诺贝尔奖与光学10q03
诺贝尔奖与科学的历史发展
诺贝尔奖与科学的历史发展近两个世纪以来，科学已经经历了多次革命性的进步和突破，为人类创造了许多前所未有的奇迹和发明。
而作为科学界最高荣誉的诺贝尔奖，则成为了科学历史上备受瞩目的一部分。
本文将从诺贝尔奖的创立、评审标准以及历届获奖者的代表性成果等多方面，探讨它对科学的历史发展的影响和推动作用。
一、诺贝尔奖的创立与演变1895年，瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔去世，在遗嘱中设立了“诺贝尔基金会”，并规定每年使用其财产的5%来颁发奖金，表彰在物理学、化学、生理学或医学、文学等领域做出卓越贡献的人物。
最初的诺贝尔奖是在瑞典皇家科学院、瑞典皇家文学院和挪威诺贝尔委员会的协作下评选产生，分别授予物理学、化学、生理学或医学、文学四种奖项。
1901年，第一届诺贝尔奖正式颁发，阿尔弗雷德·诺贝尔的好友、著名物理学家玻林和玻尔共享了物理学奖，瑞士化学家雅各布斯·贝林格与德国化学家赫尔曼·冯·路特则分别获得化学奖。
在生理学或医学领域，获奖者是德国生物学家、免疫学家柯赖尔、瑞典生理学家冯·贝林、瑞典临床医生克雷吉。
而此后的文学奖，则先后颁给了法国诗人萨丁、美国小说家欧内斯特·海明威等人。
从那时起，诺贝尔奖逐渐成为了科学界的重要标志和奥斯卡奖的平民版，影响力逐渐扩大到了全世界。
而自1901年以来，已经授予了数百名获奖者，覆盖了物理、化学、生理或医学和文学四个领域。
另外，自1969年开始，诺贝尔奖还增设了经济学奖，奖金金额高达百万美元，每年约有五个获奖人。
二、评选标准与程序对于获得诺贝尔奖的人，荣耀的意义常常胜过奖金的总额。
甚至被评委们视为“世间最佳”的一些成果，更是被使用者和受益者所津津乐道，成为了科学领域普及和应用的基础。
而获得诺贝尔奖，更是需要通过各自领域的严格评审和推荐程序，才能越过重重障碍，成为响叮咚当的奖项。
对于获得诺贝尔奖的最高评价，评委们往往根据一些杰出的标准进行打分。
诺贝尔奖里的激光技术
诺贝尔奖里的激光技术摘要：随着20世纪激光理论和应用研究的不断发展，激光技术对信息处理和计算、医学治疗和人工智能等领域产生了重大影响。
本文通过诺贝尔奖获得者的研究成果，介绍了激光技术的发展，并提出将诺贝尔奖的研究成果与经历与课程教学融合，对培养激光领域的高素质、高创新性人才有着积极影响。
关键词：激光；诺贝尔奖引言激光[1]（Laser）全称为“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”，又译为“通过受激辐射实现放大的光”，并且其以优异的单色性、相干性等特点一直倍受关注，其广泛的应用场景与核能、电子计算机、半导体等发明被称为近代四大人类重要发明。
诺贝尔奖于1901年首次颁发，其权威性和公正性早已得到世界公认，一直被视为最先进的科学理论和技术的典范。
距今诺贝尔物理学奖已经颁发了100多年，表彰了物理学中最好和最辉煌的科学研究成果，涵盖X射线到量子理论、基本粒子和天体物理学等众多领域。
作为全世界研究人员聪明才智的结晶，诺贝尔奖其本身便拥有着极大的科学魅力，不断吸引着大家的视线，若能合理地将其作为课堂教学的重要内容充分运用，也必将极大提升课堂教学质量。
因此，通过将教学或实验课程的知识与诺贝尔奖的实际成果相结合，将诺贝尔奖的成果引入课堂，进一步丰富课堂教学，调动学生的积极性，培养学术热情，同时也能促进了学生全面发展，提高他们的科学素养，推动创新。
这样一来，激光这颗21世纪最炙手可热的新星将在未来在中国发光发热。
1 激光技术的发展激光的产生最初可以追溯到上个世纪初，爱因斯坦在1913年首次提到了受激辐射技术概念[2]，并预测未来会有受激辐射光放大器的出现，这也为后来激光产生埋下了伏笔。
但是由于强相干光源的缺失，光学的发展并不顺利，而这个问题直到物理学家汤斯等人在1954年成功研制出微波激射器才得以解决，其主要原理是微波激发放大或量子放大[3]（Maser）。
