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2002年 14卷 03期 刊出日期 2002-06-18

论文
论文
3 走进地震
李祥,王青
2001年,新世纪的第一年,人类憧憬美好未来的一年。2001年1月14日,萨尔瓦多发生里氏80级地震。紧接着,1月26日印度古吉拉特邦发生里氏79级强烈地震,造成数万人的伤亡,财产损失高达45亿美元。短短的一个月内,已发生两次7级以上的大地震,并且损失惨重。其实,地震像风、雨、雷、电一样,也是一种正常的自然现象,它是一种远方传过来的地面波动,是由于地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动。一、地震是如何产生的地震作为一种正常的自然现象,也有一个孕育发展的过程。要解释地震的发展变化过程,需要先了解地球的内部结构。
2002 Vol. 14 (03): 3-6 [摘要] ( 2288 ) [HTML 1KB] [PDF 202KB] ( 1108 )
6 微电子技术及其发展
孙秀平
微电子学是研究在固体(主要是半导体)材料上构成的微小型化电路、子系统及系统的电子学分支,是一门主要研究电子或离子在固体材料中的运动及应用并利用它实现信号处理功能的科学。微电子学是以实现电路和系统的集成为目的,它所实现的电路和系统又称为集成电路和集成系统,是微小型化的。微电子学的应用技术即为微电子技术,它是信息技术的关键所在。微电子技术的空间尺度通常是以微米和纳米为单位的。目前,微电子技术的发展水平和产业规模已成为一个国家经济实力的重要标志。
2002 Vol. 14 (03): 6-8 [摘要] ( 2203 ) [HTML 1KB] [PDF 163KB] ( 1421 )
9 相对论中的“观测”与“看到”有何不同
赵香玲
1905年爱因斯坦发表了狭义相对论,其时空观之一就是“运动的尺缩短”。接受相对论的所有人都相信这种尺缩现象是可以用眼睛看到或用照相机拍摄到的。一个运动物体看起来将沿运动方向缩短为原来的1-β2倍β=vc,v是物体运动的速度大小,c是光速,坐在高速飞船中的人从窗外看出去时,将看见球形物体缩成一个椭球体这些说法好像都是无可非议的。这种观念一直持续了54年之久,直到1959年美国物理学家戴勒尔发表了一篇文章,认为这种观念是错误的,他纠正了存在于所有人中间的这个偏见。提出“尺缩”现象可以“观测”或者“测量”,却不能用眼“看到”。
2002 Vol. 14 (03): 9-10 [摘要] ( 2096 ) [HTML 1KB] [PDF 112KB] ( 1225 )
10 如何测量地球半径、太阳、月亮和星星的距离
陈德坤,翁甲强,石铭
宇宙中的天体,体积宠大,数目繁多,距离遥远。如何测量这些天体的距离和大小是古今人类非常关心的问题。实际上,科学发展到今天,人类已经掌握了许多测量天体的方法。这些方法总体来说是多学科知识的综合运用。本文运用一般数学、物理、天文的知识深入浅出地介绍天体距离测量的几种方法。希望对有兴趣的非天文专业读者有所帮助。为研究方便起见,我们先要确定天体的方位。大家都有一个直观的感觉,“天”,就是以观察者为球心的半球面。而宇宙中的星星等天体好像分布于一个以观察者为球心,以适当长度为半径的球面上,这一假想的球面就称为天球。
2002 Vol. 14 (03): 10-13 [摘要] ( 6168 ) [HTML 1KB] [PDF 193KB] ( 3877 )
14 热力学“万能公式”及其应用
宗兴
