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粒子物理学毕业论文

发布时间:2024-07-04 13:07:00

粒子物理学毕业论文

能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变。能量守恒定律如今被人们普遍认同,但是并没有严格证明。 (1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应:物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。 (2)不同形式的能量之间可以相互转化:“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化,且是通过做功来完成的这一转化过程。 (3)某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等。 能量守恒的具体表达形式 保守力学系统:在只有保守力做功的情况下,系统能量表现为机械能(动能和位能),能量守恒具体表达为机械能守恒定律。 热力学系统:能量表达为内能,热量和功,能量守恒的表达形式是热力学第一定律。 相对论性力学:在相对论里,质量和能量可以相互转变。计及质量改变带来能量变化,能量守恒定律依然成立。历史上也称这种情况下的能量守恒定律为质能守恒定律。 总的流进系统的能量必等于总的从系统中流出的能量加上系统内部能量的变化,能量能够转换,从一种形态转变成另一种形态。 系统中储存能量的增加等于进入系统的能量减去离开系统的能量[编辑本段]能量守恒定律的重要意义 能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物,大到宇宙天体。小到原子核内部,只要有能量转化,就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术,这一规律都发挥着重要的作用。人类对各种能量,如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用,都是通过能量转化来实现的。能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。 对称:如果一个操作能使系统从一个状态变换到另一个与之等价(不可区分)的状态,即系统的状态在此操作下保持不变,则该体系对这一操作对称。 上面这个定义是严格的,简单举例来帮助一下理解。比如,你的影象是一个系统,对你做一个镜象操作,也就是让你照镜子,你会发现什么呢?镜子中的你的影象和你自己的影象是不可区分的,也就是说,你的影象对于镜象操作是对称的。 另一个等价的定义:如果对观察者做一操作,观察者在进行操作前后观察同一系统,如果两次观察系统状态完全相同,则则该体系对这一操作对称。 操作可以有很多形式。比如平移,转动等等。一个无限大的平面,具有任意距离平移对称性。意思是,你让平面沿任意方向移动任意距离,会发现平面和过去的平面没有任何不同,平面对于任意距离移动这个操作具有对称性。同样的,如果你观察一个平面,然后你沿任意方向走任意距离,看到的平面和刚才没有不同,则平面对任意距离移动这个操作具有对称性。一个正方形,对绕中心旋转90度的操作具有对称性。 对称性往往与物理学的美联系起来,对于物理学来说,对称意味着美丽。而欣赏不同层次的美丽需要不同的审美能力。 上面这种对称是很具体的对称,并不是物理学上最关心的对称。这种美也是有限的,比如圆与方的美,是大众可以感觉到的。 物理学上关心的对称是物理规律的对称性。也就是说,看看在什么样的操作下,物理规律保持不变。我们熟知的物理规律的对称性有 物理规律的空间平易对称性:在北京的物理规律和在上海的物理规律是一样的。 物理规律的时间平易对称性:古代的物理规律和现代的是一样的。 物理规律的旋转对称性:你歪着头做实验和正着头做实验会得到相同的物理规律。 对物理规律的操作不仅仅是简单的这些。还有参考系的变换。 比如,我们一开始相对于地球静止来看这个世界的物理规律是一个样子,过一会,我们开始运动,比如是匀速直线运动,又来看这个世界的物理规律,是否还一样呢?爱因斯坦当年就思考这个问题,他坚信对称是基本的,普遍的,因此,他提出,在惯性参考系变换操作下,物理规律保持不变,这个就是狭义相对性原理,后来爱因斯坦又进一步推广为:在任意参考系变换操作下,物理规律保持不变,这个就是广义相对性原理。 现在问题出来了,爱因斯坦是坚信对称性原理是普遍和基本的,但是当时的麦克斯维方程在参考系变换时是变的。也就是说,电动力学的物理规律在不同参考系的人看来是不一样的。两个相对静止的电子,放在那里,如果你相对于它们静止,你看不到磁场,但是如果你相对于他们运动,就看到了磁场。 在电动力学理论与对称性原理遇到冲突的时候,爱因斯坦毫不犹豫的指出,是电动力学理论有问题,麦克斯维方程不满足相对性原理说明麦克斯维方程不是真实的物理规律,要改进,要寻找满足对称性的物理规律。那样的规律才是真的,才是美的。后来,爱因斯坦终于找到了,于是发表了著名的《论运动物体的电动力学》这一跨时代的论文,就是在这篇论文里,提出了狭义相对论,展示了他对于物理学的精湛的审美能力。改进后的麦克斯维方程对罗伦滋变换是协变的,在不同惯性参考系的观察者将看到同样的物理描述。