1953年诺贝尔物理学奖——相衬显微法
1953年诺贝尔物理学奖——相衬显微法1953年诺贝尔物理学奖授予荷兰格罗宁根大学的泽尔尼克（FritsZernike，1888—1966），以表彰他提出了相衬法，特别是发明了相衬显微镜。
相衬显微镜是一种特殊的显微镜，特别适用于观察具有很高透明度的对象，例如生物切片、油膜和位相光栅等等。
光波通过这些物体，往往只改变入射光波的位相而不改变入射光波的增幅，由于人眼及所有能量检测器只能辨别光波强度上的差别，也即振幅上的差别，而不能辨别位相的变化，因此用普通显微镜是难以观察到这些物体的。
透明度很高的物体，也称为位相物体。
相衬法（也叫位相反衬法）是通过空间滤波器将物体的位相信息转换为相应的振幅信息，从而大大提高透明物体的可分辨性，所以从这个意义上说，相衬法是一种光学信息处理方法，而且是最早的信息处理的成果之一，因此在光学的发展史上具有重要意义。
1935年泽尔尼克根据阿贝成像原理，首先提出位相反衬法，由改变频谱的位相以改善透明物体成像的反衬度，1953年泽尔尼克因此获诺贝尔物理学奖。
这是诺贝尔物理学奖中少数几项与光学有关的奖项之一。
实际的做法可以是，在玻璃基片的中心处加一滴液体，液滴的光程引起一定的相移，这样就形成了一块位相板，将这块位相板放置在显微镜的后焦面上，当作一个空间滤波器。
在相干光的照射下，像面上出现与物的位相信息相关的图像。
像面上的强度分布与样品位相成线性关系，也就是说，样品的位相分布调制了像面上的光强。
泽尔尼克1888年7月16日出生于荷兰阿姆斯特丹一个数学教师的家庭里。
他父母都是数学教师。
父亲当过小学校长，编过数学教材，以注重教学法闻名。
泽尔尼克的几位兄妹都是大学教授和文化界著名人士。
泽尔尼克从他父亲那里继承了对物理学的爱好。
他小时候就有自己的实验器材库。
由于偏爱科学课程，希腊文和拉丁文往往考不及格。
在学生时代他把大量时间投入实验，特别是彩色照像术。
由于经费有限，他不得不自己备制彩色摄影所需的酒精。
百年诺贝尔物理学奖及其对现代科技的影响
诺贝尔物理学奖及其对现代科技的影响摘要：诺贝尔奖是根据瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱所设立的奖项，包括的奖项有和平奖、化学奖、生理学或医学奖、文学奖、物理学奖，旨在奖励那些曾赋予人类最大利益的人。
诺贝尔物理学奖从1901年开始颁发至今已有百余年的历史，目前它已成为国际上最具影响力及权威性的科学奖项。
本文简要介绍了诺贝尔的生平及诺贝尔奖的由来，着重论述了诺贝尔物理学奖对现代科技的影响，由诺贝尔物理学奖的颁发预测了21世纪物理学的发展趋势，揭示了诺贝尔物理学奖颁发的启示。
关键词: 诺贝尔物理学奖现代科技发展趋势启示第一章诺贝尔生平及诺贝尔奖概述1.1 诺贝尔生平阿尔弗雷德·伯纳德·诺贝尔（Alfred Bernhard Nobel），是19世纪著名的化学家，1833年10月21日出生于瑞典首都斯德哥尔摩。
就在诺贝尔出生前一年，一场火烧毁了他的家，全家只好靠借债度日，父亲为了躲债，单身离家出走，幸好由母亲把家务全部担当下来。
诺贝尔凄苦的童年生活使他身体虚弱、性格内向。
诺贝尔8岁上学，仅读了一年就辍学了，这是他一生唯一的一次接受学校教育。
诺贝尔父亲是一位很有才干的机械师，后来他父亲发明的机械在俄国受到欢迎，家境开始好转，在1842年，诺贝尔9岁时全家迁居俄国彼德堡。
由于语言不通，诺贝尔和两个哥哥都进不了当地的学校，只得请家庭教师教他们学习外语和自然科学。
由于诺贝尔的勤奋学习，他的学识不亚于他的两个哥哥，深得教师和父亲的喜爱。
过了不久，诺贝尔的哥哥要回瑞典，诺贝尔也只好停止学业，他就到父亲开办的工厂当助手。
诺贝尔把工厂当大学，努力学习生产理论和生产技能。
为了扩大诺贝尔的视野，使他能学到先进的科学知识和技术，1850年他父亲让他出国进行旅行学习。
