光子光学成像的几何学原理光的干涉与相干性光的衍射与变换第5章第6章光学成像的波动学原理光的双折射与光调制第7章光的吸收色散及散射目录光学教案简介绪论光学教案赵建林编著普通高等教育十五国家级规划教材高等教育出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社目录1
光学 教案
简介
致谢
本教案中给出的所有插图仅供用于课堂教学参考。其中绝大多数 插图中系作者自己制作,个别图片取自网络共享文献,在此向原作者表 示感谢。
在本电子教案的编写和出版过程中,高等教育出版社胡凯飞、庞 永江、王文颖、郭亚嫘等编辑付出了辛勤的努力,西北工业大学教务处 为作者提供了精神和经费上的重要支持,西北工业大学教材建设委员会 的诸位专家对提出了许多宝贵的建设性修改意见。此外,作者的研究生 徐宏来曾协助作者编制教案的PPT版初稿,谢嘉宁、曲伟娟、陆红强、 王军等曾协助制作了部分仿真实验图片。作者在此一并表示衷心感谢。
(8) 量子论的提出
普朗克(M. Planck)的黑体辐射公式 爱因斯坦的光电效应方程 “光子(photon)”概念的提出
(9) 光的本性的再认识
激光与新效应 光是一种特殊的客体,具有波粒二象性
绪论
3. 现代光学的主要标志
传统光学的研究对象:
以望远镜、显微镜、光谱仪、干涉仪、照相机等为代表的各种光学仪 器及其在精密测量、光谱分析以及成像等方面的应用
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1981年诺贝尔物理学奖----激光光谱学与电子能谱学布隆姆贝根(Nicolaas Bloembergen,1920-- )肖洛 (Arthur L.Schawlow,1921-- )凯.西格班 (Kai M.Siegbahn,1918-- )1981年诺贝尔物理学奖的一半授予马萨诸塞州坎伯利基哈福大学的布隆姆贝根和美国加利福尼亚州斯坦福大学的肖洛,以表彰他们在发展激光光谱学所作的贡献;另一半授予瑞典乌普沙拉(Uppsala)大学的凯.西格班,以表彰他在高分辨率电子能谱学所作的贡献。
布隆姆贝根的主要工作是在激光光谱学、非线性光学、核磁共振以及电子顺磁共振等领域。
他的科学成就式多方面的。
特别是,他对激光光谱学的发展是从一条独特的道路上做出的。
1982年诺贝尔物理学奖----相变理论K.威尔逊(Kenneth G.Wilson,1936-- )1982年年诺贝尔物理学奖授予美国纽约州伊萨卡康奈尔大学的K.威尔逊,以表彰他对与相变有关的临界现象所作的理论贡献。
在日常生活中,也可从经典物理学中,我们知道,物质可以存在于不同的相中。
我们知道,如果改变压强或温度之类的参数,就会发生从某一到另一项的转变。
只要足够的加热,液体就会变成气体,也就是从液相变成气相。
金属达到一定的温度会失去磁性。
这些只是几个关于相变的大家熟悉的简单例子。
1983年诺贝尔物理学奖----天体物理学的成就钱德拉赛卡尔(Subrahmanyan Chandrasekhar,1910-1995)W.A.福勒(William Alfred Fowler,1911-1995)1983年诺贝尔物理学奖一半授予美国伊利诺斯州芝加哥大学的钱德拉赛卡尔,以表彰他对恒星结构和演变有重要意义的物理过程的理论研究;另一半授予加利福尼亚州帕萨迪那加州理工学院的W.A.福勒,以表彰他对宇宙中化学元素的形成有重要意义的核反应的理论和实验研究。
钱德拉赛卡尔是另一诺贝尔物理学奖获得者拉曼(Sir Chandrasekhara Venkata Raman)的外甥,1910年10月19日出生于巴基斯坦的拉哈尔,1930年毕业于印度马德拉斯大学,后在英国剑桥大学学习和任教。