在热力学中定义了体胀系数α、压强系数β和等温压缩系数KΓ之后,为了寻找三者之间的关系,我们用了这样一个函数关系,即(v/p)T(p/T)V·(T/v)P=-1,在用完之后,往往不少同学就将此公式束之高阁。殊不知,此公式原型变化多端,在解热力学问题时屡试不爽,笔者称之为“万能公式”,下面就此分析,与大家共同切磋。1.“万能公式”及其简证当三个变量x,y,z之间存在如下关系F(x,y,z)=0时,可认为三者地位平等。故存在以下关系,即xyzyzxzxy=-1()特别注意,下标不能省略。略证如下。
2002 Vol. 14 (03): 14-15 [摘要] ( 3369 ) [HTML 1KB] [PDF 120KB] ( 1540 )
15 约瑟夫森效应的历史、性质与应用
宋金璠
1.约瑟夫森效应的历史1959年,美国物理学家加埃弗(IvarGiaever)做了一个重要的实验:他把一块超导体和一块正常导体连接在一起,中间放一块很薄的绝缘介质,这层绝缘介质对于电子来说就是一个势垒,当他在连接起来的超导体和正常导体两边加上电压后,发现电子可以穿过,他把这种现象叫做隧道效应。1960年加埃弗将两边换成超导体,仍然产生了隧道效应。但是,加埃弗的实验现象并没有引起科学界的足够重视,因为在超导研究的初期人们就已经知道,超导电流是由电子对构成的,电子对穿过绝缘层的可能性太小了。
2002 Vol. 14 (03): 15-16 [摘要] ( 3217 ) [HTML 1KB] [PDF 410KB] ( 3268 )
17 奇特的电流变液
郭志荣
电流变液(ElectrorheologicalFluid)是由高介电常数的固体颗粒悬浮于某种低介电常数、低黏性的不导电液体中所形成的,未加电场时,电流变液内的颗粒无序分布,施加电场后,颗粒迅速聚集成跨越电极的链或柱,当施加的电场足够大时,电流变液转变为类似固态,撤去外电场时,又恢复为液态,这一液固两态相变的响应时间为毫秒量级,这一奇特属性,再加上电流变液的电导率低,产生电流变效应所需的电功输入少,电流变液的电热效应低,使得电流变液在工业技术中有着极大的潜在应用。
2002 Vol. 14 (03): 17-18 [摘要] ( 2171 ) [HTML 1KB] [PDF 117KB] ( 2061 )
18 浅析日凌与凌日现象
司德平,路慧奇
前段,报纸上频频报道“日凌”现象,殊不知还有一种叫做“凌日”的天文现象,那么二者有什么区别呢?1.日凌位于赤道上空约36000km的通信卫星与地球同步运转,同时二者又一起围绕太阳旋转。每年的春分和秋分前后,太阳光直射赤道,必然会出现太阳、通信卫星和地球依次排列在一条直线上的现象,这时,卫星地面接收站的天线不但对着卫星,也同时对着太阳。
2002 Vol. 14 (03): 18-18 [摘要] ( 2854 ) [HTML 1KB] [PDF 65KB] ( 1443 )
19 用无量纲量表示生物体的极限
李莉,沃格尔
现今世界的一切生物都是进化而来,生物进化有自己的法则,但是它不能超越物理学规律。一头奶牛不能以逃逸速度往上跳,生物酶既不能起麦克斯韦妖的作用,也不能使鸟避开重力。物理学对生物体的限制不少于它对人类自身技术的约束。但是,要在实践中判明这些限制并非易事。一种工程师们采用的方法,即考虑两种对抗因素的相互作用所确立的范围和它们的比值(常常是无量纲的量),至少对了解它的宏观力学方面的特征是有益的,起码给我们以启示。
2002 Vol. 14 (03): 19-23 [摘要] ( 2040 ) [HTML 1KB] [PDF 245KB] ( 1797 )
24 纳米材料的分类及其物理性能
张秀荣