1976年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州斯坦福直线加速器中心的里克特(Burton Richter,1931—)和美国马萨诸塞州坎伯利基麻省理工学院的丁肇中(,1936—),以表彰他们在发现一种新型的重的基本粒子中所作的先驱性工作。粒子物理学的发端可以从1932年正电子的发现说起,到了50年代,陆续发现了反质子、π介子、反Λ粒子等等三十多种新粒子,其中稳定的有七种。寿命大多长于10-16秒。后来又发现了许多寿命更短的粒子,这些粒子也叫做强子共振态,是通过强相互作用衰变的。盖尔曼的夸克模型理论,解释了这些强子共振态,其预言的Ω-粒子又被实验证实。这时粒子物理学似乎已经达到了顶峰,没有什么事情可做了。然而,正是在这一短暂的沉静时期,1974年同时有两个实验小组,宣布发现了一种寿命特别长,质量特别大的粒子。这项发现的宣布,打破了沉闷的空气,使物理学家大为惊讶,推动粒子物理学迈向新的台阶。这项新的发现就是由里克特领导的SLAC-LBL合作组所发现的ψ粒子和由丁肇中领导的MIT小组所发现的J粒子。人们统称之为J/ψ粒子。SLAC是斯坦福直线加速器中心的简称,LBL是劳伦斯伯克利实验室的简称。两家共同组成一个合作组,为SLAC正负电子对撞机(SPEAR)配制了一台取名为MarkI的磁探测器,目的是探测4GeV的正负电子束对撞后生成的新粒子,探测范围可从直到。这是当时能量最高的电子对撞机。1974年初,里克特小组发现在处截面比反常,比邻近约高30%,当时并未引起注意。同年10月,又发现在处有一反常。后来还陆续有高出3~5倍的截面。这促使他们下决心把机器调回到附近进行精确测量,11月9日终于取得了在处存在狭共振的确切证据,并命名为ψ粒子。接着,又在处发现了ψ粒子的姐妹态,ψ'粒子。里克特1931年3月22日出生于纽约。1948年进入麻省理工学院,大三时曾参加正电子素实验,开始接触到电子-正电子系统。大学的毕业论文题为“氢的二次塞曼效应”,成绩优异。研究生期间,里克特测量了水银同位素位移及其超精细结构。他在工作中要用到回旋加速器,让短寿命的Hg197同位素和氚核束轰击金。因此更加激发了对核物理和粒子物理以及所使用的加速器的兴趣。他的博士论文题目是“由氢光生π介子”。然后他在斯坦福高能物理实验室找到工作。他在这里和同事们合作,建造了一台碰撞束机器,并于1965年开始实验,结果使量子电动力学的适用性延展至小于10~11cm。在这之前,里克特就在考虑高能电子-正电子碰撞束机器能用来做些什么。他特别想研究强相互作用粒子的结构。1963年里克特来到SLAC,在SLAC主任潘诺夫斯基的鼓励下,里克特组织了一个小组制定高能电子-正电子机器的最后设计。1964年完成了初步设计,1965年向美国原子能委员会提交了一份经费申请报告,当然这只是申请经费的漫长过程的第一步,以后还为之作过多次奋斗,直到1970年才得到经费。在这期间,他和小组成员又做了其它实验,设计并制造了大型磁谱仪的整套装置的一部分,并利用它进行了一系列π介子和K介子的光生实验。里克特为了以后制作存储环作准备,下了很大力气以求保住已经成立的小组。有了经费之后,工程立即上马,着手制作大型磁探测器。1973年开始做实验,终于得到了满意的成果。如果说里克特和他的小组是以他们的执著追求精神取得了引人注目的成绩,那么,丁肇中和他的小组更是以其严谨踏实、一丝不苟的作风得到了科学上的回报。丁肇中是华裔美籍科学家,1936年1月27日出生于美国密执安州安亚柏市,父亲丁观海是工程学教授,母亲王隽英是心理学教授,他们在访美期间,生下了丁肇中,于是丁肇中从小就成了美国公民。出生后两个月,与母亲一起回到中国。由于战争的原因,直到十二岁才受到传统的教育。1956年丁肇中得奖学金入美国密执安大学,三年后获得了数学和物理学位,1962年获得物理博士学位。关于丁肇中的经历,请读他的自述:“当我20岁时,我决定到美国去接受较好的教育,我父母的朋友、密执安大学工程学院的院长.布朗,告诉我父母他很欢迎我去那儿,并到他家住宿。当时我只懂一点儿英语,而且对在美国的生活费用毫不了解,在中国,我通过看书了解到美国许多学生是通过自己劳动挣钱进入大学的,于是,我对父母说我也要这么做。1956年9月6日,我到达了美国底特律机场,身边带了100美元,当时好像已很富裕了。我感到有些害怕,因我不认识任何人,而且通信也很困难。”“由于我是靠得奖学金入学的,故我不得不努力学习以继续取得奖学金。我在三年内使自己在密执安大学获得了数学和物理学位,在1962年,在琼斯和泊尔博士指导下获得物理学博士学位。”“我作为一个福特基金会的研究员到了欧洲核子研究中心(CERN)。在那儿我很荣幸能跟柯可尼教授一起搞质子同步加速器,从他那儿学到许多物理知识。他能以简单的方法对待一个复杂的问题,做实验相当仔细,这些都给我留下了深刻的印象。”“1965年春天,我回到美国,在哥伦比亚大学任教。在那些年月里,哥伦比亚大学的物理系是一个很有刺激性的地方,我有机会观察到如:莱德曼、李政道、拉比、施瓦茨、斯坦博格、吴健雄以及其他教授的工作。他们在物理学上都具有各自的风格和相当突出的鉴别力。我在哥伦比亚短暂的几年,收益很大。”“在我到达哥伦比亚大学的第二年,在坎伯利基电子加速器上进行一项由光子同核靶碰撞产生电子正电子对的实验。看来好像有点违反量子电动力学。于是我仔细地研究了该项实验,决定重做一次。我与搞西德电子同步加速器的韦伯教授和杰茨凯商量是否可在汉堡进行正负电子对产生的实验。他们都很热情地鼓励我马上就开始实验,1966年3月,我离开了哥伦比亚大学到汉堡去进行这个实验。自那时起,我以全部精力投入到电子对及μ介子对物理、研究量子电动力学和类光粒子的产生和衰变、寻找能衰变成电子对或μ介子对的新粒子。这类实验的特点是需要高强度入射通量,需要绝对排除大量不需要的背景条件,同时又需要质量分辨率高的探测器。”“为了寻找较大质量的新粒子,我于1972年带了实验小组回到了美国,在布鲁克海文国立实验室进行实验。1974年秋,我们发现了一种新的、完全出乎意料的重粒子——J粒子的证据。自那以后,找到了整族新粒子。”关于电子-正电子实验的缘起,丁肇中在领诺贝尔奖的演说词中作了如下说明:“1957年夏天,我是纽约暑期班的学生,偶然得到了赫兹堡的经典著作《原子光谱和原子结构》(1937年),从书中我第一次了解到光量子的概念和它在原子物理学中的作用,大学毕业前夕,我收到父亲送给我的圣诞礼物:阿希耶泽和贝律茨基合著的《量子电动力学》(1957年)一书的英译本。在密执安大学学习期间,我仔细读了这本书,并自己推导了书中的某些公式,后来我在哥伦比亚大学任教的年代,很有兴趣地读了特雷尔1958年的一篇论文。他指出用高能电子加速器在短距离上对量子电动力学(QED)所做的各种检验的含义。对于怎样把某一类费因曼图从3μ介子的μ介子产生中分离出来,我同布洛茨基合作进行了理论计算。”为此丁肇中和布洛茨基联名于1966年发表了一篇论文。1965年10月,丁肇中受德国汉堡德意志电子同步加速器研究中心(DESY)主任詹希克的邀请,做了e+e-对产生的第一个实验。他和他的小组使用的探测器具有如下特性:1.能利用负载循环2%~3%的10-11/s的入射光子流;2.接受度很大,不被磁铁的边缘或屏蔽物所限制,仅受闪烁计数器决定;3.所有的计数器并不直接面对靶体;4.为了排除强子对,切连科夫计数器为磁铁所分隔,使π介子与第一对计数器中的气体辐射源相互作用而放出的电子被磁铁排除,不进入第二对计数器。从第二对计数器放出的低能电子则被簇射计数器排除。这个实验的结果表示出量子电动力学正确地描述了粒子对产生过程直到10-14cm。然后,丁肇中小组转动谱仪的磁铁,使最大的粒子对质量接受区的中心在750MeV附近,他们观察到e+e-对的数量有很大的上升,明显地破坏QED。这种对QED的偏离,事实上是由强作用对e+e-产生的贡献增加而引起的。这时入射的光子产生重的类光粒子ρ介子,它再衰变为e+e-。它的衰变几率为α2的量级,为了证明情况确实是这样,他们做了另外一个实验,增加e+e-的张角,发现与QED的偏离更大。这是可以预计到的,因为当增加e+e-的张角时,QED过程比强作用过程减少得更快。约为5MeV,因此丁肇中小组研制了一个质量分辨率约为5MeV的探测器。丁肇中小组的成员们面对的是极其单调的测量工作,可是这不是一般的测量,请继续听丁肇中教授的回忆:“在有些测量中,事件率低,特别在研究大于ρ和ω介子质量范围的e+e-质谱的实验里,当加速器全负载时,e+e-对的产额约为每天一个事件。这就是说,整个实验室大约有半年光景一直专门只做这个实验,每天一个事件的事件率还意味着,往往2、3天没有事件,而在另外的日子里我们却得到2、3个事件。正是在这个实验的过程中,我们形成了每30分钟把全部电压检查一遍和每24小时通过测量QED产额来校准一次谱仪的传统。为了确保探测器工作稳定,我们还建立了物理学家跟班的惯例,甚至当加速器关机维修时也跟班,我们还从不切断电源。这样做的最终效果是,我们的计数室多年来有着与实验室的其它部分不同的基础体制。”“我们经过多年的工作后,学会了怎样操纵具有负载循环2%~3%,每秒约1011γ的高强度粒子束。同时采用具有大的质量接受度和好的质量分辨率△M≈5MeV的探测器,它能以>>108的倍数将ππ从e+e-中辨别出来。”“我们现在可以提出一个简单的问题:有多少重光子存在?它们的性质怎样?对我来说,不能想像只有三种重光子,而且它们的质量都是1GeV左右,为了解答这些问题,我同小组成员反复讨论了怎样进行实验。最后我决定1971年在布洛克海文国立实验室的30GeV质子加速器上首先做一个大型实验,把探测质量提高到5GeV,探测重光子的e+e-衰变来寻找更多的重光子。”在诺贝尔奖演说词中,丁肇中这样形容准备阶段的工作:“在建造我们的谱仪过程,及整个实验过程中,我受到很多的批评。问题在于为了达到良好的分辨率,必须要造一个非常昂贵的谱仪。一位有名望的物理学家批评说:这种谱仪只适用于寻找窄共振——但并不存在窄共振。尽管这样,我还是决定按我们原来的设计创造,因为我一般不太相信理论论证。”“1974年4月我们完成了实验的布置工作,并开始引入强大的质子束流到实验区。我们立刻发现,我们计数室里的辐射强度达每小时伦琴。这就是说,我们的物理学家24小时内将要受到最大允许的辐射年剂量。我们花了二、三个星期艰苦地寻找原因,大家为能否继续进行这项实验而担忧。”“一天,自1966年以来一直同我共事的贝克尔博士带着盖革计数器在踱步时,突然发现,辐射的大部分来自屏蔽区的一个特定的地方。经过仔细研究后,发现即使我们已经用了10000吨混凝土屏蔽块,但最重要的区域——束流制动器的顶部——却仍然根本没有被屏蔽!经此纠正之后,辐射强度降到了一个安全值,这样我们就可以进行实验了。“从4月到8月,我们做了例行的调节工作,探测器工作性能符合设计要求。我们能够利用每秒1012个质子,小型电子对谱仪也工作正常,这使我们能用纯电子束来校正探测器。”经过严格认真的反复核对,奇迹终于出现了。丁肇中回忆说:“1974年初夏,我们在4Gev~5GeV的大质量区域里测定了一些数据。然而,对这些数据所做的分析表明,只存在极少的电子-正电子对。”“在8月底,我们调整了磁铁使它能接受~4GeV的有效质量。我们立即看到了干净的、真正的电子对。”“最令人惊奇的是,大部分e+e-对在处形成一个狭峰。更详细的分析表明,它的宽度小于5MeV。”经过多方核对后,丁肇中小组确认他们发现了一个当时质量最大的新粒子。后来得知,里克特小组也发现了这一粒子。他们的实验各有特点。里克特小组是让e+e-对湮没以形成矢量介子,是一种形成实验,而丁肇中小组是利用质子束轰击铍靶,产生矢量介子,然后测量矢量介子的衰变产物,则是一种产生实验。里克特小组和丁肇中小组用不同的设备、经不同的反应过程几乎同时地发现了同一粒子,使物理学界大为惊喜。他们的发现把高能物理学带到了新的境界,因此,两年后里克特和丁肇中就分获诺贝尔物理学奖。