两年中，他去过德国、法国、意大利和美国，由于诺贝尔善于观察，认真钻研，知识积累迅速，所以在两年后回俄国时，他已经是一位精通几国语言和受过科学训练的学者。
2012年诺贝尔物理学奖
2012年诺贝尔物理学奖2012年物理学奖，由两位物理学家分享，他们是美国的大卫•维因兰德(David Wineland)和法国的塞尔日•阿罗什(Serge Haroche)。
获奖理由是他们创造的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。
大卫•维因兰德(David Wineland, 1944—),出生于美国威斯康辛州密尔沃基。
1961年，从加州沙加缅度的恩忻娜高中(Encina High School)毕业。
进入加州大学柏克利分校读本科，1965年得到学士学位。
之后，他以优异成绩转入哈佛大学攻读博士学位，导师是诺曼•拉姆齐(1989年诺贝尔物理学奖得主)。
1970年获得博士学位。
之后加入汉斯•德默尔特(1989年诺贝尔物理学奖得主)的研究团队，在华盛顿大学做博士后。
1975年，美国国家标准技术研究所聘请他为物理研究员。
在那里，他成为离子储存团队的领导人。
应用激光冷却离子技术，该团队制做出至2012年为止最准确的原子钟，比铯-133原子钟的频率标准还要精确两个数量级。
塞尔日•阿罗什(Serge Haroche, 1944—)，出生于摩洛哥的卡萨布兰卡，法国公民。
1967年毕业于巴黎高等师范学校。
1971年从巴黎第六大学(皮埃尔与玛丽•居里大学)获得博士学位，进入法国国家科学研究中心工作。
1975年后先后任皮埃尔与玛丽•居里大学物理学教授、巴黎高等师范学校教授、法兰西大学教授、量子物理学会主席。
对于大众来说，2012年物理学最重大的发现应该是欧洲核子中4(CERN)运行的大型重子对撞机(LHC)发现了粒子物理学家们寻找了几十年的“希格斯玻色子”，因此，英国科学家皮特•希格斯(Peter Higgs)获得本年度的诺贝尔物理学奖似乎是“众望所归”。
但希格斯教授未获今年诺贝尔奖的原因也很容易理解：每年诺贝尔奖的提名在当年的2月份就截止了，而彼时尚未确定发现希格斯玻色子；其次，每一届诺贝尔物理学奖的获奖人数不超过三人，如果授予有关希格斯玻色子的工作，那么获奖名单实在难以确定一一在实验方面，数以千计的实验人员在大型重子对撞机前工作数年，理应是发现希格斯玻色子的最大功臣；在理论方面，最早提出关于标准粒子模型理论的是比利时理论物理学家弗朗索瓦•恩格勒(Francois Englert)和罗伯特•布罗特(Robert Brout),在随后半年里又有六位科学家相继发表了相关的论文，而皮特•希格斯则是第一个预言在这个理论当中存在着一个尚未发现的基本粒子的人，这些科学家都对希格斯玻色子的发现做出了重要贡献。
【历届诺贝尔奖得主(十一)】2010年物理学奖
2010年12月10日第一百一十届诺贝尔奖颁发物理学奖2010年：英国曼彻斯特大学科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因在二维空间材料石墨烯的突破性实验获奖。
安德烈·海姆安德烈·海姆（AndreGeim），英国曼彻斯特大学科学家。
父母为德国人，1958年10月出生于俄罗斯西南部城市索契，拥有荷兰国籍。
1987年在俄罗斯科学院固体物理学研究院获得博士学位，毕业在校工作三年后在英国和丹麦继续他的研究工作。
现受聘于英国曼彻斯特大学，1994年在荷兰奈梅亨大学担任副教授，也是荷兰代尔夫特大学的名誉教授。
他于2001年加入曼彻斯特大学任物理教授。
在他的职业生涯中，海姆发表了超过150篇的顶尖文章，其中很多都发表在自然和科学杂志上。
简介安德烈·海姆[1]安德烈·海姆[1]他科研当中最受瞩目的就是2004年在曼彻斯特大学任教期间他和康斯坦丁发现了2维晶体的碳原子结构，也就是著名的石墨烯。
到目前为止他杰出的研究工作已经使他获得了无数的奖项。
其中包括2007年的MottPrize和2008年的EurophysicsPrize。
