强激光与核反应-近代物理研究所

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我国物理学的发展历程 - 浙江理工大学化学实验教学中心

我国物理学的发展历程 - 浙江理工大学化学实验教学中心
1937 年 7 月 7 日 ,日寇在卢沟桥发起侵华战 争. 八年抗战中 ,各地区的教育和研究机构被迫西迁 到四川 、云南 、广西 、贵州 、陕西等地区 ,在极端艰难 困苦的条件下 ,坚持物理教学和研究. 在海外从事前 沿研究的爱国学者也不断回国工作 ,竭尽全力使中 国物理教育达到先进水平. 周培源关于湍流模式理 论的奠基性工作 、王淦昌提出的中微子探测方法 、吴 大猷的《多原子分子结构和振动光谱 》专著 、王竹溪 和汤佩松关于植物细胞水势的研究等 ,都是具有国
另一方面 ,中国物理学会在周培源同志的主持 下 ,于 1978年 8月在江西庐山召开了中国物理学会 年会 ,抓住机遇 ,及时恢复了正常活动. 学会通过广 泛深入的开展国内外的学术交流 、推动中国物理走 向国际 ,逐步成为国际物理学大家庭中不可缺少的 、 重要的一员 ,同时大力推进科学普及 、促进物理教学 改革和教学的现代化等活动 ,提高公众对物理学前 沿的了解 ,为繁荣中国物理科学 、营造了良好的环 境. 为纪念前辈在发展中国物理学事业中作出的卓 越贡献 ,培育和激励年轻学者 ,学会还根据有关基金 会的规定 ,先后设立奖励委员会 ,定期评审并颁发胡 刚复 、饶毓泰 、叶企孙 、吴有训和王淦昌物理奖以及 周培源物理奖 . 随着国家科教事业的蓬勃发展 ,中 国物理学会发展成为一个拥有三万四千余会员 , 27 个专业委员会及分会等分支机构的规模较大的学术 团体.
令人遗憾的是 ,近代科学并没有起源于当时经 济科技发达的中国. 中国近代物理学的起步比西方 晚了 200 多年 ! 其中的原因十分复杂 , 需要历史学 家从各种角度 仔细研究才搞得清楚. 可能一方面在 长期封建统治下的伦理道德与文化观念 (唯君是 从 、唯上是从 )不利于近代科学的萌发 ,而清朝“闭 关锁国 ”政策又阻止西方近代科学的传入. 另一方 面我国的传统文化比较强调实用 , 缺乏科学探索的 动力也可能是其中的原因之一. 尽管科学研究与技 术研究在形式和方法上并没有什么不同 ,但技术研 究的动机在于应用 ,而基础科学代表着一种探索 ,其 目标在于揭示和认识客观世界的基本规律 ;它的动 机是求知 、求真 ,对真理的追求 !

2022物理第12章近代物理初步第2节原子结构和原子核教案

2022物理第12章近代物理初步第2节原子结构和原子核教案

第2节原子结构和原子核一、原子结构1.电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。

2.原子的核式结构(1)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞”了回来。

(2)原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转.3.氢原子光谱(1)光谱:用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱。

(2)光谱分类(3)氢原子光谱的实验规律:巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线,其波长公式1λ=R错误!,(n=3,4,5…,R是里德伯常量,R=1。

10×107 m-1)。

(4)光谱分析:利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分,且灵敏度很高。

在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。

4.玻尔理论(1)定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。

(2)跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν=E m-E n。

(h是普朗克常量,h=6。

63×10-34 J·s)(3)轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。

原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的.5.氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图所示(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式:E n=错误!E1(n=1,2,3…),其中E1为基态能量,其数值为E1=-13。

6 eV。

②氢原子的半径公式:r n=n2r1(n=1,2,3…),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r1=0.53 ×10-10m。

