近代物理讲座 第四讲 物理学中的一些基本电路问题(Ⅰ)

无线电电子学是从物理学中生长出来并逐渐发展成为独立的学科,它又反过来影响物理学,特别是其中的实验物理．近代实验物理离不开应用无线电电子学及其技术．归结起来,对各种电磁信号的处理,大都是研究电磁信号通过电路的过程及规律,其中一些最基本的电路问题可以看作物理学的一部分．物理工作者也应该掌握这些知识,这有利于进一步学习掌握专门的无线电电子学技术,并把它们应用于实验物理中．本讲不涉及那些专门的无线电?...     

近代物理讲座 第六讲 加速器(Ⅱ)

４．直线加速器直线加速器是最早发明的一种谐振式加速器．人们为了克服高压加速器所遇到的困难,探索了使粒子连续多次通过一个电压不很高的加速电场来获得高能量的方法．１９２４年Ｉｓｉｎｇ首先提出了可行的方案．１９２８年Ｗｉｄｒｏｅ建成了第一个直线谐振加速器．图１０是早期直线加速器的工作原理图．沿着直线排列一些金属圆筒状电极（称为漂移管）,奇数电极和偶数电极分别连接到高频电源的两个输出端上．当离子经过?...     

近代物理讲座 第十四讲 海洋物理学概貌

海洋占地球表面积７０％以上,有丰富的资源,是重要的交通要道,有重要的战略意义,对全球的气象有决定性的影响．因此,海洋开发是新技术革命的重要内容之一．海洋物理在海洋研究、海洋开发和海上战争方面很重要．现代海洋学中有所谓物理海洋学的分支,它研究海洋中的热力学和动力学现象．但是,按物理学家的概念,凡研究海洋中的物理现象的科学统称为海洋物理学,因此人们习惯地把海洋中的声、光、电磁等物理现象以及对它们?...     

近代物理讲座第十二讲 日地空间物理学

一、概况太阳通过其电磁波辐射及带电粒子的发射向周围的广阔空间输送能量,就目前探测所知,其影响己达数十个天文单位．从地球上看来,这一空间领域包括地球的外层大气以及行星际空间．行星际空间并非真空,地球大气虽然愈远愈稀薄,但并不是自然地融合到行星际介质中去的．太阳提供的能量和空间介质的相互作用,使这一广阔的空间领域发生着各种各样复杂的物理过程,构成了一门新兴学科──日地空间物理学．广义地说,由于所?...     

近代物理讲座 第十一讲 粒子物理学的发展

一、粒子和粒子物理学本世纪初物理学的发展弄清楚了原子的直径大体上是１０－８ｃｍ的量级．进一步的发展中又认识到：原子核的直径是１０－１２ｃｍ量级,原子核是由若干个质子和中子组成．质子、中子、电子和光子就是人们最早认识的一批基本粒子．在当时由于它们被认为可能是物质微粒结构的最小单元,因此被称为基本粒子．在这以后,凡是和这些粒子可以相互作用和相互转化并在当时的认识水平上认为是同一层次的粒子,统称为?...     

近代物理讲座 第六讲 加速器(Ⅰ)

一、序言在近代物理学的发展过程中,加速器起了很重要的作用．随着加速器中粒子能量从１０５ｅＶ增加到１０１１ｅＶ,利用它进行研究的领域从核反应扩展到基本粒子反应．至今已发现的各种基本粒子有３００多种,其中大部分是靠加速器发现的．图１表示基本粒子被发现的历史和加速器建成的年代对照．图中方框中是粒子名称,上方的英文字母是各个加速器的简称．加速器在工农业生产、医疗卫生及国防等各方面的应用也越来越广泛．?...     

近代物理讲座 第三讲 运动稳定性问题

一、问题的提出在力学和日常生活中,大家对运动稳定性问题已有一些初步概念．通常所了解的是最简单的稳定性问题──力学的平衡稳定性问题．如图１（ａ）所示,小球处于凸面的顶点是力学上平衡的,但这是一种不稳定的平衡状态．因为任何微小扰动都可使小球越来越远地离开平衡位置而永不回来．对于图１（ｂ）所示情形,小球处于凹面的底部,这也是平衡的,而且是稳定的平衡状态．因为任何微小扰动虽可使小球偏离平衡位置,但它?...     