近代物理学中的重要观念。如果运动规律具有一种对称性,必相应地存在一条守恒定律。物理学关于对称性探索的一个重要进展是建立诺特定理,定理指出,如果运动定律在某一变换下具有不变性,必相应地存在一条守恒定律。简言之,物理定律的一种对称性,对应地存在一条守恒定律。例如,运动定律的空间平移对称性导致动量守恒定律,时间平移对称性导致能量守恒定律,空间旋转对称性(空间各向同性)导致角动量守恒定律。上述经典物理范围内的对称性和守恒定律相联系的诺特定理后来经过推广,在量子力学范围内也成立。在量子力学和粒子物理学中,又引入了一些新的内部自由度,认识了一些新的抽象空间的对称性以及与之相应的守恒定律。对称性和守恒定律取决于相互作用的性质,相互作用类型不同有不同的结果。例如强相互作用和电磁相互作用下,粒子的运动具有空间反演对称性。空间反演是指空间坐标相对于坐标原点的变换,即将坐标 x、y、z 换成-x、-y、-z的变换。空间反演对称性导致宇称守恒。然而在弱相互作用下,粒子的运动不存在空间反演对称性和宇称守恒。这个曾经使物理学家们确信无疑普遍成立的宇称守恒定律于1956年经李政道和杨振宁仔细分析当时的实验资料,指出弱作用下宇称守恒定律不成立,不久被吴健雄等人以确凿的实验所证实。表中给出对称性和守恒定律之间的联系以及不同相互作用下的表现。意义对物质运动基本规律的探索中,对称性和守恒定律的研究占有重要的地位。从历史发展过程来看,无论是经典物理学还是近代物理学,一些重要的守恒定律常常早于普遍的运动规律而被认识。质量守恒、能量守恒、动量守恒、电荷守恒就是人们最早认识的一批守恒定律。这些守恒定律的确立为后来认识普遍运动规律提供了线索和启示。对称性和守恒定律之间的联系,提供了从分析对称性入手来研究守恒定律。

从物理学专业本科毕业论文所涉及的研究领域来看,又可以将其分为物理学理论、电子技术、计算机和应用物理四大类。A、物理学理论方向的毕业论文内容:力学、声学、数学物理、物理学与交叉学科、引力与天体物理、原子与分子和团簇物理、凝聚态物理、量子物理、场论与粒子物理、等离子体物理、光学、核物理、化学物理、统计物理、物理学史、综合等。B、电子技术:物理实验、电路的设计、传感器、C、计算机技术:多媒体技术、数据库等。D、应用物理:①材料科学:纳米材料技术、生物医学材料、薄膜材料以及新型高性能结构材料等;材料的先进合成、制造、加工的理论与新方法,材料组分、结构与性能的设计理论;结构、性能控制、材料的环境效应和寿命的评价理论;分子、纳米及微观尺度下的材料科学理论。②信息科学:高速信息网络体系结构与安全性的基础理论;微(纳)米电子学与分子电子学基础与半导体集成系统;光子、光电子集成与光子学基础;以感觉系统、神经系统、免疫系统以及系统生物学仿生和建模的生物信息系统。从分子层次着手设计的具有半导体、超导、吸氢、吸波、非线性光学等特殊功能的光、电、磁和力学纳米功能材料。③传感器技术。④测量与仪器。

粒子群毕业论文

好的,只要编程的吗。

我也正在研究PSO方面的。我来答答看:我认为matlab编程中一般将适应度函数的自变量设为一个行向量,行向量的size为你针对的问题的多少,你的问题中有两个变量影响你的因变量Z,所以x的长度为2.还有,一般用matlab 的pso优化时,需要要自编一个针对你的问题的适应度函数。顺便说一句,我上面说的只是一般处理方法。你的fitness((x,:)),似乎在matlab中有语法错误。如果还想问具体的,就给我发短消息吧,我会尽快回答,另外,你的悬赏分怎么这么少呢!老兄,你就这么吝啬吗!