近代物理实验论文

近代物理实验论文

近代物理实验论文近代物理实验教学是大学生实践教学中的重要环节,它对于培养大学生的实践能力和创新能力有着不可替代的作用。

长期以来,近代实验教学模式单一、内容陈旧、方法死板,缺乏时代特征。

学生只要按实验教材上的步骤去做, 就能成功地测到数据, 完成实验。

这种呆板的、千篇一律的实验教学方式在一定程度上限制了学生的主动性与积极性, 难以激发他们独立思考的兴趣和激情。

基本实验要求学生必须认真预习,掌握实验原理,了解实验中的物理思想及实验中的物理思想及实验中应完成那些工作和实验的关键性措施,在此基础上写出预习报告。

根据学生的预习情况,教师提出问题与学生一起讨论,进一步引导学生领会实验原理和物理思想,然后由学生独立完成实验操作、数据处理、误差分析、直到写出实验报告。

整个实验过程要充分体现学生的主体作用和教师的主导作用。

我们这学期做的实验有微波迈克尔逊干涉实验光栅光谱实验椭圆偏振仪测量薄膜厚度微波布拉格晶体衍射核磁共振实验光泵磁共振实验微波顺磁共振实验全息照相实验一.迈克尔孙干涉传统上是用可见光来进行的。

布拉格衍射原本是英国物理雪茄布拉格父子用X射线在实际晶体物质中实现的,他们还因此获得1915年诺贝尔物理奖。

而在我们的试验中是用波长比光波波长和X射线波长在数量级上长1万倍甚至更多的微波来模拟的。

1.通过微波迈克尔孙干涉试验,了解微波与光在现实迈克尔孙干涉时的差异。

2.通过微波对模拟晶体的布拉格衍射测量,了解X光射线晶体衍射的基本特点和大致方法。

步骤:1. 调微波分光计,使两个喇叭同轴等高,且通过分光计中心,各转至0°与180°。

2. 把固体震荡器接上直流电源,打开电源开关之前为了防止其始电压过大,击穿微波管,应先使电源输出电压旋至最小。

打开电源开关后,将电压调至9~10伏。

3.晶体管检波器与微波传播波导管的匹配皆需调节。

可用加大衰减的办法,先调节检波器短路活塞的位置,使指示表头达到最大。

再调节微波波导管的匹配(方法同上),使之位置最佳。

20世纪的十大科技发明

20世纪的十大科技发明

20世纪的十大科技发明20世纪,人类社会在战火中迎来了翻天覆地的变化,各个领域都得到了前所未有的突破。

人类在这一个100年中,每10年就有一项重大的发明问世,每一项发明都凝聚了人类超乎寻常的想象力。

正是这种敢于想象的思想,把人类社会生产力推向了另一个更高的层次,大大的丰富了人类物质和精神需求,提高了人类的生活水平。

下面我们就十大科技向大家一一介绍。

10 飞机的发明二十世纪最重大的发明之一,是飞机的诞生。

人类自古以来就梦想着能像鸟一样在太空中飞翔。

而2000多年前中国人发明的风筝,虽然不能把人带上太空,但它确实可以称为飞机的鼻祖。

本世纪初在美国有一对兄弟他们在世界的飞机发展史上做出了重大的贡献,他们就是莱特兄弟。

在当时大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能,而莱特兄弟确不相信这种结论,从1900年至1902年他们兄弟进行1000多次滑翔试飞,终于在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机"飞行者"1号,并且获得试飞成功。

