殊途同归的光本性之争

 很久以来,人们对光就进行了各种各样的研究。光的本性到底是什么,这个问题长久以来困扰了很多有智之士。光的波动说笛卡儿（R.Descartes,1596～1650）就光的本性问题,在1637年提出两种假说。一种假说认为,光是类似于微粒的一种物质;另一种假说认为光是一种以“以太”为媒质的压力。虽然笛卡儿更强调媒介对光的影响和作用,但他的这两种假说为17世纪的微粒说和波动说的争论埋下了伏笔。17世纪中期,意大利的格里马第（F.Grimaldi,1618～1663）首先注意到衍射现象,这是光的波动理论的萌芽。     

生物激活磁共振成像造影剂的研究进展

介绍了磁共振成像新一代造影剂--生物激活造影剂（亦称之为“酶激活”、“生物应答”或“智能型”造影剂）的研究进展.主要讲述了这类造影剂的设计原理、性能与作用. 它们主要分别对生物体内的酶、金属离子浓度、pH等敏感.     

光程与光程差概念在波动光学教学中的应用

 光学是物理学的重要组成部分，波动光学又是光学中更为重要的部分，其内容包括光的干涉、光的衍射、光的偏振等。这部分内容，无论是在理论上还是在应用上，都在物理学中占有重要的地位。正因为此，光学，特别是波动光学，是大学物理专业的主干课程。学生在学习这门课程时，往往感到内容抽象、公式繁杂、不易掌握。究其原因，主要是因为学生在学习这些内容时常常将每个知识点孤立起来学习和应用。实际上，以“光程与光程差”为主线，将波动光学的主要内容--光的干涉、衍射和偏振等贯穿起来进行讲解，具有简洁、直观和逻辑性强的特点，便于学生掌握相关知识、提高学习效率。下面，我们先引入光程、光程差和位相差等概念，然后讨论它们在波动光学教学中的应用，最后指出为什么作为几何光学物理量的光程与光程差可用来描述原本只能用光的“波动说”才能解释的物理现象。     

从惠更斯的遗憾说开去——类比法浅议

 在长达200多年的有关光的本质问题的争论中,17世纪末牛顿的微粒说和惠更斯的波动说之争是众所周知。惠更斯利用类比法,将光波类比为声波,提出了光也“像声音一样”,是以“波的形式来传播的”。为此,他建立了惠更斯原理,并用波动说的理论解释了光的反射、折射和双折射,在光的本质这一重大课题上取得了重要的进展。但是惠更斯的光的波动说并未战胜牛顿的微粒说而确立其地位,除了某些方面的原因外,一个重要的原因就是惠更斯在应用类比法时,没有意识到光波与声波之间的一个根本差异:偏振性。声波是纵波,无偏振性,而光波是横波,具有偏振性。     

“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征探究

“黑青”指颜色近黑色,主要成分为透闪石的青玉。“黑碧”指颜色近黑色,主要成分为阳起石的碧玉。采用电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪和红外光谱测试分析手段,确定“黑青”“黑碧”的矿物种属。采用拉曼光谱、显微紫外-可见分光光度计、红外光谱对“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征进行探究。“黑青”为标准透闪石拉曼谱峰,“黑碧”的谱峰位置与“黑青”存在几个波数的偏差,向波数小的方向移动。可见-近红外波段,“黑青”出现445 nm吸收峰,680和940 nm宽吸收带,为Fe2+和Fe3+作用;“黑碧”出现445 nm吸收峰,660和690 nm双吸收峰以及970 nm吸收峰,为Fe2+,Fe3+,Cr3+作用。显微紫外-可见光谱可分析到样品的近红外区,“黑青”在1 397,2 310,2 387和2 466 nm出现强吸收峰,1 915和2 120 nm出现弱吸收峰;“黑碧”在1 400,2 313和2 394 nm出现吸收峰。红外光谱分析“黑青”在5 225,4 738,4 692,5 349,4 317,4 190和4 064 cm-1存在吸收峰;“黑碧”在4 708,4 307,4 178和4 031 cm-1存在吸收峰。显微紫外-可见光谱与红外光谱分析结果虽然存在小的差异,但基本保持一致,以红外光谱分析结果为准。将透闪石质的“黑青”、阳起石质的“黑碧”、广西大化阳起石质玉进行对比,综合红外光谱和显微紫外-可见光谱分析结果得出“黑青”（透闪石）与“黑碧”（阳起石）近红外光谱的鉴别特征：“黑青”（透闪石）在4 800～4 600 cm-1存在两个吸收峰,4 350～4 300 cm-1存在分裂双吸收峰;“黑碧”（阳起石）在4 800～4 600 cm-1存在一个弱吸收峰,4 350～4 300 cm-1存在一个吸收单峰。且“黑碧”（阳起石）的近红外吸收峰相较于“黑青”（透闪石）整体向低波数方向移动。     

