现代物理知识
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2012年 24卷 2期 刊出日期 2012-04-18
系列讲座
科苑快讯
物理知识
物理前沿
教学参考
科学源流
科学随笔
系列讲座
3
走向统一的自然力天上力与地上力的统一(Ⅱ)
厉光烈, 黄艳华
地上运动,主要是物体的运动,例如,人抛物、马拉车、石下落、弦振动等.现在我们知道,人抛物的力、马拉车的力、绳子和弦的张力等,都是分子间力,也就是有效电磁力,只有导致物体垂直下落的地心吸引力才是我们所要讨论的与天上力对应的地上力,因此,本节主要讨论与物体垂直下落有关的自由落体运动和平抛运动.
2012 Vol. 24 (2): 3-7 [
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科苑快讯
7
欧洲大型强子对撞机创质子对撞能量新纪录
杨京德, 刘洋
欧洲核子研究中心2012 年4月5 日发表公报称,欧洲中部时间当天00 时38 分, 大型强子对撞机值班组报告对撞机达到束流稳定运行模式,两束各为4 万亿电子伏特的质子束流在4 个交汇点发生对撞,质子对撞的质心能量达8万亿电子伏特,创造了一项新世界记录,大幅增加了对撞机发现新物理的潜力.
2012 Vol. 24 (2): 7-7 [
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8
科学家找到大规模生产纳米石墨烯薄片新方法
张巍巍
据美国物理学家组织网3 月26 日报道,韩国和美国的研究人员近日表示,通过混合固态二氧化碳和相应溶剂,能简单、经济地大规模生产出高质量的纳米石墨烯薄片.相关研究报告发布在本周出版的美国《国家科学院院报》网络版上.
2012 Vol. 24 (2): 8-8 [
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29
最细的导线
高凌云
担心量子效应会打破欧姆定律以及微小导线具有更大的电阻,现在看来是毫无事实依据的.美国印第安纳州普度大学(Purdue University)的柳勋(Hoon Ryu音译)和同事研发出只有4个原子粗细的导线,这些磷导线被嵌入硅晶片中,深度为1个原子.
2012 Vol. 24 (2): 29-29 [
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39
树木的形状
高凌云
很久以前,达芬奇就注意到“树干的高度等于同一高度树枝的总粗度”.
2012 Vol. 24 (2): 39-39 [
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46
奇异水世界
高凌云
美国哈勃太空望远镜的数据分析显示,40光年外存在一颗被厚重蒸汽大气层包裹的行星,该行星距其环绕的红矮星很近.这颗编号为GJ1214b的行星最早发现于2009年,估计其表面温度为230℃,最初认为其朦胧的大气层是因影像模糊造成的.但是最新观测却表明其大气层的主要成分是水蒸气,因为朦胧的大气层能够更多地透射红外线而不是可见光.
2012 Vol. 24 (2): 46-46 [
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46
效率超过百分百的太阳能电池
高宣译
假如光子进入一个太阳能电池,产生多重的激发子,这样,可达到的总的量子效率可以超过百分百.在美国科罗拉多州的哥登的国家可再生能源实验室的A. 诺席克(Arthur Nozik)和他的同事,用硒酸铅作的量子点阵光电池,完成了这种结构的工作,对每个入射光子,获得了平均1.14个电子,这个工作将导致一种更有效的方法去利用太阳能.
2012 Vol. 24 (2): 46-46 [
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48
来自真空的光子
高凌云
两块平行金属板由于真空中的电磁波动而互相吸引,这就是已被实验证实的静态卡西米尔效应.动态卡西米尔效应则预言,如果平行金属板在真空中靠近和分开,就会释放一个真实的光子.这种效应非常微弱,而且需要金属板靠近的速度接近光速,不过最近这个现象已被首次发现.
2012 Vol. 24 (2): 48-48 [
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55
马尾辫物理学
高凌云
为什么有的人头发束起来像又长又细的马尾,而有的人则是圆锥形——最近一个关于马尾辫的方程式给出了答案.我们每个人的头上平均生长着10万根头发,如果一一分析它们的形状、长度和质地将是一个难以完成的课题.