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一、企业管理论文最新题目:

1、管理改进措施对肯尼亚公共服务绩效的影响研究。

2、在马达加斯加的中国企业社会责任研究。

3、投资者情绪对于行业资产价格波动的影响及传播机制。

4、研发跳跃与运营效率关系研究——环境动态性、环境合宜性以及认知复杂度的调节效应。

5、环保投入与企业经营绩效关系研究——破产威胁与高管团队断裂带的调节效应。

6、基于电商代运营的供应链渠道策略选择研究。

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3、B2B电子商务的未来趋势--全程电子商务模式研究。

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7、电子商务背景下企业营销模式分析。

8、物流快递业与电子商务协同发展研究分析。

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10、电子商务环境下茂名生鲜农产品冷链物流一体化运作模式研究。

三、电子商务论文题目:

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4、双向供求关系企业联盟的合作策略及利益分配研究。

5、面向区域一体化的科技服务业生态系统发展模式研究。

6、基于粒子群的网络社区动态角色挖掘研究。

7、Web环境下商品的个性化展示方法研究。

8、移动支付消费者使用意愿模型及其实证研究。

9、基于数据挖据的商品推荐系统研究和实现。

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选题的技巧:

1、依据自身兴趣。

题目本身应该符合你未来很长一段时间的兴趣。要记住,你和这题目几乎永远是联系在一起的。

2、最好避开工作量太大或难度太大的题目。

不要指望一篇论文面面俱到,尽善尽美是不现实的,你得学会有所放弃。

论文分两种,好的和坏的写完了的!记住你是要毕业的,时间别拖太久,本科毕业论文,一般要求五六千字左右。

这一字数要求注定要把问题论述得比较透彻且不能把网撒得太宽。四面开花只能是广种薄收。

因此,论文的选题切忌空泛,务求有所专攻。

3、题目要具有创新性。

所选题目要有创新的余地,要能展示你独到的见解和方法。

有些学生一看到对某种现象有相反观点或无法解释的问题就缩回去了,其实,观点冲突可能正是解决难题的机会。

当人们争论不休或现有解释不够充分时,真正有份量的研究往往就此萌生。

粒子系统毕业论文

你好啊,你的带电粒子在磁场中运动受力的相对性开题报告选题定了没?开题报告选题老师同意了吗?准备往哪个方向写?开题报告学校具体格式准备好了没?准备写多少字还有什么不懂不明白的可以问我,希望可以帮到你,祝开题报告选题顺利通过,毕业论文写作过程顺利。先说下开题报告的内容1、课题的来源及选题的依据。主要是研究生对其研究方向的历史,现状和发展情况进行分析,着重说明所选课题的经过,该课题在国内外的研究动态,和对开展此课研究工作的设想,同时阐明所选课题的理论意义、实用价值和社会经济效益,以及准备在哪些方面有所进展或突破。2、对所确定的课题,在理论上和实际上的意义、价值及可能达到的水平,给予充分的阐述,同时要对自己的课题计划、确定的技术路线、实验方案、预期结果等做理论上和技术可行性的论证。3、课题研究过程,拟采用哪些方法和手段,目前仪器设备和其他各方面条件是否具备。4、阐述课题研究工作可能遇的困难和问题,以及解决的方法和措施。5、估算论文工作所需经费,说明经费来源。再谈下开题报告的要求1、开题时间:开题报告至迟应于第三学期末完成。凡未按时开题着,可酌情在论文成绩中减1至5分。2、研究生要进行系统的文献查阅和广泛的调查研究,写出详细的文献综述,并进行现场考察和初步的试验研究,然后写出5000字左右的书面开题报告,并制定出详细的论文工作计划,经导师审阅、修改后进行开题报告。开题前研究生应将有关的参考文献和已做过的作为开题依据的各种理论分析、试验数据,事先印发给参加会议的有关人员。3、开题报告必须在学院或教研室(研究室)中进行,组成3至5人的开题报告审查小组,并邀请本专业的教师、学生参加,听取多方面的意见。审查小组成员应事先审阅提交的开题报告及有关资料,为开会做好准备。会议应发扬学术民主,对研究生的开题报告进行严格审核和科学论证。对选题适当、论据充分、措施落实的,应批准论文开题;对尚有不足的,要限期修改补充,并重做开题报告。若再次开题不能通过。则取消研究生学籍,终止培养。4、开题通过后,应将开题报告与论文工作计划经导师、教研室主任和学院院长签字后交校学位办公室。研究生、导师、学院各存一份开题报告和论文工作计划的复印件,以便定期检查论文工作。5、开题通过后,一般不得改变研究课题。确有特殊情况需要更改课题者,由导师写出书面报告说明理由,经教研室主任、学院院长、研究生教育学院院长批准后,方可另做开题报告,改换研究课题,更改研究课题后仍不能进行下去的,则对研究生取消学籍,并取消指导教师指导研究生的资格。