光子学——一个新兴的前沿科学

 近年来,随着现代科学技术的飞速发展,一个新兴的前沿学科--光子学(Photonics)崛然兴起.它继电子学之后,将科学技术的发展由“电子”推上“光子”的新台阶,正在为我们开辟出另一个新时代--光子时代.     

“爱迪生”珍珠及染色处理有核珍珠的谱学特征

颗粒大、圆度高并具有浓郁颜色的淡水有核养殖珍珠（商贸名称为“爱迪生”珍珠）为珍珠市场提供了更高的品质与价值,然而受利益的驱使,染色的有核养殖珍珠也逐渐流入市场,扰乱了消费者的健康消费,在一定程度上阻碍了“爱迪生”珍珠产业的良性发展。本文利用红外光谱仪、紫外-可见分光光度计和光致发光光谱仪对养殖和染色“爱迪生”珍珠进行了系统的谱学研究,并将其与海水珍珠、染色海水珍珠进行了比较。结果表明：（1）染色与养殖“爱迪生”珍珠在红外光谱上均显示1 445,882和725 cm-1处的文石振动峰,其中染色“爱迪生”珍珠在3 800 cm-1处均出现宽缓的弱吸收峰;（2）染色“爱迪生”珍珠的紫外可见光光谱中280 nm处的吸收峰明显弱于养殖“爱迪生”珍珠,染色后的“爱迪生”珍珠整体反射率降低,可能与染剂使珍珠中的蛋白质分子受损有关。染黄色“爱迪生”珍珠缺失养殖橙黄色“爱迪生”珍珠在360～380 nm处的吸收峰,而与染色海水金珠430 nm处的强吸收峰相似。染黑色“爱迪生”珍珠在425 nm处有吸收峰,染色海水黑珍珠在480和645 nm处有吸收峰,养殖海水黑珍珠在702 nm处有吸收峰,三者图谱的差异可能为各自的染料不同所致;（3）养殖“爱迪生”珍珠在光致发光光谱中450～550 nm范围内可见一组吸收峰,染色“爱迪生”珍珠的发光中心向红区偏移且在650 nm附近出现强度不等的与染色剂相关的吸收峰,染色海水金珠也在600 nm处有和染色剂有关的吸收峰。     

质子的衰变——兼谈一道中学物理竞赛题

 生命是短暂的,所有动物和植物都会衰亡.大多数粒子的“寿命”则更为短暂,即使“长寿”的自由中子,其寿命不过十几分钟.中子衰变后产生三个较轻的粒子:质子、电子和反中微子（n°→p⁺+e^- +（?）_e）;其他许多粒子的“寿命”只是一瞬间(10^-22～10^-10秒).那些似乎永恒的东西--山川、日月、银河等其实也总有消亡的那一天.     

诺贝尔物理学奖百年回顾

 （续前）１９２１年爱因斯坦（ＡｌｂｅｒｔＥｉｎｓｔｅｉｎ,１８７９－１９５５）因在数学物理方面的成就,尤其是发现了光电效应的规律,获得了１９２１年度诺贝尔物理学奖。１９０５年是爱因斯坦一生中最辉煌的一年．这一年,他在《理学年鉴》上发表了３篇论文．在《关于光的产生和转化的一个启发性观点》一文中,他用普朗克的能量量子化观点成功地解释了１８８７年Ｈ·赫兹发现的光电效应．他不满足于普朗克把能量不连续性只局限于辐射的发射和吸收过程,而认为即使在光的传播过程中能量也是不连续的。他把组成辐射的能量子称为“光量子”（１９２６年后,人们改称其为“光子”）。     