纳米技术是20世纪80年代末迅速发展起来的一门交叉性很强的综合学科,是在0.1—100纳米尺度上研究和利用原子与分子的结构,特性及其相互作用的高新技术。著名的诺贝尔奖获得者费恩曼在60年代就预言:如果对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,物体就能得到大量的异乎寻常的特性。他所说的物体就是现在的纳米材料。纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点,纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域。1.纳米材料的分类以“纳米”来命名的材料是在20世纪80年代,它作为一种材料的定义把纳米颗粒限制到1—100nm范围。
2002 Vol. 14 (03): 24-25 [摘要] ( 2478 ) [HTML 1KB] [PDF 142KB] ( 3361 )
26 纳米科学技术及纳米材料科学的发展趋势
易学华,冯硕
在当代,随着高新技术的发展,材料和器件的微型化成为一个重要的发展方向。这样在从宏观走向微观的过程中,出现了介于宏观与微观之间的纳米学。一、纳米科学技术的含义和包含范围纳米是物理学中一个长度计量单位,即1纳米(nm)=10-9米(m)。纳米尺度(0.1~100纳米)比原子尺寸略大(约为十几个原子排列起来那么长),大约相当于一根头发丝直径的万分之一。纳米世界是相当微观的世界。纳米科技包括:纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米显微学、纳米机械学、纳米加工和纳米测量等多种学科。
2002 Vol. 14 (03): 26-27 [摘要] ( 2579 ) [HTML 1KB] [PDF 124KB] ( 1692 )
28 蓝牙技术概述及其应用前景
何建国
一、短距离链接技术的发展众所周知,设备间的信息传递是通过连线实现的,设备越多,所需连线就越多,这些电缆纵横交错,给人们带来不便。随着科技的发展,为了减少设备间的连线,人们发明了只用一条线缆来连接多个外围设备的USB接口技术,而且还将IrDa红外传输技术广泛应用,使彼此间不通过连线就可以方便地进行信息的传递和交换,实现了无线传输。1998年,专家首次提出个人局域网PAN(PersonalAreaNetworks)的概念。这是与广域网和局域网相并列,范围更小的网络,专家认为:在一个通信距离为10米左右的个人局域网中,无线连接无疑最为简单方便。
2002 Vol. 14 (03): 28-29 [摘要] ( 2176 ) [HTML 1KB] [PDF 105KB] ( 1322 )
30 红外热成像原理及在设备监测中的应用
黄德中
一、红外热成像测温原理红外热成像仪的光子探测器把来自需测设备表面的热辐射能转化为电子视频信号,经信号处理,送至显示器重放,转换为相应的可见图像,录像机对模拟信号记录并储存,然后进入计算机进行数据处理。扫描器所接收到的热辐射,除来自待测设备表面的热辐射外,还有其对周围环境的反射辐射及设备与扫描器之间的大气辐射,即接收到的总辐射由目标辐射、反射辐射、大气辐射三部分组成。
2002 Vol. 14 (03): 30-31 [摘要] ( 2063 ) [HTML 1KB] [PDF 273KB] ( 1673 )
31 显微技术的发展
李炘琪
1.光学显微镜大家知道,我们的眼睛看到了一个物体,是看到它发出或者反射的光并把光转变成信号,再由大脑把信号理解为相应的图像。然而,哪怕是最好的眼睛,也无法辨别比视网膜上感光细胞的间距还要小的物体。要想看到这样小的东西,就是靠显微技术,就是要靠放大镜或显微镜。1590年,荷兰的眼镜制造者约翰尼斯兄弟把两片凸透镜放在一个管子中合用,从而得到了一个能把微小物体放大的光学仪器———显微镜。说到显微镜,我们还必须提到一个人,他就是荷兰德尔夫特市的一个布店店员,名叫列文虎克。这人一生的癖好,就是磨制和玩赏玻璃透镜,并将其组成光学显微镜,用来看各式各样的细微东西。