高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。下文是我为大家整理的有关高分子材料毕业论文的范文,欢迎大家阅读参考! 有关高分子材料毕业论文篇1 浅析高分子材料成型加工技术. 【摘要】高分子材料成型加工技术在工业上取得的飞速发展,介绍高分子材料成型加工技术的发展情况,探讨其创新研究,并详细阐述高分子材料成型加工技术的发展趋势。 【关键词】高分子材料;成型加工;技术 近年来,某些特殊领域如航空工业、国防尖端工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求,如高强度、高模量、轻质等,各种特定要求的高强度聚合物的开发研制越来越显迫切。 一、高分子材料成型加工技术发展概况 近50年来,高分子合成工业取得了很大的进展。例如,造粒用挤出机的结构有了很大的改进,产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒,产量约为3t/h;70年代至80年代中期,采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒,产量约为10t/h;80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒,产量可以达到40-45t/h,今后的发展方向是产量可高达60t/h。 在l950年,全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为,2000年增加至亿t至2010年,全世界塑料产量将达3亿t,此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构,加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展,节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要.汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷,提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。 据悉,目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料(如钢铁等)。因此,汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外,汽车中约90%的零部件均需依靠模具成型,例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具,在美国、日本等汽车制造业发达的国家,模具产业超过50%的产品是汽车用模具。 目前,高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展;成型加工方面,从大规模向较短研发周期的多品种转变,并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。 二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究 (一)聚合物动态反应加工技术及设备 聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机,可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段,但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。 目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品,都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。 该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点,解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题,同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿,并在该领域处于技术领先地位。 (二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术 1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题,将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体,结合动态连续反应成型技术,研究酯交换连续化生产技术,研制开发精密光盘注射成型装备,达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。 2.聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计),在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下,利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。 3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,提高我国TPV技术水平。 三、高分子材料成型加工技术的发展趋势 近年来,各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划(攻关)等项目同时,非常注重科技成果转化与产业化,完成产业化工程配套项目20多项,创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司,使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列,近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台(套)。销售额超过亿元,还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家.产生了良好的经济效益和社会效益。 例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元,每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列,投入批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成,目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好,聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合,引入新的管理、市场等机制,争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO,各个行业都将面临严峻挑战。 综上所述,我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路,打破国外的技术封锁,实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿,培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合,加快成果转化为生产力的进程,加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。 参考文献: [1]Chris Rauwendaal,Polymer Extrusion,Carl Hanser Verlag,Munich/FkG,l999. [2]瞿金平,聚合物动态塑化成型加工理论与技术[M].北京:科学出版社,2005 427435. [3]瞿金平,聚合物电磁动态塑化挤出方法及设备[J].中国专利,I990;美国专利5217302,1993. 有关高分子材料毕业论文篇2 浅论高分子材料的发展前景 摘要:随着生产和科技的发展,以及人们对知识的追求,对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。现代,高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料。本文主要分析了高分子材料的发展前景和发展趋势。 关键词:高分子材料;发展;前景 一 高分子材料的发展现状与趋势 高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说, 人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。 鉴于此, 我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上重点发展五个方向:工程塑料,复合材料,液晶高分子材料,高分子分离材料,生物医用高分子材料。近年来,随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进? 步的发展, 高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃,并取得了重大突破。 二 高分子材料各领域的应用 1高分子材料在机械工业中的应用 高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛, “ 以塑代钢” ,“ 塑代铁” 成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围,使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体,聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出, 在某些有机溶剂 如煤油、砂浆混合液中, 其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板, 广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性, 对金属的同比磨耗量比尼龙小, 用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学润滑等改性, 其摩擦系数和磨耗量更小, 由于其良好的机械性能和耐磨性, 聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属, 还能取代铸铁和钢冲压件。 2 高分子材料在燃料电池中的应用 高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响, 减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻, 获得大的功率输出。全氟磺酸质子交换 膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性, 氟素化合物具有僧水特性, 水容易排出, 但是电池运转时保水率降低, 又要影响电解质膜的导电性, 所以要对反应气体进行增湿处理。高分子电解质膜的加湿技术, 保证了膜的优良导电性, 也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。现在一批新的高分子材料如增强型全氟磺酸型高分子质子交换膜耐高温芳杂环磺酸基高分子电解质膜纳米级碳纤维材料新的一导电高分子材料等等, 已经得到研究工作者的关注。 3 高分子材料在现代农业种子处理中的应用及发展 高分子材料在现代农业种子处理中的应用:新一代种子化学处理一般可分为物理包裹利用干型和湿形高分子成膜剂, 包裹种子。种子表面包膜利用高分子成膜剂将农用药物和其他成分涂膜在种子表面。种子物理造粒将种子和其他高分子材料混和造粒, 以改善种子外观和形状, 便于机械播种。高分子材料在现代农业种子处理中研究开发进展:种子处理用高分子材料已经从石油型高分子材料逐步向天然型以及功能型高分子材料的方向发展。其中较为常见和重要的高分子材料类型包括多糖类天然高分子材料, 具有在低温情况下维持较好膜性能的高分子材料, 高吸水性材料, 温敏材料, 以及综合利用天然生物资源开发的天然高分子材料等, 其中利用可持续生物资源并发的种衣剂尤为引人关注。 4 高分子材料在智能隐身技术中的应用 智能隐身材料是伴随着智能材料的发展和装备隐身需求而发展起来的一种功能材料,它是一种对外界信号具有感知功能、信息处理功能。自动调节自身电磁特性功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料/系统。区别于传统的外加式隐身和内在式雷达波隐身思路设计,为隐身材料的发展和设计提供了崭新的思路,是隐身技术发展的必然趋势 ,高分子聚合物材料以其可在微观体系即分子水平上对材料进行设计、通过化学键、氢键等组装而成具有多种智能特性而成为智能隐身领域的一个重要发展方向。 三 高分子材料的发展前景 1高性能化 进一步提高耐高温,耐磨性,耐老化,耐腐蚀性及高的机械强度等方面是高分子材料发展的重要方向,这对于航空、航天、电子信息技术、汽车工业、家用电器领域都有极其重要的作用。高分子材料高性能化的发展趋势主要有创造新的高分子聚合物,通过改变催化剂和催化体系,合成工艺及共聚,共混及交联等对高分子进行改性,通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构,通过微观复合方法,对高分子材料进行改性。 2高功能化 功能高分子材料是材料领域最具活力的新领域,目前已研究出了各种各样新功能的高分子材料,如可以像金属一样导热导电的高聚物,能吸收自重几千倍的高吸水性树脂,可以作为人造器官的医用高分子材料等。鉴于以上发展,高分子吸水性材料、光致抗蚀性材料、高分子分离膜、高分子催化剂等都是功能高分子的研究方向。 3复合化 复合材料可克服单一材料的缺点和不足,发挥不同材料的优点,扩大高分子材料的应用范围,提高经济效益。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向,目前主要用于航空航天、造船、海洋工程等方面,今后复合材料的研究方向主要有高性能、高模量的纤维增强材料的研究与开发,合成具有高强度,优良成型加工性能和优良耐热性的基体树脂,界面性能,粘结性能的提高及评价技术的改进等方面。 4智能化 高分子材料的智能化是一项具有挑战性的重大课题,智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级智能,例如预知预告性,自我诊断,自我修复,自我识别能力等特性,对环境的变化可以做出合乎要求的解答;根根据人体的状态,控制和调节药剂释放的微胶囊材料,根据生物体生长或愈合的情况或继续生长或发生分解的人造血管人工骨等医用材料。由功能材料到智能材料是材料科学的又一次飞跃,它是新材料,分子原子级工程技术、生物技术和人 工智能诸多学科相互融合的一个产物。 5绿色化 虽然高分子材料对我们的日常生活起了很大的促进作用,但是高分子材料带来的污染我们仍然不能小视。那些从生产到使用能节约能源与资源,废弃物排放少,对环境污染小,又能循环利用的高分子材料备受关注,即要求高分子材料生产的绿色化。主要有以下几个研究方向,开发原子经济的聚合反应,选用无毒无害的原料,利用可再生资源合成高分子材料,高分子材料的再循环利用。 四 结束语 高分子材料为我国的经济建设做出了重要的贡献,我国已建立了较完善的高分子材料的研究、开发和生产体系,我国虽然在高分在材料的开发和综合利用方面起步较晚,但目前来看也取得了不错的进步,我们应提高其整体技术水平,致力于创新的高分在聚合反应和方法,开发出多种绿色功能材料和智能材料,以提高人类的生活质量,并满足各项工业和新技术的需求。 参考文献: [1]金关泰.《高分子化学的理论和应用》,中国石化出版社,1997 [2]李善君 纪才圭等.《高分子光化学原理及应用》复旦大学出版社2003 6. [3]李克友, 张菊华, 向福如. 《高分子合成原理及工艺学》,科学出版社,1999 猜你喜欢: 1. 全国高分子材料学术论文报告 2. 全国高分子材料学术论文 3. 全国高分子材料学术论文 4. 全国高分子材料学术论文报告 5. 关于材料学方面论文

好的,只要编程的吗。

物理电子学毕业论文

现在哪还有人搞研究啊,都把大学当技校上。先做几篇会议顺便把毕业论文搞定,然后狂接项目、找实习。科研就是扯淡,能混就混,弄钱才是王道,钱途就是前途啊。找工作一定要做管理不要做技术,做技术最没钱途。华为有个副总就是物理电子毕业的,每年年终奖都在六位数以上,另外还有股份的分红。所以一切都要以钱为中心,别人的建议都是参考自己想办法弄钱才是王道!!!!!!