2009年4月他还获得了KörberEuropeanScienceAward。
2010年获得皇家学会350周年纪念荣誉研究教授。
.值得一提的是在发现石墨烯之前，早在2000年他还获得“搞笑诺贝尔奖”——通过磁性克服重力，让一只青蛙悬浮在半空中。
10年后的2010年他获得诺贝尔物理学奖。
他也是世界上唯一一个同时获得过诺贝尔奖和搞笑诺贝尔奖的科学家。
[2] 安德烈目前是曼彻斯特大学Langworthy研究教授也是曼彻斯特大学纳米科技中心主任，之前拥有此荣誉头衔的人包括发原子裂变的卢瑟福爵士，卢瑟福于1907-1919年在曼彻斯特大学工作，1908年获得诺贝尔化学奖。
在获奖后接受采访时安德烈·海姆说：“对于研究人员来讲，诺贝尔奖是一个至高无上的荣誉。
2010年诺贝尔物理学奖获得者及获奖原因
英国曼彻斯特大学2位科学家因在石墨烯方面的开创性实验获奖北京时间10月5日下午5点45分，2010年诺贝尔物理学奖揭晓，英国曼彻斯特大学2位科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov）因在二维空间材料石墨烯（graphene）方面的开创性实验而获奖。
安德烈·盖姆（Andre Geim），荷兰公民。
1958年出生于俄罗斯索契。
1987年从俄罗斯科学院固态物理研究所获得博士学位。
英国曼彻斯特大学介观科学与纳米技术中心主任。
曼彻斯特大学物理学教授及皇家学会2010周年纪念研究教授。
康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov），英国和俄罗斯公民。
1974年出生于俄罗斯下塔吉尔。
2004年从荷兰内梅亨大学获得博士学位。
英国曼彻斯特大学教授及皇家学会研究员。
只有一个原子厚度，看似普通的一层薄薄的碳，缔造了本年度的诺贝尔物理学奖。
安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫向世人展现了形状如此平整的碳元素在量子物理学的神奇世界中所具有的杰出性能。
作为由碳组成的一种结构，石墨烯是一种全新的材料——不单单是其厚度达到前所未有的小，而且其强度也是非常高。
同时，它也具有和铜一样的良好导电性，在导热方面，更是超越了目前已知的其他所有材料。
石墨烯近乎完全透明，但其原子排列之紧密，却连具有最小气体分子结构的氦都无法穿透它。
碳——地球生命的基本组成元素——再次让世人吃惊。
安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫是从一块普通得不能再普通的石墨中发现石墨烯的。
他们使用普通胶带获得了只有一个原子厚度的一小片碳。
而在当时，很多人都认为如此薄的结晶材料是非常不稳定的。
然而，有了石墨烯，物理学家们对具有独特性能的新型二维材料的研制如今已成为可能。
石墨烯的出现使得量子物理学研究实验发生了新的转折。
量子光学之父和精密光谱学大师——2005年诺贝尔物理学奖
量子光学之父和精密光谱学大师——2005年诺贝尔物理学奖2005年10月4日，瑞典皇家科学院宣布，将2005年度诺贝尔物理学奖的一半奖金授予美国量子光学家罗伊·格劳伯，以表彰他对光学相干的量子理论做出的贡献；另一半奖金则颁发给美国量子激光学家约翰·霍尔和德国量子光学家特奥多尔·亨施，以表彰他们对基于激光的精密光谱学发展做出的贡献。
罗伊·格劳伯1925年出生于纽约，毕业于美国哈佛大学，1949年获得哈佛大学博士学位，1952年成为哈佛大学助理教授，1956年获得哈佛大学终身教授之职，现仍供职于哈佛母校。
他成为第42个荣获诺贝尔奖的哈佛大学教授。
约翰·霍尔1934年出生于美国丹佛，1961年获卡内基理工学院博士学位，1964年获匹兹堡剑桥技术学院物理学博士学位，现供职于科罗拉多大学，同时兼任美国国家标准和技术研究院高级科学家。