2002 Vol. 14 (03): 31-33 [摘要] ( 2108 ) [HTML 1KB] [PDF 368KB] ( 1979 )
33 夜视技术及其对作战的影响
张树义
夜视技术是指在夜间或低照度条件下,用于扩展观察者视力范围的信息采集、处理和显示的技术。用夜视技术制成的各种夜视器材已成为现代战争中夜间侦察与预警,瞄准与驾驶,火控与制导等不可缺少的装备,它是军队夜间作战的“眼睛”。一、实现夜视的自然条件1.自然条件之一———微光。白天,可见光照度大,通常在102—105勒克司范围之内,人的视觉有很高的分辨能力。夜间,可见光照度很小,即使在星月满天的夜晚,也只有0.2勒克司,人眼分辨能力很低。在阴云密布的黑夜,人眼的视程更短,分辨力更低,甚至伸手不见五指。
2002 Vol. 14 (03): 33-34 [摘要] ( 2117 ) [HTML 1KB] [PDF 132KB] ( 1413 )
35 主动电磁装甲的物理原理
田杨萌
目前用于攻击坦克和装甲车辆的主要武器为动能弹和破甲弹。动能弹以其高速发射过程中所获取的巨大动能,在甲板很小区域内快速释放,以达到穿透保护甲的目的,也叫做穿甲弹。破甲弹是以高速金属射流侵彻装甲,以达到毁伤防护装甲的目的。随着穿甲弹、破甲弹穿透能力的不断增强,仅仅通过增加装甲的厚度来提高其防护性是不现实的。其一,装甲厚度的增加势必造成战车体积和重量上的增大,从而减少了车辆的机动性和灵活性。其二,目前动能弹初速已大于1800m/s和穿甲能量大于9MJ,如此强大的威力,传统的装甲难以防护。电磁装甲是一种新概念装甲防护,它可使得大多数威胁在危及目标之前就失去作用。
2002 Vol. 14 (03): 35-36 [摘要] ( 2284 ) [HTML 1KB] [PDF 828KB] ( 2037 )
36 “3+综合”考试下的物理教学
王金霞
随着“3+综合”考试制度在全国范围内推广,物理学科不再是“3+2”模式下的1/5。相对于数、语、外来说,将由高考中并重的地位沦为“副科”,这是否意味着中学物理教学的意义将被削弱?在新的考试制度下,如何搞好物理教学?这将取决于“3+综合”考试对物理学科的要求和中学物理教学的意义。一、“3+综合”考试“3+综合”考试是“3+X”模式的一种形式,仅从教学的角度讲,它的意义也是重大的。首先在于它适应现代科技发展的特征。由于人的认识研究能力和精力的限制,同时也为了学习的方便,科学被人为地分解成各个学科,形成了越来越多的门类,使人对自然界的认识在一定程度上深刻、全面了。
2002 Vol. 14 (03): 36-38 [摘要] ( 2005 ) [HTML 1KB] [PDF 153KB] ( 1136 )
38 从更广阔的视野看物理实验及教学
杨树礼
一、物理学本质上是实验的科学物理学是以实验为基础的学科。纵观物理学的发展史,从经典物理到近代物理进而现代物理,每前进一步都是以物理实验为基础的。物理工作者90%工作在实验领域,全世界诺贝尔物理学奖获得者的70%都是在物理实验方面做出贡献而受此殊荣的。经典物理方面,力学中核心的牛顿三定律就是牛顿在伽利略、开普勒、胡克等人的实验基础上总结得出的;电磁学的一系列定律:库仑定律、欧姆定律、安培定律、毕奥-沙伐尔定律以及法拉第电磁感应定律都是对实验的总结;眼下我们时时接触的电磁波正是赫兹通过实验使得麦克斯韦电磁场理论得以证实的.