电子信息科学与技术 本专业培养具备电子信息科学与技术的基本理论和基本知识,受到严格的科学实验训练和科学研究初步训练,能在电子信息科学与技术、计算机科学与技术及相关领域和行政部门从事科学研究、教学、科技开发、产品设计、生产技术管理工作的电子信息科学与技术高级专门人才。

业务培养要求:本专业学生主要学习电子信息科学与技术的基本理论和技术,受到科学实验与科学思维的训练,具有本学科及跨学科的应用研究与技术开发的基本能力。

毕业生应获得以下几方面的知识和能力:

1.掌握数学、物理等方面的基本理论和基本知识;

2.掌握电子信息科学与技术、计算机科学与技术等方面的基本理论、基本知识和基本技能与 方法;

3.了解相近专业的一般原理和知识;

4.熟悉国家电子信息产业政策及国内外有关知识产权的法律法规;

5.了解电子信息科学与技术的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及电子信息产业发展状况;

6.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的技术设计,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力。

主干学科:电子科学与技术、计算机科学与技术

主要课程:电路分析原理、电磁理论,天线原理,电子线路、数字电路、算法与数据结构、计算机基础等

主要实践性教学环节:包括生产实习、毕业论文等,一般安排10周~20周。

主要专业实验:物理实验、电子线路实验、数字电路实验、微波,电磁波实验等

修业年限:四年

授予学位:理学学士

相近专业:微电子学、光信息科学与技术、电子信息工程

最佳读研专业:无线电物理,电磁场与电磁波

电子科学与技术一级学科下设四个二级学科,分别是物理电子学,电磁场与微波技术,电路与系统,微电子与固体电子学

国家重点学科分布如下:

电子科大:物理电子学,电磁场与微波技术,电路与系统,微电子与固体电子学

西电:电磁场与微波技术,电路与系统,微电子与固体电子学

清华:电路与系统,微电子与固体电子学,物理电子学

北大:物理电子学,微电子与固体电子学

复旦:电路与系统,微电子学与固体电子学

北邮:电磁场与微波技术,电路与系统

东南:电磁场与微波技术

上海交大:电磁场与微波技术

西安交大:微电子与固体电子学

华中科大:物理电子学

北京理工大学:物理电子学

南京大学:微电子与固体电子学

吉林大学:微电子与固体电子学

哈工大:物理电子学

西北工大:电路与系统

通信与信息工程 一级学科下设两个二级学科,分别是 通信与信息系统,信息与信号处理

清华大学 通信与信息系统(全国第一),信息与信号处理 (全国第一)

西安电子科技大学 通信与信息系统(全国第二),信息与信号处理(全国第二)

北京邮电大学 通信与信息系统,信息与信号处理

东南大学 通信与信息系统,信息与信号处理

电子科技大学 通信与信息系统,信息与信号处理

北京交通大学 通信与信息系统,信息与信号处理

北京大学 通信与信息系统

浙江大学 通信与信息系统

中科大 通信与信息系统

华南理工 通信与信息系统

哈工大 通信与信息系统

北京理工大学 通信与信息系统

上海交通大学 通信与信息系统

电子与通信重点学科分布:

电子科大 6

清华 5

西电 5

北邮 4

北大 3

东南 3

北理工 3

上交 2

哈工大 2

复旦 2

北京交大 2

华南理工,华中科大,西安交大,中科大,浙大,西北工大,南京大学,吉林大学各一个

设在高校的通信领域国家重点实验室(不包括光学及光电,薄膜,电路,器件)分布如下:

清华大学 1 微波与数字通信技术实验室

西电 1 综合业务网理论及关键技术实验室

北京邮电大学 1 程控交换技术与通信网实验室

东南大学 1 移动通信实验室

北大&上交 1 区域光纤通信与相干光纤通信实

作为一个东大人,我告诉你东大题目很难,所以压力大,你首先要在数学英语上占到优势,再主攻专业

电子科学与技术、 物理电子学、 电路与系统 微电子学与固体电子学 电磁场与微波技术、电磁兼容与电磁环境、 信息与通信工程、 通信与信息系统、 信号与信息处理、 信息网络、 集成电路设计、 遥感传输与处理、 航空与卫星导航技术、控制科学与工程、 控制理论与控制、、 检测技术与自动化装置、 系统工程、 模式识别与智能系统、导航、制导与控制。祝你成功

粒子散射实验毕业论文

物理学作为研究其他自然科学不可缺少的基础,其长期发展形成的科学研究 方法 已广泛应用到各学科当中。下面是我为大家整理的物理学博士论文,供大家参考。

《 物理学在科技创新中的效用 》

摘要:论述了X射线的发现,不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明,使微电子产业称雄20世纪,并促进信息技术的高速发展,物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出,使原子能逐步取代石化能源,给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明,使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明,将点亮整个21世纪.事实告诉我们,是物理学推动科技创新,由此得出结论:物理学是科技创新的源泉.昭示人们,高校作为培养人才的场所,理工科要重视大学物理课程.

关键词:X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理

1引言

物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3],其内容广博、精深,研究方法多样、巧妙,被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现:其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成,同时,其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此,大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照 教育 部颁发的相关文件要求[4-5],大学物理课程最低学时数为126学时,其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时,其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示,众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子,大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时,如今,大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时,远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学,有的要求只讲热学,有的则要求只讲电磁学,…面对这种情况,大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程 报告 论坛》上获悉,这不是个别学校的做法,在全国具有普遍性.殊不知,力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系,相互联系,缺一不可.这种以消减教学内容为代价,解决课时不足的做法,就如同削足适履,是对教育规律不尊重,是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课,只论及物理学是科技创新的源泉这一命题,以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.

2物理学是科技创新的源泉

且不说力学和热力学的发展,以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命,欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展,以电动机为标志引发了第二次工业革命,欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国,使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用,从而得出结论:物理学是科技创新的源泉.1895年,威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线,这种射线在电场、磁场中不发生偏转,穿透能力很强,由于当时不知道它是什么,故取名X射线.直到1912年,劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅,确定它是一种光波,波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖,他发现的X射线开创了医学影像技术,利用X光机探测骨骼的病变,胸腔X光片诊断肺部病变,腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像,CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像,它可以清楚地展示被检测部位的内部结构,可以准确确定病变位置.当今,各医院都设置放射科,X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年,威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6,P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数,α为入射光与晶面夹角,λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构,创立了X射线晶体结构分析这一学科,布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今,X射线衍射仪不仅在物理学研究,而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用,所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪,它是研究物质结构的必备仪器.1907年,威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子,电子质量me=×10-31kg,电子荷电e=×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年,美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时,发现Ge晶体具有放大作用,发明了晶体三极管,很快取代电子管,随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年,美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年,英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,制成世界上第一个微处理器.80年代末,芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活,微电子技术称雄20世纪,进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看,发现电子厂比比皆是,这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性,还具有荷磁性.

