新型通讯工具——“智能”子弹

 美国佛罗里达大学研制的“智能”子弹在射向目标之后能通过无线网传送信息,在“智能”子弹内部安放有传感器、微型发射机和电池,传感器收集的信息能传送到离开子弹70米外的掌上电脑或笔记本电脑上。佛罗里达大学根据LockheedMartin公司订单研制的“智能”子弹直径为17厘米,它可以利用普通气枪发射。子弹前部覆盖有一层粘性聚合物,这种粘性聚合物可使子弹牢牢粘附在目标上。由于射击的气动机理和不大的初速度,子弹发射后不会变形,因此“智能”子弹可以重复使用。佛罗里达大学学生对“智能”子弹原型进行了试验,并将它作为传感器而装备加速度表。     

封面照片说明

 这是被称为“宇宙枪手”的“隼鸟”号小行星探测器,它是由日本科学家设计制造的。这次探测计划与2005年7月实施的“深度撞击”不同,它不是与小行星硬碰硬,而是通过一系列操控来完成,从而收集小行星的信息。“隼鸟”号装有一支长40厘米的枪,枪管开口处呈喇叭形状。当“隼鸟”号接近小行星时,会向其表面射出一颗直径1厘米,速度180米/秒的金属子弹,枪击所激起的小行星表面物质会被喇叭状的枪口吸入并收集。按计划射击将进行两次。同时“隼鸟”号还要在小行星表面放置一个漫游器以获取更多的资料。“枪击”计划于2005年11月上旬实施。     

绿色植被可见-近红外反射光谱模拟材料研究进展

成像光谱技术能够同时获取目标的图像特征和光谱特征,很容易识别与背景环境光谱特征区别较大的传统伪装材料。近年来,成像光谱得到了迅速发展,经历了多光谱技术到高光谱技术的跨越,传感器的探测波段数、光谱分辨率、空间分辨率的显著提高。得益于各国ISR无人机技术的应用,高光谱传感器由星载拓展到机载,可以在更近距离对军事伪装目标进行识别,对具有重要价值的军事目标的生存能力构成巨大挑战。目前,应对高光谱的伪装材料主要设计思路是,选择材料或材料体系具有与环境背景相似的颜色和光谱反射特征（传感器探测范围内）进行复合,目的是与环境背景达到“同色同谱”来躲避高光谱侦察。绿色植被是最常见的伪装背景,也是本领域绝大部分研究的光谱模拟对象,其反射光谱曲线在可见近红外波段具有：“绿峰”、“红边”、“近红外高原”和“水吸收带”四个主要特征,分别由叶片的组织结构以及叶绿素和水分产生。离体叶绿素光热稳定性较差,不能直接用作伪装材料,所以寻找和合成稳定性好、具有类叶绿素结构及光谱特征的分子是当前的研究热点之一。此外,铬绿和钴绿是常用的伪装颜料,具有类似绿色植被“绿峰”、“红边”和“近红外高原”光谱反射特性,研究者将其与高吸水填料复合来引入“水吸收峰”,大致模拟出绿色植被反射光谱,但是想要实现精确模拟,仍存在一些难以解决的问题。从绿色植被光谱特征出发,分别阐述了模拟绿色植被可见光区和近红外光区光谱特征的材料选择依据及体系;同时介绍了它们在精确模拟植被光谱时存在的问题,以及通过改性和复合来提升光谱相似度和耐候性的相关研究工作,总结并展望了绿色植被光谱模拟材料要解决的重难点问题和发展方向。     

微纳技术及微纳机电系统(上)

 今天,在一个所谓“云计算”与“大数据”到来的时代,人们面对着大量的数据信息,不仅需要对获取的数据进行传递,而且需要进行处理和分析。之所以如此,是因为人们已经能够将信息的获取从分散、断续、孤立的点扩展到整体、连续、相关的面或体上,即从“点式”扩展到“网式”,从宏观延伸到微观,并能够以更精细的分辨、更快的速率和在更大的尺度上来获取数据。     

B介子工厂的挑战

 在近年的科技报章上,经常出现“B介子工厂”这个词语。那么,究竟什么是B介子工厂?为什么要建造B介子工厂?它对粒子加速器和探测器技术提出了什么样的挑战?这篇文章就来谈谈这些问题。 （一）什么是B介子工厂? 大家知道,高能物理研究作为构成宏观物质“大厦之砖石的“基本粒子”的结构及其运动规律。“基本粒子”不但非常微小(尺度在10^-子、米量级),而且除质子、中子、电子和光子等少数粒子以外,大多数只能在宇宙线中找到或在实验中产生,而且寿命都很短。要深入研究“基本粒子”的性质,就必须获取尽可能多的粒子事例。那么,这些粒子是如何在实验室中“生产”出来的呢?     