近代物理讲座第一讲 几个著名的物理实验(Ⅱ)

四、密立根实验与分数电荷密立根实验是直接测定电子电荷的实验,现在一般电磁学书上很少讲它,作为参考资料,我们在这里对它作一简单介绍,并附带提一下有关分数电荷的问题．１．历史背景（１）１８９１年,爱尔兰物理学家斯通内（Ｇ．Ｊ．Ｓｔｏｎｅｙ,１８２６—１９１１）根据法拉第电解定律中的法拉第常数Ｆ与阿伏伽德罗数ＮＡ之比Ｆ／ＮＡ应当是电荷的自然单元,把它取名为ｅｌｅｃｔｒｏｎ１）．但当时并不知道叭的确?...     

近代物理讲座 第七讲 超导电性

上世纪末和本世纪初低温制冷技术迅速发展,１９０８年Ｌｅｉｄｅｎ实验室在Ｏｎｎｅｓ指导下实现了氦气液化,在此基础上再用减压降温技术,他们获得了４．２Ｋ到１Ｋ的低温．在新的低温区测量了金属电阻特性变化,１９１１年Ｏｎｎｅｓ发现在４．２Ｋ附近水银的电阻已经降到该实验室仪器无法测出的程度．估计,在１．５Ｋ时水银的电阻与０℃水银电阻之比小于十亿分之一,而且电阻是在４．２Ｋ附近突然下降到这种无法测出的程?...     

近代物理讲座 第十三讲 激光光谱学

激光光谱学是激光出现后蓬勃发展起来的学科.它以激光为光源,解决传统光谱学长期不能解决或难以解决的间题.由于激光具有高亮度、高度单色性和方向性的特点,激光光谱学除使传统的光谱学方法更趋精确和完善之外,还发展了许多独特的光谱学方法.由于这些方法的建立,无论是光谱分辨率、时间分辨率、或光谱灵敏度都愈来愈高.例如,十多年来光谱分辨率经历了消除多普勒加宽、压力加宽、渡越时间产生的加宽、二级多普勒加宽,直到超越自然线宽等各个阶段,使目前的最高分辨率接近于10-14.与此同时,激光光谱方法正被广泛应用于原子分子物理、凝聚态物理…     

集成电路中的物理问题讲座 第十讲 集成电路技术的一些物理限制

１９５８年第一个平面型晶体管的诞生,为集成电路的发明奠定了坚实的技术基础．翌年,集成电路问世,其后集成规模以每年翻一番的高速度迅速发展．现已有能在几毫米见方的小硅片（又称芯片）上集成包含百万只元器件的超大规模集成电路．这二十多年中,一个芯片中集成的元器件数增加了几十万倍,而芯片的面积仅扩大了一个数量级左右．因此集成技术的发展主要是依靠缩小芯片中每个器件的尺寸来实现．实际上器件的线度缩小了近三?...     

生命科学中的物理问题讲座第四讲生物磁学的最新进展

概述了最近生物磁学的主要进展和若干机制问题。这些进展包括生物磁场、生物磁性、磁场生物效应、生物磁技术及其在工业、农业、医学和环境保护等方面的应用,简要地讨论了生物磁场来源,生物磁性特点,生物系统磁共振,磁场对生物电流、自由基、蛋白质、生物膜和生物结构的影响,以及磁场处理水的问题。     

近代物理讲座第九讲 白矮星和中子星

近二十年来,由于新技术的飞速发展,从地面到空间,经过从无线电波到γ射线的全波段的观测,已获得了激动人心的创记录的进展．综合孔径射电望远镜的研究（Ｍ．Ｒｙｌｅ,１９７４）,脉冲星的发现（Ａ．Ｈｅｗｉｓｈ,１９７４）,宇宙微波背景的发现（Ａ．Ｐｅｎｚｉａｓ和Ｒ．Ｗ．Ｗｉｌｓｏｎ,１９７８）,恒星的演化（Ｓ．Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋｈａｒ,１９８３）元素的起源（Ｗ．Ａ．Ｆｏｗｌｅｒ,１９８３）先后获得?...     