1937年移居美国。
布隆姆贝根肖洛凯.西格班K.威尔逊钱德拉赛卡尔 W.A.福勒1984年诺贝尔物理学奖----W±和Z o 粒子的发现鲁比亚 (Carlo Rubbia,1934-- )范德米尔(Simon van der Meer,1925-- )1984年诺贝尔物理学奖授予瑞士日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)的意大利物理学家鲁比亚和荷兰物理学家范德米尔,以表彰他们导致发现弱相互作用的传播体W±和Z o 的大规模研究方案中所起的决定性贡献。
这里所谓的大规模研究方案,这是指的在欧洲核子研究中心的质子-反质子对撞实验。
CERN 是研究基本粒子的国际中心,有13个欧洲国家参加,他跨越两个国家--瑞士和法国的边界,创建于1952年。
来自各个国家的物理学家和工程师通力合作,在这里贡献自己的才能。
三十年过去了,由意大利的卢比亚和荷兰的范德米尔为首的庞大的实验队伍,终于取得了硕果,发现了W±和Z o 粒子。
人们说:是范德米尔使这项实验方案成为可能,而鲁比亚则使这项实验方案得到了预期的成果。
1985年诺贝尔物理学奖----量子霍尔效应冯.克利青(Klaus von Klitzing,1943-)1985年诺贝尔物理学奖授予德国斯图加特固体研究马克斯.普朗克研究所的冯.克利青,以表彰他发现了量子霍尔效应。
霍尔效应是1879年美国物理学家霍尔研究载流导体在磁场中导电的性质时发现的一种电磁效应。
他在长方形导体薄片上通一电流,沿电流的垂直方向加磁场,发现在与电流和磁场两者垂直的两侧面产生了电势差。
后来这个效应广泛应用于半导体研究。
一百年过去了。
1980年一种新的霍尔效应又被发现。
这就是德国物理学家冯.克利青从金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)发现的量子霍尔效应。
鲁比亚范德米尔 冯.克利青1986年诺贝尔物理学奖----电子显微镜与扫描隧道显微镜恩斯特.鲁斯卡(Ernst Ruska,1906-1988)宾尼希(Gerd Binnig,1947-)罗雷尔(Heinrich Rohrer,1933-- )1986年诺贝尔物理学奖一半授予德国柏林弗利兹--哈伯学院的恩斯特.鲁斯卡,以表彰他在电光学领域作了基础性工作,并设计了第一架电子显微镜;另一半授予另一半授予瑞士鲁希利康(Rüschlikon)IBM 苏黎世研究实验室的德国物理学家宾尼希和瑞士物理学家罗雷尔,以表彰他们设计出了扫描隧道显微镜。
研制电子显微镜的历史可以追溯到19世纪末。
人们在研究阴极射线的过程中发现阴极射线管的管壁往往会出现阳极的阴影。
1897年布劳恩设计并制成了最初的示波管。
这就为电子显微镜的诞生准备了技术条件。
1926年布什(H.Busch)发表了有关磁焦距的论文,指出电子束通过轴对称电磁场时可以聚焦,如同光线通过透镜时可以聚焦一样,因为可以利用电子成像。
这为电子显微镜作了理论上的准备。
限制光学显微镜分辨率的主要因素是光的波长。
由于电子束波长比光波波长短的多,可以预期运用电子束成像的电子显微镜可以得到比光学显微镜高得多的分辨率。
1987年诺贝尔物理学奖----高温超导电性柏诺兹 (J.Georg Bednorz,1950-- )缪勒 (K.Alexander Muller,1927-- )1987年诺贝尔物理学奖授予瑞士IBM 研究实验室的德国物理学家柏诺兹与瑞士物理学家缪勒,以表彰他们在发现陶瓷材料中的超导电性所作的重大突破。
