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中国科学院物理研究所 《物理》2018,47(12):813-814
Q:镜面反射时光走的路程是最短的,光怎么知道它走这条路的路程是最短的?
A:光没有自由意识,自然不知道它走的这条路是最短的。实际上,在镜面反射过程中,量子理论认为光其实走了所有可能的路径,每条路径都是平等的。而在几何光学中,光走的路径最短是它在经典极限下的描述。
如图,一个光子经过镜面反射从S 到P 的过程中,实际上走了各种可能的路径,每种路径贡献一个概率幅(相当于一个复数),从S 到P的概率是所有这些不同路径给出的概率幅叠加的结果。但不同的路径因为路程不同,所以光子走的时间并不相同,于是相邻的路径贡献的概率幅实际上会有不同的相位。如果路程不是最小的,较小的路径移动就会带来比较大的路程的差别,那么相邻的路径之间的时间相差就会比较明显(如图中的SAP,SBP两条路径),这样,它们之间就会发生比较明显的相消干涉从而其贡献相互抵消。而对于SGP 这种路程最短的线,关于它的微小移动不会带来比较明显的相位差别,因此这部分的概率幅就会被保留并成为主要的贡献者。所以从实际的效果来看,就等于光走了最短路程的线。
这个问题其实问的很好,著名的物理学家理查德费恩曼就是通过对这个问题的深入思考,提出了著名的路径积分理论。路径积分理论现在已成为理论物理的一块基石。 相似文献
A:光没有自由意识,自然不知道它走的这条路是最短的。实际上,在镜面反射过程中,量子理论认为光其实走了所有可能的路径,每条路径都是平等的。而在几何光学中,光走的路径最短是它在经典极限下的描述。
如图,一个光子经过镜面反射从S 到P 的过程中,实际上走了各种可能的路径,每种路径贡献一个概率幅(相当于一个复数),从S 到P的概率是所有这些不同路径给出的概率幅叠加的结果。但不同的路径因为路程不同,所以光子走的时间并不相同,于是相邻的路径贡献的概率幅实际上会有不同的相位。如果路程不是最小的,较小的路径移动就会带来比较大的路程的差别,那么相邻的路径之间的时间相差就会比较明显(如图中的SAP,SBP两条路径),这样,它们之间就会发生比较明显的相消干涉从而其贡献相互抵消。而对于SGP 这种路程最短的线,关于它的微小移动不会带来比较明显的相位差别,因此这部分的概率幅就会被保留并成为主要的贡献者。所以从实际的效果来看,就等于光走了最短路程的线。
这个问题其实问的很好,著名的物理学家理查德费恩曼就是通过对这个问题的深入思考,提出了著名的路径积分理论。路径积分理论现在已成为理论物理的一块基石。 相似文献
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中国科学院物理研究所 《物理》2016,45(5):344-345
Q:哪种材料可以取代硅,成为下一代支持微电子产业发展的材料?
A:随着加工技术的进步,硅材料在微电子产业领域还能走很长一段时间,硅材料的加工工艺已经相当成熟,不是说取代就能取代的。研究新型材料,并不是抱着取代硅的目的去的,而是希望能找到性能更好的材料来满足不同领域的需求。任何一种材料都有自己独特的性能,目前还没有某一种材料能面面俱到,新型材料能做的就是“因材施用,取长补短”。举个例子,像现在比较火的石墨烯,它与硅相比,迁移率高,电导率高,柔性透明,因此在透明柔性导电膜领域有着潜在的应用价值,但石墨烯也有它的问题,开关比很低,无法用于逻辑器件。再有,现在兴起的类石墨烯二维半导体材料,与石墨烯相比,虽然迁移率不够高,但光电性能非常独特,对于研究单光子激光器等光电器件非常重要。所以说,信息社会是一个多样化的社会,材料也是多样化的,各种材料互帮互助,满足社会进步的需求才是最重要的。——杨蓉 相似文献
A:随着加工技术的进步,硅材料在微电子产业领域还能走很长一段时间,硅材料的加工工艺已经相当成熟,不是说取代就能取代的。研究新型材料,并不是抱着取代硅的目的去的,而是希望能找到性能更好的材料来满足不同领域的需求。任何一种材料都有自己独特的性能,目前还没有某一种材料能面面俱到,新型材料能做的就是“因材施用,取长补短”。举个例子,像现在比较火的石墨烯,它与硅相比,迁移率高,电导率高,柔性透明,因此在透明柔性导电膜领域有着潜在的应用价值,但石墨烯也有它的问题,开关比很低,无法用于逻辑器件。再有,现在兴起的类石墨烯二维半导体材料,与石墨烯相比,虽然迁移率不够高,但光电性能非常独特,对于研究单光子激光器等光电器件非常重要。所以说,信息社会是一个多样化的社会,材料也是多样化的,各种材料互帮互助,满足社会进步的需求才是最重要的。——杨蓉 相似文献
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中国科学院物理研究所 《物理》2016,45(7):480-481
Q:为什么黑洞会蒸发呢?
A:因为根据量子场论,真空可以凭空产生正粒子—反粒子对。正常情况下产生的正—反粒子对过一段时间后又会互相撞到一起凭空消失,即湮灭。但如果正反粒子对刚好产生在黑洞的边界上,那就有可能一个粒子掉进黑洞中,另一个粒子在黑洞外面。由于进入黑洞的东西永远不可能再出来,于是没有掉进黑洞的那个粒子就无法湮灭了,只能继续在空间中流浪。这个过程的结果就好像宇宙中凭空多出来了一个粒子,事实正是如此,不过付出的代价是黑洞的等效质量少了一个粒子。相当于黑洞向外界蒸发了一个粒子。这就是霍金提出来的黑洞蒸发。 相似文献
A:因为根据量子场论,真空可以凭空产生正粒子—反粒子对。正常情况下产生的正—反粒子对过一段时间后又会互相撞到一起凭空消失,即湮灭。但如果正反粒子对刚好产生在黑洞的边界上,那就有可能一个粒子掉进黑洞中,另一个粒子在黑洞外面。由于进入黑洞的东西永远不可能再出来,于是没有掉进黑洞的那个粒子就无法湮灭了,只能继续在空间中流浪。这个过程的结果就好像宇宙中凭空多出来了一个粒子,事实正是如此,不过付出的代价是黑洞的等效质量少了一个粒子。相当于黑洞向外界蒸发了一个粒子。这就是霍金提出来的黑洞蒸发。 相似文献
19.
20.
中国科学院物理研究所 《物理》2017,46(5):336-337
Q:在宇宙失重的条件下,人的血液循环有什么变化?
A:在地球上,重力是人体处在不同高度的身体部位的血压有梯度变化的原因之一,通常脚部的血压有近200 mmHg,头部的血压则只有60—80 mmHg。在失重环境下,头部血压将升高,脚部血压将降低,此时人体会因为大脑血压升高产生负反馈调节,人体的血液总量将减少,长时间的失重还可能导致心脏功能衰弱。 相似文献
A:在地球上,重力是人体处在不同高度的身体部位的血压有梯度变化的原因之一,通常脚部的血压有近200 mmHg,头部的血压则只有60—80 mmHg。在失重环境下,头部血压将升高,脚部血压将降低,此时人体会因为大脑血压升高产生负反馈调节,人体的血液总量将减少,长时间的失重还可能导致心脏功能衰弱。 相似文献