近代物理讲座第十讲 半导体中的能带与能级

为什么金属与绝缘休起不到半导体的作用？为什么各种半导体材料的性能有这样大的差异？要回答这些问题就需要了解半导体能带结构与金属及绝缘体有什么不同,也需要了解各种半导体的能带结构有什么特点．不管用什么方法生长的半导体晶体,都不可能绝对纯净和完美无缺,总存在一些杂质与缺陷．杂质与缺陷会在半导体的禁带之中引入深浅不同的能级,浅能级与深能级都对半导体的性质有重要影响,但它们的性质与影响方面是很不一样的?...     

遥感物理讲座 第四讲 微波遥感器

一、微波遥感的基本特点微波遥感是指运用的波长介于１ｍｍ－１ｍ（０．３－３００ＧＨｚ）的电磁波段获取地球表面资源信息的遥感手段．由于综合孔径侧视雷达概念的提出和这类雷达的研制成功,使雷达的空间分辨率有了极大地提高．侧视雷达图象已经能够提供许多地貌特征,如地质上的断层、水系特征、水域范围、雪盖、城市和沙漠等,因此微波图象已具有资源应用的价值．从六十年代开始,微波遥感获得迅速的发展。现已成为遥感事?..     

表面物理讲座第四讲 表面电子态

早在三十年代固体量子理论初兴之时,塔姆就曾提出,晶体表面,由于周期场终断,会在晶体电子的禁带中出现新的电子定域态,这就是塔姆表面能级．后来,肖克莱又提出共价晶体表面的未饱和悬挂键也会在禁带中产生表面能级,这就是肖克莱表面能级．这些表面能级的共同特征是,位于禁带之中在表面能级上的电子沿着表面方向可以自由运动,但在垂直表面方向,表面态电子的波函数是指数衰减的,所以它们是定域在表面的状态．最近十五?...     

非晶态物理讲座第四讲 非晶态半导体

当前,半导体器件广泛应用于国民经济的各个领域之中,这些半导体器件基本上是由晶体材料制成的．然而,井不只是晶态材料才具有优良的半导体性质,很多非晶态材料同样具有优良的半导体性质,称这些材料为非晶态半导体．目前研究最多的非晶态半导体材料有两大类：一类是四面体配置的非晶态半导体（例如非晶硅）;另一类是硫属非晶态半导体,包括二元系（例如Ａｓ３Ｓｅ２）和多元系（例如Ａｓ８１Ｓｅ２１Ｇｅ３?...     

近代物理讲座 第一讲 几个著名的物理实验(I)

从近年来的研究生招生考试情况看,我国的物理系毕业生知识面较窄,思路不够开阔．为此,北京大学物理系从去年起,为物理系和相近的其他专业高年级学生设置了《近代物理讲座》,作为一门选修课．此课受到广大学生的欢迎,选课学生达４８０余人,此外尚有旁听的学生和青年教师约二百人．我刊将从本期起陆续连载他们的讲课内容,以飨读者．     

近代物理讲座第五讲 等离子体物理与受控热核反应简介

一、什么是等离子体１．等离子体是物质的第四态随着温度的升高,一般物质可经历固态、液态和气态,统称物质三态．在很高温度下,中性的分子和原子将离解和离化,变成电子和离子,物质进入一种新的状态——等离子体态．因此,等离子体可称为物质的第四态．如上所述,等离子体就是由电子和离子组成的混合物（在未完全电离的等离子体中,还可包括一部分中性的原子和分子）．电子和离子分别带负、正电荷,但是它们的电荷总量是相?...     

集成电路中的物理问题讲座——第八讲 MOS物理基础

金属－氧化物－半导体（ＭＯＳ）系统,它不仅作为金属－氧化物－半导体场效应晶体管（ＭＯＳＦＥＴ）在超大规模集成电路中占有主导地位,而且也是半导体器件、材料和工艺方面的重要研究手段之一．故对它的研究日益发展、深入．本文仅从集成电路的角度出发,着重介绍与ＭＯＳ系统电学特性有关的基础知识,而未涉及工艺制造问题．一、半导体表面空间电荷区[１－３］表面势的存在,由于自由载流子数目偏离平衡值,将使表面层中形....