计算机的“快”与“大”

 1946年第一台真空管电子数字计算机问世,当时主要用于数值计算。50余年以来,计算机技术发展迅速,从用于数值计算到今天可以处理各种形式的信息,极大地推动了信息技术的发展。现代信息技术是以数字计算机为基础的。几十年来,数字计算机的发展,始终围绕着两个基本问题,这就是“快”和“大”。所谓“快”,就是运算速度快;所谓“大”,就是存储器的容量大。回顾人类历史的发展,信息技术的进步与发展起着十分重要的作用。过去人类以符号、图形、图画、声音、语言、文字等模拟量记录信息,传递信息。随着人类社会的进步,产生的信息越来越多。人们用信息爆炸来形容当前信息的数量和产生的速度。     

物理学所蕴涵的人文基因

 科学“求真”,人文“求善”,两者交融则“生绿”,即“求美”。现代高等教育应是科学教育与人文教育融为一炉的“绿色教育”。因为只有这种真、善、美有机统一的教育理念与模式,才是今天素质教育对人的培养所追求的最高目标。一则它可以使受教育者自觉地陶冶与纯洁思想感情、升华精神境界、树立对国家、对民族的高度责任感和使命感,即培养学生“钟情于爱国”的大德;二则它能活跃与完善青年人的思维能力、优化思维过程、开启作为万物之灵的人的固有灵性、发挥人类进化500万年来所形成的巨大潜能,极有利于学生“不断创新”。     

光纤在通信领域中的应用

 能够传播光的纤维丝称作“光导纤维”,简称“光纤”。信息高速公路就是以现代通信技术和计算机网络为基础,用大容量的光纤作为铺“路”材料,集话音、数据、图像和文字为一体的多媒体信息源为“车”,这些“路”和“车”便构成了“信息高速公路”。对光纤的研究、开发和利用,是以物理学为基础,经过对光传播的研究、光谱的分析、材料的筛选、以及半导体激光器和光电检测器件的研制,在通信领域取得了成功,是物理学和无线电通信的完美结合。 一、光纤的问世 通光的材料和结构对于光信号的通过能力有一定的影响,这就是我们常说的损耗。光纤损耗的主要原因在于玻璃中含有过度金属离子以及拉丝工艺。     

谈谈熵的概念

 一、“熵”字的来源 二、“熵”概念的来源 三、“熵”所遵循的规律 四、“熵”与热力学第二定律的关系 五、“熵”与微观状态数的关系 六、熵的应用     

我们离“诺贝尔奖”有多远?——走进中国科技馆 感悟诺贝尔奖

 在中国物理学会与《现代物理知识》联合举办“诺贝尔物理学奖110年知识竞答”活动期间, “走近诺贝尔奖”专题展览恰巧在中国科技馆举办。笔者作为科技馆辅导员, 既积极参加了知识竞答活动, 也认真参观了“走近诺贝尔奖”专题展览。     

指导学生“研制水火箭”的做法

 高一年级物理新教材“课题研究”部分引用新修订的教学大纲的话:“在高级中学开展课题研究,是全面培养学生综合所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言表达能力以及团结协作能力的重要环节。”“研制水火箭”是高一物理课后研究课题示例之一。该课题研制取材容易,学生课内课外,校内校外均可进行。有关研究性学习,新修订的教学大纲要求培养学生什么样的能力,已是很明确了,为了贯彻落实教学大纲提出的培养能力精神,本文拟谈指导学生“研制水火箭”的做法。     

光子学与光子技术

 在国外“光子学”概念的提出,大约可追溯到20多年以前。早在1970年,在一次国际高速摄影会议上,荷兰科学家波德沃尔特(Poldervaart)首次提出“光子学”(Photonics)一词,并予“光子学”以定义。认为“光子学”是研究“以光子作为信息载体”的科学。事实上,激光二极管的问世,使光子替代电子,成为信息的载体,并促进了光子学的形成。需要指出的是:欧洲以及其后的美国,在促成光子学形成方面表现出极大的兴趣和热情。     

梅贻琦先生与通才教育

 现代社会是由具有独立人格和自由精神的人组成的,而造就这样的人需要通才教育。通才教育也称普通教育。“普”即普遍,乃就“面”而言;“通”即通达,盖以“质”而论。它主张我们的基础教育应培养通才,而非“专业人才”。简言之就是应培养和谐的“人”,而不是仅仅有用的“机器”。最早主张通才教育的是孔子。《论语·公冶长篇》里有一段孔子与弟子子贡(端木赐)的精彩对话,“子贡问曰:‘赐也何如?’子曰:‘女,器也。’曰:‘何器也?’曰:‘瑚琏也。’     