特奥多尔·亨施1941年出生于德国海德堡，1969年获海德堡大学博士学位，目前担任德国马克斯－普朗克学会下属的量子光学研究所所长，同时担任慕尼黑路德维希－马克西米利安大学物理学教授。
光是什么？—光的量子性人类自诞生之日起，就对自身赖以生存的神秘的光产生了浓厚的兴趣。
它的本质是什么？究竟是粒子还是波？18世纪中叶，牛顿认为，光是由很小的物质微粒组成，从发光体发出，犹如一群飞行的子弹，从而建立了光的微粒说。
19世纪中叶，波更斯和菲涅尔等人通过对光的反射、折射、干涉和衍射的广泛研究，认定光是一种波。
之后，麦克斯韦提出了电磁波的理论，认为光本身就是一定波长范围的电磁波。
光就是电磁波，光的量子性，确切地讲应该是电磁场的量子性，这就是量子力学研究的范畴。
德国人普朗克在1900年提出量子假说，并于1906年建立经典量子论的理论基础，即能量只能取某一基本量（即能量子或作用量子）的整倍数，这一作用量子也称普朗克常数（h），是微观世界的基本标志。
2006年诺贝尔物理学奖
两名美国科学家获得2006年诺贝尔物理学奖新华社斯德哥尔摩１０月３日电瑞典皇家科学院３日宣布，将本年度诺贝尔物理学奖授予美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性。
诺贝尔奖评审委员会发布的公报说，马瑟和斯穆特的成果有助于研究早期宇宙，并能帮助人们更多地了解星系和恒星的起源。
他们借助美国宇航局ＣＯＢＥ卫星获得的信息，为有关宇宙起源的大爆炸理论提供了越来越多的支持。
马瑟现年６０岁，１９７４年获美国加利福尼亚大学伯克利分校博士学位，现为美国宇航局戈达德航天中心高级天体物理学家。
斯穆特生于１９４５年，１９７０年获美国麻省理工学院博士学位，现为加利福尼亚大学伯克利分校教授。
他们将分享１０００万瑞典克朗（约合１４０万美元）的奖金。
名词解释：微波背景辐射、黑体和各向异性新华社北京１０月３日电（记者颜亮）目前为科学界所普遍接受的宇宙起源理论认为，宇宙诞生于距今约１３７亿年前的一次大爆炸。
微波背景辐射被认为是大爆炸的“余烬”，均匀地分布于整个宇宙空间。
大爆炸之后的宇宙温度高得惊人，大爆炸之后３０多万年，宇宙温度降到足够低，使得电子和光子等可以结合而形成原子等物质。
宇宙也由此走出晦暗的迷雾状态而变得透明，使光可以穿透。
宇宙微波背景辐射正是在此期间产生的。
随着宇宙不断膨胀，其背景辐射的温度也逐渐降低，目前相当于绝对温度２．７度（零下２７０．４６摄氏度）黑体发出的微波辐射。
所谓黑体是指能全部吸收外来电磁辐射而毫无反射和透射的理想物体。
黑体发出的辐射在不同波长上的分布仅与黑体温度有关。
获得２００６年诺贝尔物理学奖的两名美国学者，根据１９８９年发射的ＣＯＢＥ卫星测量结果进行分析计算后发现，宇宙微波背景辐射与绝对温度２．７度黑体辐射非常吻合，另外微波背景辐射在不同方向上温度有着极其微小的差异，也就是说存在所谓的各向异性。
新闻背景：近年诺贝尔物理学奖得主及主要成就新华社北京１０月３日电以下是２０００年至２００５年诺贝尔物理学奖获奖者名单及其主要成就：２００５年，美国科学家罗伊·格劳伯、约翰·霍尔和德国科学家特奥多尔·亨施。
历届诺贝尔物理学奖
历届诺贝尔物理学奖历届诺贝尔物理学奖1901年威尔姆·康拉德·伦琴（德国人）发现X 射线1902年亨德瑞克·安图恩·洛伦兹、P. 塞曼（荷兰人）研究磁场对辐射的影响1903年安东尼·亨利·贝克勒尔（法国人）发现物质的放射性皮埃尔·居里（法国人）、玛丽·居里（波兰人）从事放射性研究1904年J.W.瑞利（英国人）从事气体密度的研究并发现氩元素1905年P.E.A.雷纳尔德（德国人）从事阴极线的研究1906年约瑟夫·约翰·汤姆生（英国人）对气体放电理论和实验研究作出重要贡献1907年 A.A.迈克尔逊（美国人）发明了光学干涉仪并且借助这些仪器进行光谱学和度量学的研究1908年加布里埃尔·李普曼（法国人）发明了彩色照相干涉法（即李普曼干涉定律）1909年伽利尔摩·马可尼（意大利人）、K . F. 布劳恩（德国人）开发了无线电通信O.W.