他们因此于1909年获得美国国会荣誉奖。

同年,他们创办了"莱特飞机公司"。

这是人类在飞机发展的历史上取得的巨大成功。

9 坦克的发明乘车战斗的历史,可以追溯到古代,中国早在夏代就有了从狩猎用的田车演变而来的马拉战车。

但坦克的诞生,则是近代战争的要求和科学技术发展的结果。

第一次世界大战期间,交战双方为突破由堑壕、铁丝网、机枪火力点组成的防御阵地,打破阵地战的僵局,迫切需要研制一种火力、机动、防护三者有机结合的新式武器。

1915年,英国政府采纳了E.D.斯文顿的建议,利用汽车、拖拉机、枪炮制造和冶金技术,试制了坦克的样车。

1916年生产了“马克”Ⅰ型坦克,外廓呈菱形,刚性悬挂,车体两侧履带架上有突出的炮座,两条履带从顶上绕过车体,车后伸出一对转向轮。

该坦克乘员8人,有“雄性”和“雌性”两种。

“雄性”装有2门57毫米火炮和4挺机枪,“雌性”仅装5挺机枪。

超强激光脉冲作用下的Au等离子体L-X射线辐射测量

超强激光脉冲作用下的Au等离子体L-X射线辐射测量
2 .中 国科 学 院 近代 物 理 研 究 所 ,兰州 7 0 0 ) 3 00

要 : 基 于 SL X I激 光 器 , 用 单 光 子计 数 型 电荷 耦 合 器 件 , 超 强 超 短 脉 冲激 光 与 高 纯 度 A IE — 利 在 u靶
相 互 作 用 中 , 过 改 变入 射激 光 的 能量 , 量 了 不 同 激 光 功 率 密 度 下 的 Au等离 子 体 Lx 射线 发 射 谱 。实 验 结 通 测 — 果表 明 : 超强超短脉冲激光作用下 , 在 Au等 离 子 体 L x射 线 发 射 过 程 中 由 于 高 速 电 子 存 在 , 诱 发 很 强 的 热 — 会 辐 射 和 轫致 辐 射 , 且 Au等 离 子 体 特 征 Lx 射 线 发 射 强 度 、 辐 射 和 轫 致 辐 射 随 激 光 功 率 密 度增 加 而增 强 。 并 — 热 关 键 词 : 单 光 子 计 数 型 电荷 耦 合 器 件 ; 探 测 效 率 ; 激 光 与 物 质 相 互 作 用 ; x 射 线 测 量 ; 激 光 等 离
等, 因此 聚焦激 光 与物质 相互作 用 产生 的 X射 线是 表征其 等离 子体特 性 的重 要 内容 之一 。但 是 激光 与 物 质相 互作 用 产生 的等离 子体 是极其 复 杂的过程 , 与物质 相互 作用 过 程 中的许 多 环节 相关 。所 以对 激光 与 物 质 相互 作 用产 生 的等 离子 体 中 的 X射 线 的精确 测 量 , 助 于对 等离 子 体性 质 的深 入 了解 。近 年来 , 于研 究 激 光 等 有 关 离 子体 中的 X射线 的实验 较 多 , 由于探测 器 能量分 辨和 空间分 辨 以及 激 光能量 的 限制 , 但 多数工作 处 在对 中 Z 元 素 的特征 X射 线 的研 究l ] 涉及 高 Z元 素特征 X射 线 的实 验较 少 , l , 。 尤其 是在 惯 性 、 磁约 束 聚 变 的等 离 子体

(新高考)2021届高考二轮专题十 近代物理初步 教师版

(新高考)2021届高考二轮专题十 近代物理初步 教师版

本专题在高考中命题重点有光电效应、氢原子能级跃迁、核反应方程与核能的计算,一般以选择题为主,难度不大,主要考查对基础知识的掌握。

一、光电效应 1.两条主线 (1)光照强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大; (2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。 2.三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。 (2)最大初动能与遏止电压的关系:Ek=eUc。 (3)逸出功与极限频率的关系:W0=hν0。 二、原子结构及能级跃迁 1.氢原子能级图:如图所示。

2.定态间的跃迁——满足能级差 (1)从低能级(n小)――→跃迁高能级(n大)―→吸收能量,hν=En大-En小。 (2)从高能级(n大)――→跃迁低能级(n小)―→放出能量,hν=En大-En小。 三、原子结构及能级跃迁

命题趋势 考点清单

专题 十 ×× 近代物理初步 1.核反应的四种类型

方程类型 核反应方程示例

衰变 α衰变:238 92U→234 90Th+42He(核内211H+210n→42He) β衰变:234 90Th→234 91Pa+ 0-1e(核内10n→11H+ 0-1e)

3015P→3014Si+01e(核内11H→10n+01e)

γ辐射:原子核处于较高能级,辐射光子后跃迁到低能级

人工核转变 147N+42He→178O+11H(发现质子的核反应)

94Be+42He→126C+10n(发现中子的核反应)

2713Al+42He→3015P+10n 3015P→3014Si+01e(人工制造放射性同位素)

重核的裂变 235 92U+10n→141 56Ba+9236Kr+310n

轻核的聚变 21H+31H→42He+10n(需要几百万度高温,所以又叫热核反应)

2.核能的计算方法 (1)根据ΔE=Δmc2计算时,Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”。

(2)根据ΔE=Δm×931.5 MeV计算时,Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。 (3)根据核子比结合能来计算核能:原子核的结合能=核子比结合能×核子数。

高考物理新近代物理知识点之相对论简介单元汇编含答案(2)