对负熵、信息熵和熵原理等概念之厘清

 20世纪中叶以来,生命科学和信息科学都获得了长足的发展,与之相关的负熵、信息熵等新概念也应运而生。这些新概念目前也开始受到物理学工作者的青睐。但是,人们在接受这些新概念时,却往往会产生一些混淆和误解。比如,有人“将信息的熵称为负熵”,这就把“信息熵”(不确定性)误解为“负熵”(即信息,是消除不确定性)。另外,在理解负熵原理时,若不小心,也容易把过程量(信息)与态函数(信息熵)相混淆。因此,有必要对这些相关概念和规律稍予厘清。     

蝴蝶效应

 “蝴蝶效应”也可称“台球效应”,它是“混沌性系统”对初值极为敏感的形象化术语,也是非线性系统在一定条件(可称为“临界性条件”或“阈值条件”)出现混沌现象的直接原因。     

“面包片落地时几乎总是黄油面朝下”的力学原理究竟是什么

 近读《现代物理知识》2002年第5期中“力学原理与墨菲法则”一文(以下简称“原理”),颇感其中疑点甚多。苦思良久之后,作此文以抒己见。“原理”一文在阐述“面包片被碰出桌边掉下去时,几乎总是涂了黄油的一面着地”的力学原理时,把涂了黄油的面包片的下落过程简化为一薄片在真空中的自由下落过程。根据这个简化模型,“原理”一文作者列出方程,并对一个特例(面包片长0.1米,具有竖边的桌子高0.8米且初角速度为0)作了数值计算,结果似乎表明,任意薄片自水平状态从高为0.8米且带有竖边的桌子边滑下而落地时,总会翻转,即说明面包片在桌面上时若黄油面朝上.     

磁悬浮技术与磁悬浮列车

 随着上海磁悬浮线的全线开通,“磁悬浮”技术成为当前热点话题之一,并受到媒体的重视。磁悬浮列车的原理并不深奥。简单说是运用磁铁“同性相斥、异性相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“无轮”列车,时速可达几百千米以上。跟飞机差不多了!这就是所谓的“磁悬浮列车”,亦称之为“磁垫车”。一、“磁性悬浮”原理磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理,人们称之为磁悬浮之父,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。     

北京现代物理研究中心介绍

 北京现代物理研究中心(Beijing Institute ofModern Physics,简称BIMP)是由李政道教授倡议,并经国务院批准,于1987年10月14日在北京大学成立.国家教委聘请李政道教授担任“中心”主任兼“中心”学术委员会主任,中国科学院院长周光召教授担任“中心”学术委员会副主任,北京大学副校长陈佳洱教授担任“中心”常务副主任和学术委员会副主任.设立北京现代物理研究中心的目的,是为了在我国建立良好的学术环境,促进国内科学研究的横向联合,和国内外的学术交流,使“中心”逐步成为培养现代物理方面的高级人才的开放型教学和科研基地.“中心”主要活动方式是,按精选的题目,组织国内精干的学术队伍,与国外著名学者一起,就现代物理的前沿问题进行探讨,组织力量突破.     

“电势”“电势差”的教学设计

 设计思想物理知识与一般的文化知识存在着密切的联系,在教学中如能把物理概念整合到更广阔的文化背景中,就能使学生更深刻地理解这一概念。在本节课的教学中,通过对包含“势”字的词语的讨论,使学生理解“势”的一般含义,这样有利于学生深刻理解电势概念。类比是人类研究、理解未知事物的一种有效而常用的方法。学生对重力场中“地势”的概念、水流从“地势”高处流到“地势”低处的现象及重力做功跟始末位置的“地势差”有关的规律有直观的印象。所以从“地势”概念出发,通过类比建立电势概念,是一种易于理解而直观的方法。     

隐形技术及其军事应用

 所谓隐形,就是利用多种不同的技术手段来降低武器装备不被探测系统发现,让其“看不见”,“摸不着”。隐形技术是传统伪装技术的一种应用与延伸,它的出现,使伪装技术由防御性走向了进攻性,由消极被动变为积极主动,不仅使自己由于隐身而获取主动权,而且还可以示假而迷惑对方,从而增强部队的生存能力,提高对敌人的威胁力。 隐形技术就是改变己方武器装备等目标的各种可探测信息特征,从而降低目标被对方探测系统发现概率的各种技术的统称。隐形技术又可分为有源隐形和无源隐形。目前人们所说的隐形技术,主要是指无源隐形。无源隐形,从物理学角度来讲,就是根据波的反射和吸收规律,在目标上采用吸收或透波材料.