高临界温度超导电性的探索是凝聚态物理学的一个重要课题。
自从发现超导电性以来,人们逐渐认识到超导技术有广泛应用的潜在价值,世界各国花了很大力气开展这方面的工作。
但是超导转变温度太低,离不开昂贵的液氦设备。
所以,从卡末林-昂内斯的时代起,人们就努力探索提高超导转变临界温度Tc 的途径。
恩斯特.鲁斯卡 宾尼希罗雷尔 柏诺兹 缪勒1988年诺贝尔物理学奖----中微子的研究莱德曼(Leon M.Lederman,1922-- )施瓦茨(Melvin Schwartz,1932-- )斯塔博格 (Jack Steinberger,1921-- )1988年诺贝尔物理学奖授予美国伊利诺斯州巴塔维亚(Batavia)费米国家加速器实验室的德莱曼、美国加利福尼亚州蒙顿维(MountainView)数字通讯公司(Digital Pathways,Inc)的施瓦茨和瑞士日内瓦欧洲核子研究中心的斯坦博格,以表彰他们在发展中微子束方法以及通过μ子中微子的发现显示轻子的二重态结构所作的贡献。
中微子的研究在粒子物理学中占有重要地位。
它原来是一个假设的粒子。
1931年,泡利从研究β衰变的能谱出发,提出了中微子的假设,当时几乎没有人能够想象,怎摸去"捕捉"这一神秘莫测的"粒子"。
因为中微子是中性的,所以用于测量带电粒子的所有办法,对他都无效。
它与物质的相互作用有极弱,甚至可以穿过整个地球而不被任何物质吸收。
所以长时期以来,中微子只是在理论家的计算中出现,而实际上根本无法证实它的存在。
1934年,费米根据泡利的假设,提出了原子核中的中子衰变成质子,同时放出一个电子和中微子的β衰变理论。
费米的理论指出,原子核? 衰变的相互作用,不同于电磁相互作用,是一种"弱相互作用"。
费米的理论计算与实验结果符合得很好,间接的证明了中微子的存在。
1989年诺贝尔物理学奖----原子钟和离子捕集技术拉姆齐(Norman F.Ramsey,1915-- )德默尔特(Hans G.Dehmelt,1922-- )保罗(Wolfgang Paul,1913-1993)1989年诺贝尔物理学奖的一半授予美国马萨诸塞州坎伯利基哈福大学的拉姆齐,以表彰他发明了分离振荡场方法及用之于氢微波激射器及其它原子钟;另一半授予美国西雅图市华盛顿大学的德默尔特与德国波恩大学的保罗,以表彰他们发展了离子捕集技术。
1989年三位诺贝尔物理学奖获得者都是在原子物理技术方面作出过杰出贡献的物理学家,他们创造性的发展了精确的计量方法,大大改进了实验的技术水平,使许多以前无法进行的实验得以实现,并达到前所未有的精确程度。
由于他们的工作,科学界有可能对一些基本物理定律进行更深入的检验,从而提高了人类认识物质世界的能力。
莱德曼 施瓦茨斯塔博格 拉姆齐 德默尔特 保罗1990年诺贝尔物理学奖---核子的深度非弹性散射弗里德曼 (Jerome I.Friedman,1930-- )肯德尔(Henry W.Kendall,1926-- )里查德.泰勒(Richard E. Taylor, 1929-)1990年诺贝尔物理学奖授予美国马萨诸塞州坎伯利基麻省理工学院的弗里德曼、肯德尔和斯坦福大学的加拿大物理学家理查德·泰勒,奖励他们在60年代末、70年代初对于电子与质子及束缚中子深度非弹性散射进行的先驱性研究,这些研究对粒子物理学中夸克模型的发展起了重要作用。
这是继霍夫斯塔特于1961年,丁肇中和里克特于1976年,菲奇和克罗宁于1980年,鲁比亚和范德米尔于1984年以及莱德曼、施瓦茨和斯坦博格于1988年之后,实验粒子物理学又一次荣获自然科学中的最高嘉奖。
这件事说明了实验粒子物理学在当代物理学中占有相当重要的地位。
弗里德曼 肯德尔 里查德.泰勒。