高考物理新近代物理知识点之相对论简介单元汇编含答案(2)一、选择题1.在物理学发展的历程中,许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程,以下对几位物理学家所做科学贡献的叙述正确的是()A.牛顿运用理想实验法得出“力不是维持物体运动的原因”B.安培总结出了真空中两个静止点电荷之间的作用规律C.爱因斯坦创立相对论,提出了一种崭新的时空观D.法拉第在对理论和实验资料进行严格分析后,总结出了法拉第电磁感应定律2.在地面附近有一高速飞行的宇宙飞行器,地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象,正确的是A.地面上的人观察到宇宙飞行器变短了B.地面上的人观察到宇宙飞行器变长了C.宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了D.宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了3.下列说法正确的是________.A.物体做受迫振动时,振幅与物体本身无关B.光纤通信是激光和光导纤维相结合实现的C.火车以接近光速通过站台时车上乘客观察到站台上的旅客变矮D.全息照相技术是光的衍射原理的具体应用4.研究下列物体的运动,不适合使用经典力学描述的是()A.行驶的自行车 B.接近光速运动的粒子C.投出的篮球 D.飞驰的汽车5.下列说法正确的是________.A.机械波和电磁波都能在真空中传播B.光的干涉和衍射说明光是横波C.铁路、民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测D.狭义相对论指出,物理规律对所有惯性参考系都一样6.下列关于近代物理的说法,正确的是A.玻尔理论成功解释了各种原子发出的光谱B.能揭示原子具有核式结构的事件是氢原子光谱的发现C.光电效应实验现象的解释使得光的波动说遇到了巨大的困难D.质能方程2揭示了物体的能量和质量之间存在着密切的确定关系,提出这一方E mc程的科学家是卢瑟福7.下列说法正确的是A.做简谐运动的单摆,其振动能量与振幅和摆球质量无关B.泊松亮斑是光的干涉现象,全息照相利用了激光的衍射原理C.质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的D.高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的偏振现象8.关于爱因斯坦质能方程,下列说法中正确的是()A.中是物体以光速运动的动能B.是物体的核能C.是物体各种形式能的总和D.是在核反应中,亏损的质量和能量的对应关系9.已知电子的静止能量为0.511MeV,若电子的动能为0.25MeV,则它所增加的质量∆与静止质量0m的比值近似为()mA.0.1B.0.2C.0.5D.0.910.在以光速c前进的特殊“列车”上向前发射一束光,在地面上的观察者看来这束光的速度是()A.0B.c C.2c D.c-11.有关宇宙的理解,下列说法中正确的是()A.质量越大的恒星寿命越长B.太阳发出的光和热来自于碳、氧等物质的燃烧C.在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度高D.由于光速有限,因此观察遥远的天体就相当于观察宇宙的过去12.下列说法正确的是()A.可以利用紫外线的热效应对物体进行烘干B.根据麦克斯韦的电磁理论,变化的电场周围一定可以产生电磁波C.光的偏振现象证明了光是一种纵波D.火车以接近光速行驶时,我们在地面上测得车厢前后的距离变小了13.建立经典电磁场理论,并预言了电磁波存在的物理学家和创立相对论的科学家分别是()A.麦克斯韦法拉第B.麦克斯韦爱因斯坦C.赫兹爱因斯坦D.法拉第麦克斯韦14.经典力学只适用于“宏观世界”,这里的“宏观世界”是指()A.行星、恒星、星系等巨大的物质领域B.地球表面上的物质世界C.人眼能看到的物质世界D.不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界15.一个质量为m的物体,从静止开始做匀加速直线运动,随着速度的不断增大,下列说法正确的是()A.物体的速度越大,它的质量就越小B.物体的速度越小,它的质量就越大C.物体的质量与其速度无关D.随着速度的增大,物体的质量将变大16.在高速公路上行驶的质量为M 的小轿车,关于它的质量下列说法正确的是( ) A .大于M B .小于M C .等于M D .质量为零17.一列火车以接近光速的速度从我们身边飞驰而过,我们会感到车厢、车窗变短了,而车厢、车窗的高度没有变化,那么车厢内的人看到的路旁的电线杆间距将会( ) A .变窄 B .变宽 C .不变 D .都有可能18.迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住,绕恒星“Gliese5581”运行的行星“G1-581c ”却很值得我们期待。

高考物理近代物理知识点之波粒二象性解析(2)

高考物理近代物理知识点之波粒二象性解析(2)一、选择题1.图甲为氢原子部分能级图,大量处于n =4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光。