从电子器件的换代来看计算机的发展

 电子计算机的诞生与发展,极大地推进了现代科学技术的发展。从第一台计算机诞生到今天,计算机已经历了四代,而四代机的划分是以电子器件的换代为主体特征。电子管的发明和第一代电子管数字计算机（1946～1958年）1883年,美国发明家爱迪生（T.A.Edison,1847～1931）发现了热的灯丝发射电荷的现象,并被称之为“爱迪生效应”。1889年,英国著名物理学家汤姆孙（J.J.Thomson,1856～1940）解释了这种现象,并把带电的粒子称为“电子”,同年,英国伦敦大学电工学教授弗莱明（S.J.A.Fleming,1849～1945）开始认真研究爱迪生效应,并且于1904年研制出检测电波用的     

冲破量子极限——光压缩态

 近几年来,物理学最古老的分支之一--光光又有了新的突破,人们从实验上获得了光的一种量子态--压缩态光.读者可能会问,“光怎么能被压缩?”要解释什么叫压缩态光,还得从光的本性谈起.(一)光的量子涨落光是一种电磁波.在经典光学里,我们可以设想在空间某点光场随时间的周期性变化如图1(a)所示,其中纵坐标为电场强度,在任何时刻它的振幅和相位都是完全确定的.     

关于“104-109号元素的最新定名”一文的说明

 感谢《现代物理知识》编辑部,为１０４-１０９号元素的命名问题给了我发表个人看法的机会。在“１０４-１０９号元素的最新定名”一文（发表于本刊１９９９年第６期）寄出不久之后,笔者获得如下信息：１．１０８号元素“ｈａｓｓｉｕｍ（Ｈｓ）”来源于德国ＧＳＩ的所在地黑森州（Ｈｅｓｓｅ,Ｈｅｓｓｅｎ）,不是用来纪念Ａ．Ｅ．Ｈａａｓ的。全国科学技术名词审定委员会确定译名为“”是妥善的。２．关于１０７号元素“ｂｏｈｒｉｕｍ（Ｂｈ）”,过去有些书籍曾用“”的译名．全国名词委鉴于汉字中“王”旁居于中间位置者没有先例,故未采用．由此可知,全国名词委对于该词的译名是经过斟酌的．关于“104-109号元素的最新定     

光电效应与光电器件的应用

 一、光电效应及其理论解释著名物理学家赫兹为了验证麦克斯韦预言的电磁波,于1887年发现当光照射在金属表面时,电子可以从金属中脱出这一物理现象。这一现象叫做光电效应,可以从金属中脱出的电子叫光电子。光电效应可以分为两类。一类是当光照射在金属表面时,电子从金属中脱出,叫做外光电效应。另一类是当光照射在某些半导体材料上时,被半导体材料吸收,并在其内部激发出导电的载流子(电子-空穴对),从而使得材料的导电率显著增加(所谓“光电导”);或者由于这种光生载流子的运动造成的电荷积累,使得材料两面产生一定的电位差(所谓“光生伏特”),这两种情况叫做内光电效应。光电效应的实验规律是光的波动理论无法解释的。     

警惕伪科学

 1992年10月16日,在北京的民族文化宫举行了一个“科学发现低温新能源新闻发布会议”,邀请各方面人士及记者参加。会上,“中国低温新能源开发研究制造中心（筹）”的主任向全世界公布了一个“喜讯”:“中国人科学发现以低温深冷冷量为能源,人类可以拥有任有（原文如此）尽有、廉价无害的能源。中国人完成了大规模、高效率、廉价开发低温差热能与自然常温热能作功发电的产业发明。”他指出:“历史将永远记住今天这个不寻常的日子,历史将记住今天在座的每位先生、女士的名字,你们是历史的见证者,你们今天的新闻稿将是人类文明进化史上的重要文献。”     

直接探测暗物质

 “暗物质”这个名字听起来有些神秘(其实还有听起来更神秘的“暗能量”,这超出了本文的范围。暗物质、暗能量并称为漂浮在当代物理学及天文学上空的两朵乌云)。从字面上来看,和暗物质对应的应该是“明物质”吧。虽然还没有人这么叫,但是其实“明物质”是对已知物质形态的一个很简单明了的形容,因为已知物质是由已知的基本粒子--夸克、轻子及其相互作用媒介子(包括光子、胶子、Z⁰、W^±以及尚未发现的引力子)--所构成的,这些基本粒子参与(或部分参与)四大相互作用--万有引力作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用,比如能发光或者发电,或者作用、衰变后的次级粒子能发光发电。光、电即电磁波和电流,实际是从宏观角度上说的,现代的探测器归根到底都是测光信号、电信号以及信号组成的径迹。     