1925年,乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说,每个电子都具有自旋角动量S轧,它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值,Sz=±h2;电子具有荷磁性,每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪,直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中,材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变,其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合,不加磁场时电阻率大,当外加磁场时,相邻铁磁层的磁矩方向排列一致,对电子的散射弱,电阻率小.利用磁性控制电子的输运,提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR),磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率,ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注,1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理,研制出“新型读出磁头”,此前的磁头是用锰铁磁体,磁电阻MR只有1%-2%,而新型读出磁头的MR约50%,将磁盘记录密度提高了17倍,有利于器件小型化,利用新型读出磁头的MR才出现 笔记本 电脑、MP3等,GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年,Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%,称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR),钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻,在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景,引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而,CMR效应还没有得到实际应用,原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场,问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年,爱因斯坦提出[13]:“就一个粒子来说,如果由于自身内部的过程使它的能量减小了,它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小,△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径:“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论,不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论,1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争,1945年8月6日和9日,美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹,迫使日本接受《波茨坦公告》,于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用,1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年,美国有104座核电站,核电站发电量占本国发电总量的20%,法国有59台机组,占80%;日本有55座核电站,占30%.截至2015年4月,我国运行的核电站有23座,在建核电站有26座,产能为千兆瓦,核电站发电量占我国发电总量不足3%,所以我国提出大力发展核电,制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用,一方面减少了化石能源的消耗,从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放,另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量,受控核聚变正在研究中,若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时,能源危机彻底解除.

20世纪最杰出的成果是计算机,物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来,经历了第一至第五代,计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步,依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料,随着物理学的进步,磁性材料的性能越来越高,计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉,中科院强磁场中心、中科院物理所等,正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构,将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小,ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管,量子力学指导着研究电子器件大小的极限,光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.

1916年,爱因斯坦提出光受激辐射原理,时隔44年,哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好,相干性好,方向性好和亮度高等特点,在医疗、农业、通讯、金属微加工,军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述,只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等,激光加工技术具有突出特点:不接触加工工件,对工件无污染;光点小,能量集中;激光束容易聚焦、导向,便于自动化控制;安全可靠,不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小,割缝一般在;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年,仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币,其中激光加工设备销售额达215亿人民币.

2014年,诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家,是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED),帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于,在三基色红、绿、蓝中,红光LED和绿光LED早已发明,但制造蓝光LED长期以来是个难题,他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED,这样三基色LED全被找到了,制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低,耗能不到普通灯泡的1/20,全世界发的电40%用于照明,若把普通灯泡都换成LED灯,全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov),因发明石墨烯材料,获得诺贝尔物理学奖.目前,集成电路晶体管普遍采用硅材料制造,当硅材料尺寸小于10纳米时,用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好.因此,石墨烯被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业革命[14].2012年,法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德(),在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”.他们的突破性的方法,使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步[16].

2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年,我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作,提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系,薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,电子自旋向上的在一个跑道上,自旋向下的在另一个跑道上,犹如在高速公路上,它们在各自的跑道上“一往无前”地前进,不产生电子相互碰撞,不会产生热能损耗.通过密度集成,将来计算机的体积也将大大缩小,千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此,这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明,都会开辟一块新天地,带来产业革命,推动社会进步,创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史,可以看出物理学是科技创新的源泉.

3结语

论述了X射线,电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用,自然得出结论,物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看,美国的著名大学非常注重大学物理,加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540,英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨,以他们的数学与应用数学为例,大一开设:力学与热学80学时,大学物理—基础实验54学时;大二开设:电磁学80学时,光学与原子物理80学时,大学物理—综合实验54学时;大三开设:理论力学60学时,大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天,高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.

参考文献:

〔1〕祝之光.物理学[M].北京:高等教育出版社,.

〔2〕马文蔚,周雨青.物理学教程[M].北京:高等教育出版社,.

〔3〕倪致祥,朱永忠,袁广宇,黄时中,大学物理学[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2005.前言.

〔4〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(5)

〔5〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(4):1-3.

〔6〕姚启钧,光学教程[M].北京;高等教育出版社,.

〔7〕张怪慈.量子力学简明教授[M].北京:人民教育出版社,.

〔8〕孙阳(导师:张裕恒).钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性[D].中国科学技术大学,.

《 应用物理学专业光伏技术培养方案研究 》

一、开设半导体材料及光伏技术方向的必要性

由于我校已经有材料与化学工程学院,开设了高分子、化工类材料、金属材料等专业,应用物理、物理学专业的方向就只有往半导体材料及光伏技术方向靠,而半导体材料及光伏技术与物理联系十分紧密。因此,我们物理系开设半导体材料及光伏技术有得天独厚的优势。首先,半导体材料的形成原理、制备、检测手段都与物理有关;其次,光伏技术中的光伏现象本身就是一种物理现象,所以只有懂物理的人,才能将物理知识与这些材料的产生、运行机制完美地联系起来,进而有利于新材料以及新的太阳能电池的研发。从半导体材料与光伏产业的产业链条来看,硅原料的生产、硅棒和硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏发电系统的运行等,这些过程都包含物理现象和知识。如果从事这个职业的人懂得这些现象,就能够清晰地把握这些知识,将对行业的发展起到很大的推动作用。综上所述,不仅可以在我校的应用物理学专业开设半导体材料及光伏技术方向,而且应该把它发展为我校应用物理专业的特色方向。

二、专业培养方案的改革与实施

(一)应用物理学专业培养方案改革过程

我校从2004年开始招收应用物理学专业学生,当时只是粗略地分为光电子方向和传感器方向,而课程的设置大都和一般高校应用物理学专业的设置一样,只是增设了一些光电子、传感器以及控制方面的课程,完全没有自己的特色。随着对学科的深入研究,周边高校的互访调研以及自贡和乐山相继成为国家级新材料基地,我们逐步意识到半导体材料及光伏技术应该是一个应用物理学专业的可持续发展的方向。结合我校的实际情况,我们从2008年开始修订专业培养方案,用半导体材料及光伏技术方向取代传感器方向,成为应用物理学专业方向之一。在此基础上不断修改,逐步形成了我校现有的应用物理专业的培养方案。我们的培养目标:学生具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专业知识;并得到相关领域应用研究和技术开发的初步训练;具备较强的知识更新能力和较广泛的科学技术适应能力,使其成为具有能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事应用研究、教学、新技术开发及管理工作的能力,具有时代精神及实践能力、创新意识和适应能力的高素质复合型应用人才。为了实现这一培养目标,我们在通识教育平台、学科基础教育平台、专业教育平台都分别设有这方面的课程,另外还在实践教育平台也逐步安排这方面的课程。