用辐射出的光照射图乙光电管的阴极K ,已知阴极K 为金属钨,其逸出功为4.54eV ,则()A .能使金属钨发生光电效应的光有6种B .逸出光电子的最大初动能为8.21eVC .若将滑动变阻器的滑片右移,电路中的光电流一定增大D .如果将电源正、负极反接,电路中不可能有光电流产生2.在光电效应实验中,用同一光电管在不同实验条件下得到了甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线.下列判断正确的是( )A .甲光的频率大于乙光的频率B .乙光的波长小于丙光的波长C .乙光的强度低于甲光的强度D .甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能3.三束单色光1、2和3的频率分别为1v 、2v 和3123()v v v v >>。

分别用这三束光照射同一种金属,已知用光束2照射时,恰能产生光电效应。

下列说法正确的是( ) A .用光束1照射时,一定不能产生光电效应B .用光束3照射时,一定能产生光电效应C .用光束3照射时,只要光强足够强,照射时间足够长,照样能产生光电效应D .用光束1照射时,无论光强怎样,产生的光电子的最大初动能都相同4.如图是 a 、b 两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样,则A.从同种介质射入真空发生全反射是 b 光临界角大B.在同种均匀介质中,a 光的传播速度比 b 光的大C.照射在同一金属板上发生光电效应时,a 光的饱和电流大D.若两光均由氢原子能级跃迁发生,产生 a 光的能级能量差小5.用如图的装置研究光电效应现象,当用能量为3.0eV的光子照射到光电管上时,电流表G的读数为0.2mA,移动变阻器的触点c,当电压表的示数大于或等于0.7V时,电流表读数为0,则()A.电键K断开后,没有电流流过电流表GB.所有光电子的初动能为0.7eVC.光电管阴极的逸出功为2.3eVD.改用能量为1.5eV的光子照射,电流表G也有电流,但电流较小6.用不同频率的光分别照射钨(W)和锌(Zn),产生光电效应,根据实验可画出光电子的-图线.已知钨的逸出功是4.54eV,锌的逸出功最大初动能k E随入射光频率v变化的k E v-坐标系中,则正确的图是()为4.62eV,若将二者的图线画在同一个k E vA.B.C.D.7.在物理学的发展过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步,下列表述符合物理学史实的是A.普朗克通过对阴极射线的研究,最早发现了电子B.玻尔为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论C.贝可勒尔通过对天然放射性的研究,发现原子核是由质子和中子组成的D.卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究,提出了的核式结构模型8.关于近代物理,下列说法正确的是()A.射线是高速运动的氦原子B.核聚变反应方程,表示质子C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D.玻尔将量子观念引入原子领域,其理论能够解释氦原子光谱的特征9.分别用波长为和的单色光照射同一金属板发出的光电子的最大初动能之比为,以表示普朗克常量,表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为()A.B.C.D.10.入射光照射到金属表面上发生了光电效应,若入射光的强度减弱,但频率保持不变,那么以下说法正确的是()A.单位时间内从金属表面逸出的光电子的数目减少B.从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔明显增加C.逸出的光电子的最大初动能减小D.有可能不再产生光电效应11.如图所示为氢原子的能级图,用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子,受到激发后的氢原子只辐射出三种不同频率的光a、b、c,频率,让这三种光照射逸出功为10.2eV的某金属表面,则()A.照射氢原子的光子能量为12.75eVB.从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光频率为C.逸出的光电子的最大初动能为1.89eVD.光a、b、c均能使金属发生光电效应12.在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连,用弧光灯照射锌板时,验电器的指针就张开一个角度,如图所示,这时()A.金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子,当它积累的动能足够大时,就能逸出金属B.锌板带正电,指针带正电C.锌板带负电,指针带正电D.若仅减弱照射光的强度,则可能不再有光电子飞出13.下图为氢原子的能级图.现有两束光,a光由图中跃迁①发出的光子组成,b光由图中跃迁②发出的光子组成,已知a光照射x金属时刚好能发生光电效应,则下列说法正确的是A.x金属的逸出功为2.86 eVB.a光的频率大于b光的频率C.氢原子发生跃迁①后,原子的能量将减小3.4 eVD.用b光照射x金属,打出的光电子的最大初动能为10.2 eV14.用很弱的光做双缝干涉实验,把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在,如图所示,不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片.这些照片说明()A .光只有粒子性没有波动性B .少量光子的运动显示粒子性,大量光子的运动显示波动性C .光只有波动性没有粒子性D .少量光子的运动显示波动性,大量光子的运动显示粒子性15.如图,用一定频率的单色光照射光电管时,电流表指针会发生偏转,则( )A .电源右端应为正极B .流过电流表G 的电流大小取决于照射光的频率C .流过电流表G 的电流方向是a 流向bD .普朗克解释了光电效应并提出光子能量E=hν 16.爱因斯坦提出了光量子概念,并成功解释了光电效应现象,因此获得了1921年的诺贝尔物理奖。