光梳与光钟

 2005年10月4日,在光学领域的理论和应用方面做出卓越贡献的3位科学家荣获诺贝尔物理学奖。美国的罗伊·格劳伯因为对光学相干的量子理论的贡献而获得奖金的一半,美国约翰·霍尔和德国的特奥多尔·亨施因为对激光精密光谱学发展做出的重要贡献而分享另一半奖金。格劳伯早在1963年就通过自己先驱性的工作,提出了“相干性的量子理论”,不仅解决了一些基础性问题,而且也为一门全新的学科---量子光学的创立奠定了基础,他也因此被誉为“量子光学之父”。而霍尔和亨施则在利用激光进行超精密光谱学测量方面成就斐然,尤其是为完善“光梳”技术做出了重要贡献。     

“加瓷”处理绿松石的成分及谱学特征研究

近年来,市场上出现了一类利用新型无机结合剂处理的绿松石,经此类方法处理的绿松石与天然绿松石极为相似,普遍表现为结构细腻、呈现玻璃-蜡状光泽,行业上称之为“加瓷”处理绿松石（简称“加瓷”绿松石）。采取常规宝石学仪器、红外吸收光谱仪、紫外-可见分光光度计以及能谱色散型X射线荧光光谱仪对“加瓷”绿松石的宝石学性质、振动光谱特征以及化学成分组成特征进行了系统的研究和分析。研究结果显示：“加瓷”绿松石样品的密度大都小于2.200 g·cm-3,与处理前密度有关,故用于“加瓷”处理的样品以密度较低的绿松石为主;“加瓷”绿松石均表现为典型的低密度、较细腻的结构外观和蜡状-玻璃光泽的组合特征,与品质相当的天然绿松石特征不一致,可作为“加瓷”绿松石重要的辅助性鉴别特征。“加瓷”绿松石在长、短波紫外荧光下的发光性与天然绿松石近于一致;显微观察下铁线、裂隙凹陷处常出现白色融出物,孔道内可见毛发状结晶体。“加瓷”绿松石的主要化学成分与天然类似,以CuO,Al₂O₃和P₂O₅为主,并含有一定量的FeOT(铁的氧化物),ZnO、SiO₂,K₂O和CaO。其中,“加瓷”处理绿松石样品中SiO₂含量基本在6.40%以上,均高于天然绿松石中的SiO₂含量（1.96%～6.25%）,而Al₂O₃和P₂O₅含量都较天然绿松石偏低,磷铝比例基本与天然绿松石一致,为1.10左右。利用“加瓷”绿松石较高的SiO₂含量和表面特征可将其与天然绿松石进行有效鉴别。“加瓷”绿松石与天然绿松石的红外吸收光谱特征基本一致。“加瓷”绿松石的UV-Vis光谱表现为620～750 nm处的吸收峰以及425 nm附近处较为锐利的吸收峰,因颜色不同峰位稍有偏移,但总体与天然绿松石的UV-Vis光谱特征趋于一致。     

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。     

诠释潮汐现象

 一、潮汐及其成因潮汐是海水的一种周期性涨落运动,“潮者,据朝来也;汐者,言夕至也”（葛洪,公元281～361,东晋）,即一昼夜中两次涨起、两次跌落。白天上涨的叫做“潮”,晚上上涨的叫做“汐”,合称“潮汐”。在潮汐涨落的每一周期内,当水位上涨到最高位置时,叫做高潮;当水位下降到最低位置时,叫做低潮。相邻高潮与低潮的水位差叫做潮差。从低潮到高潮的过程中,水位逐渐上升,叫做涨潮;从高潮到低潮的过程中,水位逐渐下降,叫做落潮。我国钱塘江入海口就是世界两大观潮胜地之一（另一为亚马逊河北河口）,惊心动魄的自然界景观很早就引起人们的关注。     

怀念我的师长王竹溪先生和胡宁先生

 我是１９５６年进北京大学物理系学习的．这一年开学时,适逢国家高等教育部审定颁布《综合大学物理专业教学大纲》．那是一个全面推行“学习苏联先进经验”,并且普遍把这一口号理解为“凡是苏联经验必定先进,必须学习”的时代．在这一份当时被认为具有“法律效力”的大纲里,几乎所有各门数学和物理学的基础课程列出的主要参考书（许多课程是全部参考书）,都是苏联教科书的译本．仅有的两个例外是：“热力学和统计物理”课程的主要参考书是王竹溪先生的《热力学》和《统计物理学导论》,“电动力学”课程的主要参考书是胡宁先生的《电动力学讲义》．