(二)专业培养方案的实施

为了实施新的培养方案,我们从几个方面来入手。首先,在师资队伍建设上。一方面,我们引入学过材料或凝聚态物理的博士,他们在半导体材料及光伏技术方面都有自己独到的见解;另一方面,从已有的教师队伍中选出部分教师去高校或相关的工厂、公司进行短期的进修培训,使大家对半导体材料及光伏技术有较深的认识,为这方面的教学打下基础。其次,在教学改革方面。一方面,在课程设置上,我们准备把物理类的课程进行重新整合,将关系紧密的课程合成一门。另一方面,我们将应用物理学专业的两个方向有机地结合起来,在光电子技术方向的专业课程设置中,我们有意识地开设了一些课程,让半导体材料及光伏技术方向的学生能够去选修这些课程,让他们能够对光伏产业的生产、检测、装备有更全面的认识。最后,在实践方面。依据学校资源共享的原则,在材料与化学工程学院开设材料科学实验和材料专业实验课程,使学生对材料的生产、检测手段有比较全面的认识,并开设材料科学课程设计,让学生能够把理论知识与实践联系起来,为以后在工作岗位上更好地工作打下坚实的基础。

三、 总结

半导体材料及光伏行业是我国大力发展的新兴行业,受到国家和各省市的大力扶持,符合国家节能环保的主旋律,发展前景十分看好。由于我们国家缺乏这方面的高端人才和行业指挥人,在这个行业还没有话语权。我们的产品大都是初级产品或者是行业的上游产品,没有进行深加工。目前行业正处在发展的困难时期,但也正好为行业的后续发展提供调整。只要我们能够提高技术水平和产品质量,并积极拓展国内市场,这个行业一定会有美好的前景。要提高技术水平和产品质量,就需要有这方面的技术人才,而高校作为人才培养的主要基地,有责任肩负起这个重任。由于相关人才培养还没有形成系统模式,这就更需要高校和企业紧密联系,共同努力,为半导体材料及光伏产业的人才培养探索出一条可持续发展的光明大道,也为我国的新能源产业发展做出自己的贡献。

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拉曼散射(Raman scattering),光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起的频率发生变化的散射。又称拉曼效应。1923年.斯梅卡尔从理论上预言了频率发生改变的散射。1928年,印度物理学家.拉曼在气体和液体中观察到散射光频率发生改变的现象。拉曼散射遵守如下规律:散射光中在每条原始入射谱线(频率为v0)两侧对称地伴有频率为v0±vi(i=1,2,3,…)的谱线,长波一侧的谱线称红伴线或斯托克斯线,短波一侧的谱线称紫伴线或反斯托克斯线;频率差vi与入射光频率v0无关,由散射物质的性质决定,每种散射物质都有自己特定的频率差,其中有些与介质的红外吸收频率相一致。拉曼散射的强度比瑞利散射(见光的散射)要弱得多。以经典理论解释拉曼散射时,认为分子以固有频率vi振动,极化率(见电极化率)也以vi为频率作周期性变化,在频率为v0的入射光作用下,v0与vi两种频率的耦合产生了v0、v0+vi和v0-vi3种频率。频率为v0的光即瑞利散射光,后两种频率对应拉曼散射谱线。拉曼散射的完善解释需用量子力学理论,不仅可解释散射光的频率差,还可解决强度和偏振等一类问题。拉曼散射为研究晶体或分子的结构提供了重要手段,在光谱学中形成了拉曼光谱学的一分支。用拉曼散射的方法可迅速定出分子振动的固有频率,并可决定分子的对称性、分子内部的作用力等。自激光问世以后,关于激光的拉曼散射的研究得到了迅速发展,强激光引起的非线性效应导致了新的拉曼散射现象。1923年,美国物理学家康普顿在研究x射线通过实物物质发生散射的实验时,发现了一个新的现象,即散射光中除了有原波长l0的x光外,还产生了波长l>l0 的x光,其波长的增量随散射角的不同而变化。这种现象称为康普顿效应(compton effect)。 用经典电磁理论来解释康普顿效应遇到了困难。康普顿借助于爱因斯坦的光子理论,从光子与电子碰撞的角度对此实验现象进行了圆满地解释.我国物理学家吴有训也曾对康普顿散射实验作出了杰出的贡献。 对康普顿散射现象的研究经历了一、二十年才得出正确结果。 康普顿效应第一次从实验上证实了爱因斯坦提出的关于光子具有动量的假设。这在物理学发展史上占有重要的位置。光子在介质中和物质微粒相互作用时,可能使得光向任何方向传播,这种现象叫光的散射.1922年,美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现,有些散射波的波长比入射波的波长略大,他认为这是光子和电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子,康普顿假设光子和电子、质子这样的实物粒子一样,不仅具有能量,也具有动量,碰撞过程中能量守恒,动量也守恒.按照这个思想列出方程后求出了散射前后的波长差,结果跟实验数据完全符合,这样就证实了他的假设。这种现象叫康普顿效应。 发现 1922~1923年康普顿研究了X射线被较轻物质(石墨、石蜡等)散射后光的成分,发现散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外,还有波长较长的成分。这种散射现象称为康普顿散射或康普顿效应。康普顿将埃的X光投射到石墨上,然后在不同的角度测量被石墨分子散射的X光强度。当θ=0时,只有等于入射频率的单一频率光。当θ≠0(如45°、90°、135°)时,发现存在两种频率的散射光。一种频率与入射光相同,另一种则频率比入射光低。后者随角度增加偏离增大。实验结果:(1)散射光中除了和原波长λ0相同的谱线外还有λ>λ0的谱线。(2)波长的改变量Δλ=λ-λ0随散射角φ(散射方向和入射方向之间的夹角)的增大而增加.(3)对于不同元素的散射物质,在同一散射角下,波长的改变量Δλ相同。波长为λ的散射光强度随散射物原子序数的增加而减小。康普顿利用光子理论成功地解释了这些实验结果。X射线的散射是单个电子和单个光子发生弹性碰撞的结果。碰撞前后动量和能量守恒,化简后得到Δλ=λ-λ0=(2h/m0c)sin^2(φ/2)称为康普顿散射公式。λ=h/(m0c)称为电子的康普顿波长。 为什么散射光中还有与入射光波长相同的谱线?内层电子不能当成自由电子。如果光子和这种电子碰撞,相当于和整个原子相碰,碰撞中光子传给原子的能量很小,几乎保持自己的能量不变。这样散射光中就保留了原波长。的谱线.由于内层电子的数目随散射物原子序数的增加而增加,所以波长为λ0的强度随之增强,而波长为λ的强度随之减弱。康普顿散射只有在入射光的波长与电子的康普顿波长相比拟时,散射才显著,这就是选用X射线观察康普顿效应的原因。而在光电效应中,入射光是可见光或紫外光,所以康普顿效应不明显。解释(1)经典解释(电磁波的解释) 单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时,引起受迫振动,向各方向辐射同频率的电磁波。经典理论解释频率不变的一般散射可以,但对康普顿效应不能作出合理解释!(2)光子理论解释 X射线为一些e=hν的光子,与自由电子发生完全弹性碰撞,电子获得一部分能量,散射的光子能量减小,频率减小,波长变长。这过程设动量守恒与能量守恒仍成立,则由电子:P=m0V;E=m0V2/2(设电子开始静止,势能忽略)光子:P=h/λ其中(h/m0C)=×10-12m称为康普顿波长。注意1.散射波长改变量lD 的数量级为 10-12m,对于可见光波长 l~10-7m,lD<

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