2002 Vol. 14 (03): 38-40 [摘要] ( 1915 ) [HTML 1KB] [PDF 138KB] ( 1166 )
41 普通物理实验教学改革的研究与实践
胡波
1.普物实验课教学的现状实验教学是物理教学的重要组成部分,是培养学生实践能力和创新能力的有效途径,随着社会的发展及教育由应试教育向素质教育的转变,原有普物实验的教学体系和培养模式已远不能适应新时期社会对人才的需求,必须以现代教育教学的思想和理念为指导,进行深入细致的改革与实践。普物实验课教学存在的问题主要表现在以下几个方面:(1)普物实验不仅仅是一门实验性很强的实践课,它有其自身的理论体系、结构体系及其教学规律。有它自己的构成要素(实验思想、实验方法、实验仪器、实验设计、实验步骤、实验操作、数据分析与处理)。
2002 Vol. 14 (03): 41-42 [摘要] ( 1963 ) [HTML 1KB] [PDF 105KB] ( 1634 )
43 磁场对电流作用演示实验的教学改进
李志峰
物理知识的积累、更新和完善都依赖于实践,依赖于科学的实验,可以说,没有实验就不会形成正确的物理概念,更不可能形成完美的物理知识体系。加强实验教学,改进实验教学模式,探索新的实验教学方法,是当前中学物理实验教学改革的重要课题。一、物理演示实验的功能演示实验在物理教学中有着极其重要的作用,它的直观、形象,有助于学生形成直接的感性材料,为分析现象、寻找真知、概括和掌握物理规律奠定基础。做好、做活演示实验,改进实验模式,有利于学生对概念的理解与掌握,有利于学生实践能力、创新能力的培养。从实际情况来看,学生的学习效果往往受到生活经验、认知能力、原有知识等因素的制约。
2002 Vol. 14 (03): 43-44 [摘要] ( 1809 ) [HTML 1KB] [PDF 99KB] ( 1148 )
45 对物理教学中学员现状的思考
高波,王琳
随着社会的不断进步,新生事物如雨后春笋。而首先接受新事物的往往是思想开放的年轻人,因为年轻人朝气蓬勃,勇于创新。可是,在近几年的物理教学中,我发现了一种令人担忧的现象,就是学员对新知识的回避,甚至排斥。比如,在质点运动学这一章,为了让学员熟练掌握“运动方程的建立及应用”这部分内容,我出了这样一道例题:一颗子弹从100米高的建筑物上以500m/s的初速度竖直向上射击,忽略空气阻力,试求:(1)在10s末、60s末子弹的位置和速度,(2)子弹所能达到的最高点的位置及所需的时间,(3)落地时的时间和速度。
2002 Vol. 14 (03): 45-45 [摘要] ( 1887 ) [HTML 1KB] [PDF 262KB] ( 1519 )
46 云雾室、核乳胶与气泡室
林辉
现代高能粒子物理学的发展,是以高能加速器与探测技术的发展作为基础的。云雾室、核乳胶与气泡室是3种原理相关、设计精巧、生动直观的探测器,在物理学史上曾发挥重要作用。云雾室简称云室,是英国物理学家本·尼维斯(BenNevis)于1895年发明的,据说1894年9月威耳逊在苏格兰最高山峰本尼维斯山顶上,注意到当太阳照耀在围绕着山顶的云雾时,太阳、山顶以及人投在云雾上的影子周围出现了彩色的光环。这给了他很大的启示,并试图在实验室中进行模拟。1895年初,他在自己的实验室,利用湿空气膨胀来制造云雾,立刻就发现了许多有趣的现象,由此导致了云室的产生。
2002 Vol. 14 (03): 46-47 [摘要] ( 2453 ) [HTML 1KB] [PDF 156KB] ( 1952 )
48 神奇的纳米技术
马建军,王长军
一、科学巨匠遭冷遇,柳暗花明又一村著名物理学家,诺贝尔奖获得者理查德·费恩曼在1959年12月29日召开的美国物理年会上满怀激情地发表了《底层大有可为》的报告,大胆提出“用原子搭积木”的设想。他说:“当我们深入并游荡在原子周围,我们将按照不同的定律活动,会遇到许许多多新奇的事情,能以全新的方式生产,完成异乎寻常的工作。”并提出“我们为什么不可以从单个分子甚至原子开始进行组装,达到我们的要求?”当时连分子、原子是什么样都看不着,谈何对原子进行操纵组装呢?简直是痴人说梦。
2002 Vol. 14 (03): 48-51 [摘要] ( 2502 ) [HTML 1KB] [PDF 194KB] ( 1334 )