2012 Vol. 24 (2): 55-55 [
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59
大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡
北京时间2012年3月8日,大亚湾中微子实验国际合作组发言人王贻芳在北京通过网络直播宣布,大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡,并测量到其振荡几率.介绍该结果的论文已于3月7日送交美国物理评论快报(
Physical Review Letters
)发表,其预印本也已在网上发表.
2012 Vol. 24 (2): 59-59 [
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63
“蛇油”的功效
高凌云
蛇油很长时间作为一种寻常药物,但最近的研究表明这种特殊的蛇“产品”可能有非凡的药效.美国博尔德市科罗拉多大学(University of Colorado)的雷万德(Leslie A. Leinwand)和同事注意到缅甸巨蟒在摄入大量肉食后,心脏重量会大幅增长(2～3天内增长40%).这就伴随着不断增加的心输出量,显然是为了配合身体的飞速长大而满足不断增长的消化和营养输送要求.
2012 Vol. 24 (2): 63-63 [
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物理知识
9
流体涡旋漫谈
Hot!
王振东
涡旋(vortex,过去曾译为“旋涡”,现依据全国自然科学名词审定委员会公布的《力学名词》,译为“涡旋”.)是流体团的旋转运动(见《中国大百科全书·力学卷》495 页).近代力学的奠基人之一、德国力学家普朗特(L.Prandtl)的学生、空气动力学家屈西曼(D.Küchemann) 曾经说过：“涡旋是流体运动的肌腱.”这句话是流体力学中的至理名言,深刻概括了涡旋在流体运动中的作用.普朗特的另一位学生、北京航空航天大学陆士嘉教授则更进一步地指明“流体的本质就是涡,因为流体经不住搓,一搓就搓出了涡.”这句话既道出了流体与固体的本质区别,又点明了流体运动中出现涡旋的原因.这里的“搓”,是指作用在流体上的剪切力.只要有物体(如飞行器、船舰、汽车、火车等)在流体中运动,紧贴在物面上的流体由于黏附在物面上,会被物体带着一起运动,而远处的流体却在静止中,这就产生了对流体发生“搓”的剪切力.
2012 Vol. 24 (2): 9-16,8 [
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17
亚原子物理百年回眸
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童国梁
近日读到奥斯丁(Austin)的德克萨斯大学物理和天文系教授斯蒂芬·温伯格(Steven Weinberg)于2011年4月在美国物理学会“亚原子物理100年”会议开幕式讲演,深受感动,欣然命笔,梳理百年来粒子物理发展的轨迹,集成此文,以缅怀先贤,鼓励后人.因涉及内容颇丰,故本文的选材只能是纲领性的.文中提到的每一位科学家都对粒子物理的发展作出了重要贡献,故不必区分各位科学家是否是诺奖得主.物理学是一门以实验为基础的科学,粒子物理学也不例外,本文的选择也遵循了这个精神.粒子物理数据的更新日新月异,文中所引数据只能保证在特定时期内准确.
2012 Vol. 24 (2): 17-29 [
摘要
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30
神奇的超导
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罗会仟, 周兴江
电阻起源于载流子(电子或空穴)在材料中运动过程中受到的各种各样的阻尼.按照材料的常温电阻率从大到小可以分为绝缘体、半导体和导体.绝大部分金属都是良导体,他们在室温下的电阻率非常小但不为零,在10
-12
mΩ·cm量级附近.自然界是否存在电阻为零的材料呢？答案是肯定的,这就是超导体.当把超导材料降到某个特定温度以下的时候,将进入超导态,这时电阻将突降为零(图1),同时所有外磁场磁力线将被排出超导体外,导致体内磁感应强度为零,即同时出现零电阻态和完全抗磁性.超导态开始出现的温度一般称为超导临界温度,表示为
T
c
.微观上来说,当超导材料处于超导临界温度之下时,材料中费米面附近的电子将通过相互作用媒介而两两配对,这些电子对将同时处于稳定的低能组态,叫“凝聚体”.在外加电场驱动下,所有电子对整体能够步调一致地运动,因此超导又属于宏观量子凝聚现象.对于零电阻态,实验上已经证实超导材料的电阻率小于10
-23
mΩ·cm,在实验精度允许范围内已经可以认为是零.如果将超导体做成环状并感应产生电流,电流将在环中流动不止且几乎不衰减.超导体的完全抗磁性并不依赖于超导体降温和加场的次序,也称为迈斯纳(Meissner)效应.一个材料是否为超导体,零电阻态和完全抗磁性是必须同时具有的两个独立特征.