理查森（英国人）从事热离子现象的线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象1920年 C.E.纪尧姆（瑞士人）发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性1921年阿尔伯特·爱因斯坦（美籍犹太人）发现了光电效应定律等1922年尼尔斯·亨利克·大卫·玻尔（丹麦人）从事原子结构和原子辐射的研究1923年R.A.米利肯从事基本电荷和光电效应的研究1924年K.M.G.西格巴恩（瑞典人）发现了X 射线中的光谱线1925年詹姆斯·弗兰克、G.赫兹（德国人）发现原子和电子的碰撞规律1926年J.B.佩兰（法国人）研究物质不连续结构和发现沉积平衡1927年阿瑟·霍利·康普顿（美国人）发现康普顿效应（也称康普顿散射） C.T.R.威尔逊（英国人）发明了云雾室，能显示出电子穿过水蒸气的径迹1928年O.W 理查森（英国人）从事热离子现象的研究，特别是发现理查森定律1929年路易斯·维克多·德布罗意（法国人）发现物质波1930年 C.V.拉曼（印度人）从事光散方面的研究，发现拉曼效应1931年未颁奖1932年维尔纳·K.海森伯（德国人）创建了量子力学1933年埃尔温·薛定谔（奥地利人）、P.A.M.狄拉克（英国人）发现原子理论新的有效形式1934年未颁奖1935年J.查德威克（英国人）发现中子1936年V.F.赫斯（奥地利人）发现宇宙射线； C.D.安德森（美国人）发现正电子1937年 C.J.戴维森（美国人）、G.P.汤姆森（英国人）发现晶体对电子的衍射现象1938年 E.费米（意大利人）发现中子轰击产生的新放射性元素并发现用慢中子实现核反应1939年 E.O.劳伦斯（美国人）发明和发展了回旋加速器并以此取得了有关人工放射性等成果1940年~ 1942年未颁奖1943年O.斯特恩（美国人）开发了分子束方法以及质子磁矩的测量1944年I.I.拉比（美国人）发明了著名气核磁共振法1945年沃尔夫冈·E.泡利（奥地利人）发现不相容原理1946年P.W.布里奇曼（美国人）发明了超高压装置，并在高压物理学方面取得成就1947年 E.V.阿普尔顿（英国人）从事大气层物理学的研究，特别是发现高空无线电短波电离层（阿普尔顿层）1948年P.M.S.布莱克特（英国人）改进了威尔逊云雾室方法，并由此导致了在核物理领域和宇宙射线方面的一系列发现1949年汤川秀树（日本人）提出核子的介子理论，并预言介子的存在1950年 C.F.鲍威尔（英国人）开发了用以研究核破坏过程的照相乳胶记录法并发现各种介子1951年J.D.科克罗夫特（英国人）、E.T.S.沃尔顿（爱尔兰人）通过人工加速的粒子轰击原子，促使其产生核反应（嬗变）1952年 F.布洛赫、E.M.珀塞尔（美国人）从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法1953年 F.泽尔尼克（荷兰人）发明了相衬显微镜1954年马克斯·玻恩在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献W. 博特（德国人）发明了符合计数法，用以研究原子核反应和γ射线1955年W.E.拉姆（美国人）发明了微波技术，进而研究氢原子的精细结构P.库什（美国人）用射频束技术精确地测定出电子磁矩，创新了核理论1956年W.H.布拉顿、J.巴丁、W.B.肖克利（美国人）从事半导体研究并发现了晶体管效应1957年李政道、杨振宁（美籍华人）对宇称定律作了深入研究1958年P.A.切伦科夫、I.E.塔姆、I.M.弗兰克（俄国人）发现并解释了切伦科夫效应1959年 E .G. 塞格雷、O. 张伯伦（美国人）发现反质子1960年 D.A.格拉塞（美国人）发明气泡室，取代了威尔逊的云雾室1961年R.霍夫斯塔特（美国人）利用直线加速器从事高能电子散射研究并发现核子R.L.