51 爱因斯坦和狄拉克谁对20世纪物理学发展贡献大
郁忠强
《现代物理知识》2001年第6期上的有两篇文章:一篇是关于英国杂志《物理世界》最杰出的10位物理学家排名的报道,爱因斯坦位居榜首,而狄拉克排名第8;另一篇是王正行先生的文章“狄拉克获诺贝尔奖的经过”,该文介绍了狄拉克在20世纪20年代对物理学的贡献和30年代物理学界对狄拉克的评价。读完这两篇文章后,细细想了一下爱因斯坦和狄拉克对20世纪物理学的贡献,有一些话想说。王正行先生的文章一开头就说:“20世纪物理学的第一位巨人当然是爱因斯坦。”毫无疑问,爱因斯坦是20世纪物理学的巨人,他对20世纪物理学的贡献是革命性的,影响是深远的。
2002 Vol. 14 (03): 51-54 [摘要] ( 4184 ) [HTML 1KB] [PDF 187KB] ( 1385 )
55 浅析吴有训的物理教育思想
吴昊
吴有训(1891—1977),1916年考入南京高等师范学校,1920年毕业。1921年考入美国芝加哥大学,师从著名物理学家康普顿进行X射线散射光谱研究,他以精湛的实验技术和卓越的理论分析验证了康普顿效应(后有人称为康普顿-吴有训效应),被誉为“世界重大科学发现上的第一位名垂史册的中国人”。回国后,他先后任中央大学物理系系主任(1927)、清华大学物理系教授、系主任、理学院院长(1928—1937)和西南联大理学院院长(1937—1945)及中央大学校长(1945—1948)等职。解放后任中科院副院长直至逝世。
2002 Vol. 14 (03): 55-56 [摘要] ( 1838 ) [HTML 1KB] [PDF 98KB] ( 1729 )
57 近代物理学在中国的传播
胡占杰
1543年,科学史上具有划时代意义的科学著作问世了,这就是哥白尼的《天体运行论》。《天体运行论》建立了以太阳为中心的宇宙结构体系,哥白尼认为不是太阳围着地球转,而是地球围着太阳转;地球不是宇宙的中心,太阳才是宇宙的中心,这就是哥白尼的“日心地动说”。“日心地动说”与当时人们认为的地球是宇宙的中心这一观念形成了强烈的反差,更与当时作为欧洲天主教神学宇宙观基础的托勒密学说针锋相对,因此,哥白尼的“日心地动说”被认为是异端邪说,宣扬哥白尼学说的人受到了严酷迫害和镇压。
2002 Vol. 14 (03): 57-58 [摘要] ( 1961 ) [HTML 1KB] [PDF 101KB] ( 1202 )
58 看狮子座流星雨有感
戴闻
2001年11月19日,凌晨1点,我披上棉衣准时走出居室楼门,因为天文台早有预告:即将到来的狮子座流星雨将是百年以来最为壮观的。流星被分为两大类,一类是散见的,它们可能出现在任何时间和任何方向;第二类与周期运行的彗星有关。坦普尔彗星(Tempel’scomet)的轨道呈长椭圆形,周期为33年。每当它运行到近日点,因受太阳辐射的影响,便会喷发出由水、一氧化碳、甲烷、氨、甲醇等组成,并以冷冻形式存在的固体物质。每年11月中旬,地球都将穿越坦普尔彗星的轨道,如果正赶上由彗星残屑构成的云团在这里通过,大量固体颗粒在堕入地球大气层时便会因摩擦燃烧而形成流星雨。
2002 Vol. 14 (03): 58-60 [摘要] ( 1923 ) [HTML 1KB] [PDF 175KB] ( 1113 )
61 漫谈比喻和物理学
李力
古人曰:“言而无文,行之不远。”为增强语言的力量,提高表达的效果,便产生了各种修辞方法。比喻是广泛运用的一种。它以具体、浅显、熟悉的甲事物说明抽象、深奥、陌生的乙事物。甲乙既有某些相似,故可“比”;又有本质区别,故称“喻”。不论明喻、暗喻、借喻,巧在洞察出本体和喻体间的相似处。“治学门径本相通,评文论理皆神飞”,人文学科如此,自然科学也不例外。在破译大自然里隐蔽着的法则及应用它们的探索中,比喻倍受青睐。物理学里的比喻与普通比喻相比,敏锐的洞察力是发端于文理贯通的根基上的,即人文、物理的完美结合。
2002 Vol. 14 (03): 61-62 [摘要] ( 1920 ) [HTML 1KB] [PDF 148KB] ( 1797 )
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