2012 Vol. 24 (2): 30-40 [
摘要
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物理前沿
40
声超常材料与声隐身斗篷
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祝雪丰, 梁彬, 程建春
近年来,声超常材料在很多领域有着迅猛的发展.声超常材料属于人工复合结构或复合材料.由于其结构尺度或材料分布的变化周期远小于声波长,声超常材料具有很多天然材料所不具备的声学特性.超常材料最大的优势在于其能够实现对声波以及弹性波的任意调控.其核心思想在于采用尺寸远小于入射波长的人工结构构建出等效参数满足特定分布的复合材料.超常材料最早萌芽于电磁波领域.
2012 Vol. 24 (2): 40-46 [
摘要
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教学参考
47
卫星上的钟——再谈势场及其零点的选取
杨大卫
上篇我们以离子键晶体中的库仑势场(静电场)为例,谈了势能零点的相对性——势能的零点可以根据实际情况来规定,系统的两确定状态间的能量差并不因零点的变动而改变.
2012 Vol. 24 (2): 47-48 [
摘要
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科学源流
49
从静止宇宙向膨胀宇宙的发展
Hot!
杨谦, 王洪见, 刘树勇
当夜幕降临的时候,漫天灿烂的星斗,浩瀚无际的天空,为人们提供了巨大的想象空间(图1).可这巨大的空间是无限的还是有限的呢？宇宙是一直在演化着的,还是总是保持这个样子呢？关于这些问题,从古至今的人们一直就在研究着、争论着,构成了一部不断发展着的天文学和宇宙学的发展史.
2012 Vol. 24 (2): 49-55 [
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56
1768年3月21日：傅里叶诞生
萧如珀, 杨信男
人的耳朵利用自然共振的机械方法,即耳内不同的神经末梢对于各种频率不同的敏锐度,分辨进入耳朵的声波的频率.另外,我们也可以用数学方式来分析声音以测定它组成的频率,这都要感谢18世纪法国数学家傅里叶(Jean-Baptiste Joseph Fourier)所提出的著名的傅里叶变换(Fourier transform).
2012 Vol. 24 (2): 56-57 [
摘要
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58
1948年4月1日：化学元素的起源
萧如珀, 杨信男
1948年4月1日,《物理评论》刊登了一篇由阿尔弗(Ralph Al-pher)、贝特(Hans Bethe)和伽莫夫(George Gamow)所发表,标题为《化学元素的起源》之论文.作者的挂名带有一点玩笑意味(贝特并未真地对此研究有贡献),但此篇论文却有着重要的科学发现.阿尔弗和伽莫夫说明了大爆炸之后所立即发生的极端情况可以解释宇宙所观察到众多最平常元素的含量.
2012 Vol. 24 (2): 58-59 [
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科学随笔
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学术: 生命之树——忆侯伯宇先生
吴可
侯伯宇先生是西北大学的教授,生于1930年,一直从事于理论物理和数学物理研究,成果丰富,多次得到国家级省部级奖励,不幸于2010年因病去世.
2012 Vol. 24 (2): 60-63 [
摘要
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1399
)
现代物理知识
编辑部公告
2018年全国物理科普大会通知
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编辑部公告
2018年全国物理科普大会通知
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