《强激光与粒子束》第五届编辑委员会编委名单


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本 刊 重 要 声 明
为 适 应 我 国科 技 期 刊 信 息 化建 设 需 要 ,扩 大 作 者 的 学 术交 流 渠 道 ,推 进 科 技 信 息 交 流 的 网络 化进 程 , 目前 ,《 强激 光 与 粒
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强 激 光 与 粒 子 束
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张 凯 中物 院应 用电 ,学研 究所 张维岩 中 国l 程物 理研 究院 l
刘泽金 国防 科技大 学 吕百 达 四川 大学 朱 少平 北 京应 用物理 与计 算数学 研究 所
何多慧 巾周 科技 大学 张 杰 l 海交通 大学
李志 民 中物 院科技信 息 心 } 束小 建 北京 应用物 理 f 算数 学研究 所
(j 刊 ,1 8 , 9 9年仓 刊) 0 第2 0卷第 1 0期 ( 16期) 2 0 总 3 0 8年 1 0月
主 办 单 位
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( nhy Sa e 9 9 Mo tl tr di 1 8 ) , t n V 1 0No1 S m. 6 t2 0 o. 2 .0 u 1 . 0 8 3 Oc

《近代物理基础》课件


量子力学
描述微观粒子运动和相互 作用的规律,涉及到原子 、分子、光、物质结构等 领域。
近代物理的发展历程
19世纪末
经典物理学遇到光速不变和黑体辐射等实验 事实的挑战。
1905年
爱因斯坦提出光量子理论,解释了光电效应 。
1916年
爱因斯坦提出受激辐射理论,奠定了激光技 术的基础。
1925年
海森堡和薛定谔分别提出矩阵力学和波动力 学,奠定了量子力学的基石。
19世纪末的物理实验现象
如黑体辐射、光电效应等无法用经典物理学解释,成为量子力学发展的契机。
早期尝试
玻尔兹曼、洛伦兹等物理学家尝试用量子化概念解释物理现象,但未形成完整 的理论体系。
量子力学的原理和概念
波粒二象性
量子力学中的粒子具有波动性和粒子性双重性质 。
测不准原理
微观粒子位置和动量不可同时被精确测量。
近代物理的重要性和应用
推动科学技术进步
01
近代物理的发展推动了电子技术、激光技术、材料科学等领域
的发展。
促进交叉学科发展
02
与化学、生物学、医学等学科的交叉产生了许多新的学科领域

改变人类生活
03
从电子设备、通讯技术到医疗诊断和治疗,都离不开近代物理
的原理和技术。
02
量子力学基础
量子力学的起源
相对论的起源
19世纪末的物理学危机
经典物理学无法解释光速不变和米氏-摩雷森实验等实验结果 ,为相对论的产生提供了背景。
洛伦兹变换的提出
荷兰物理学家洛伦兹提出洛伦兹变换,为相对论的创立奠定 了数学基础。
相对论的基本原理
相对性原理
物理定律在所有惯性参考系中都 是相同的,即没有绝对静止的参
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Type
Wavelength
(μm)
Efficiency 0.01 - 0.02 (pulsed) 0.4 0.03 (lamp) 0.1 (diode) 0.003 0.001 - 0.06 (lamp) > 0.1 (diode) 10-3 > 0.1 ´ ηp < 10-3 10-4 10-3 > 0.1 ´ ηp 0.001 - 0.05 10-3 0.08
Effect of the plasma channeling
Without a preformed channel (left) the drive laser pulse blows out after a few hundred micrometers, producing diffuse bunches of electrons with wide energy spread. A preformed channel through the plasma (right) confines the drive beam and produces bunches of electrons with nearly uniform high energy.
激 光 效 率 和 功 率 水 平
CO2 CO Holmium Iodine Nd-glass, YAG * Color center * Vibronic (Ti Sapphire) Ruby He-Ne * Argon ion * OPO N2 * Dye Kr - F
10.6 5 2.06 1.315 1.06 1-4 0.7 - 0.9 0.6943 0.6328 0.45 - 0.60 0.4 - 9.0 0.3371 0.3 - 1.1 0.26
Xenon 0.175 0.02 > 108 * = Tunable sources, ηp=pump laser efficiency from page 50 of NRL Plasma Formulary
激光与物质的相互作用
激光特性 • 发散度极小(0.2-1mrad)-测距 • 单一波长,波长分散极小.(0.01 0.2nm, 或 1:100000 - 1:5000)- 波长灵敏探测器 • 光脉冲可以很窄-高功率密度
Power levels available (W) Pulsed > 2 ´ 1013 > 109 > 107 > 1012 ∼ 1014 (10 beams) > 106 106 1010 5 · 104 106 105 - 106 > 106 > 109 CW > 105 > 100 30 1 - 103 1 1-5 1 1 - 50 · 10-3 1 - 20 1-5 140 500
激光器部件
Component Oscillator Optical Isolator Stretcher</A. < TH> Power Amplifier Spatial Filter Compressor Target Chamber Experiments Purpose Produce a low power high precision pulse which is to be further amplified in a separate power amplifier. Prevent damage from parasitic feedback from higher power stages back into lower power amplification stages. Decrease the intensity of a laser pulse by stretching it in time. Amplify a weak pulse and produce very high power pulse while maintaining the initial characteristics of the initial pulse. To remove wavefront distortions by focusing the beam through a pinhole. Increase the power of a laser pulse by compressing it in time. Provide a gas-free environment in which the laser pulse can be focused onto a target. To perform an experiment requires some form of diagnostic instrumentation to analyze results.
Self focusing
Spatial distribution of the electron density for a time moment of 35 ps. Thomson scattering image of laser-He jet interaction at a wavelength of 1.053 mm and a laser power of 4.3 TW. The direction of the main beam propagation is from the left to the right.
激光与物质的相互作用
• 光的吸收 P =ε (ω) ε0 E ε (ω) =ε1 + iε2 nc(ω) = n + ik
电子振动产生的极化P与入射光场E的关系 物质复介电函数 折射指数
反射率
k=0时, 光在物质中的衰减规律
光吸收与等离子体的形成
• 在很高载流子密度 (N>1017cm–3)时,载流子 之间的碰撞相对载流子与晶格的碰撞占主 要部分,这时载流子表现出集体性,即形 成等离子体; • 激光功率密度> 106 W/cm2时, 材料的蒸发 和等离子体效应变得很重要。 • 激光功率密度更高(>109W/cm2)时, 等离子 体变得透明. 熔化压驱使击波进入材料, 从而在很宽范围内改变材料的结构和光学 性质;
中科院近代物理研究所
强激光与核反应
•激光与物质的相互作用 •激光加速粒子的原理 •激光引起的核反应 •激光核反应的前景
激光分类
• Pulsed Lasers Pulse lasers operate for very short periods usually for much less than one second. They can produce extremely high peak powers but only for a very short period of time. Many pulsed lasers have very low average powers • Continuous Lasers (CW) Continuous lasers operate continuously for periods exceeding one second. These lasers usually have a relatively high average power and are often classified as military lasers.
Plasma channeling
Laser
A plasma channel, denser toward the edges, guides the laser and allows it to form high-quality electron beams. As the laser pulse travels from left to right it excites a wake in the plasma, trapping and accelerating bunches of electrons to high energies (September 29, 2004 news of BNL)
连续激光
Military Lasers Extremely high average power lasers which can be used to destroy missiles in the vulnerable launch phase.. •Gasdynamic Laser High power laser based on rapid adiabatic expansion of a high temperature gas, somewhat like the exhaust of a rocket nozzle. The first gasdynamic laser was successfully operated in 1966. •Ammonia Microware Laser Low power laser based on low energy molecular transitions. This was the first operational laser, it was constructed by Townes and Shawlow in Lasers (Chirped Pulse Amplification) Extremely short duration pulse of the order of 1 ps. These lasers are based on recent advances in pulse compression techniques and can produce irradiances exceeding 1020 W cm-2. 32sets • Long Pulse Lasers Lasers whose pulse duration is of the order of 1 ns used for inertial confinement fusion research. These are some of the older generation of high power lasers such as the NOVA at Lawrence Livermore National Laboratories. 18sets
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