穆斯保尔（德国人）从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯保尔效应1962年列夫·达维多维奇·朗道（俄国人）开创了凝集态物质特别是液氦理论1963年 E. P.威格纳（美国人）发现基本粒子的对称性以及原子核中支配质子与中子相互作用的原理M.G.迈耶（美国人）、J.H.D.延森（德国人）从事原子核壳层模型理论的研究1964年 C.H.汤斯（美国人）、N.G.巴索夫、A.M.普罗霍罗夫（俄国人）发明微波射器和激光器，并从事量子电子学方面的基础研究1965年朝永振一郎（日本人）、J. S . 施温格、R.P.费曼（美国人）在量子电动力学方面进行对基本粒子物理学具有深刻影响的基础研究1966年 A.卡斯特勒（法国人）发现和开发了把光的共振和磁的共振合起来，使光束与射频电磁发生双共振的双共振法1967年H.A.贝蒂（美国人）以核反应理论作出贡献，特别是发现了星球中的能源1968年L.W.阿尔瓦雷斯（美国人）通过发展液态氢气泡和数据分析技术，从而发现许多共振态1969年M.盖尔曼（美国人）发现基本粒子的分类和相互作用1970年L.内尔（法国人）从事铁磁和反铁磁方面的研究H.阿尔文（瑞典人）从事磁流体力学方面的基础研究1971年 D.加博尔（英国人）发明并发展了全息摄影法1972年J. 巴丁、L. N. 库柏、J.R.施里弗（美国人）从理论上解释了超导现象1973年江崎玲于奈（日本人）、I.贾埃弗（美国人）通过实验发现半导体中的“隧道效应”和超导物质 B.D.约瑟夫森（英国人）发现超导电流通过隧道阻挡层的约瑟夫森效应1974年M.赖尔、A.赫威斯（英国人）从事射电天文学方面的开拓性研究1975年 A.N. 玻尔、B.R.莫特尔森（丹麦人）、J.雷恩沃特（美国人）从事原子核内部结构方面的研究1976年 B. 里克特（美国人）、丁肇中（美籍华人）发现很重的中性介子–J /φ粒子1977年P.W. 安德林、J.H. 范弗莱克（美国人）、N.F.莫特（英国人）从事磁性和无序系统电子结构的基础研究1978年P.卡尔察（俄国人）从事低温学方面的研究 A.A.彭齐亚斯、R.W.威尔逊（美国人）发现宇宙微波背景辐射1979年谢尔登·李·格拉肖、史蒂文·温伯格（美国人）、A. 萨拉姆（巴基斯坦）预言存在弱中性流，并对基本粒子之间的弱作用和电磁作用的统一理论作出贡献1980年J.W.克罗宁、V.L.菲奇（美国人）发现中性K介子衰变中的宇称（CP）不守恒1981年K.M.西格巴恩（瑞典人）开发出高分辨率测量仪器N.布洛姆伯根、A.肖洛（美国人）对发展激光光谱学和高分辨率电子光谱做出贡献1982年K.G.威尔逊（美国人）提出与相变有关的临界现象理论1983年S.昌德拉塞卡、W.A.福勒（美国人）从事星体进化的物理过程的研究1984年 C.鲁比亚（意大利人）、S. 范德梅尔（荷兰人）对导致发现弱相互作用的传递者场粒子W±和Z 0的大型工程作出了决定性贡献1985年K. 冯·克里津（德国人）发现量了霍耳效应并开发了测定物理常数的技术1986年 E.鲁斯卡（德国人）在电光学领域做了大量基础研究，开发了第一架电子显微镜G.比尼格（德国人）、H.罗雷尔（瑞士人）设计并研制了新型电子显微镜——扫描隧道显微镜1987年J.G.贝德诺尔斯（德国人）、K.A.米勒（瑞士人）发现氧化物高温超导体1988年L.莱德曼、M.施瓦茨、J.斯坦伯格（美国人）发现μ子型中微子，从而揭示了轻子的内部结构1989年W.保罗（德国人）、H.G.德默尔特、N.F.拉姆齐（美国人）创造了世界上最准确的时间计测方法——原子钟，为物理学测量作出杰出贡献1990年J.I.弗里德曼、H.W.肯德尔（美国人）、理查德·E.泰勒（加拿大人）通过实验首次证明了夸克的存在1991年皮埃尔—吉勒·德·热纳（法国人）从事对液晶、聚合物的理论研究1992年G.夏帕克（法国人）开发了多丝正比计数管1993年R.A.赫尔斯、J.H.泰勒（美国人）发现一对脉冲双星，为有关引力的研究提供了新的机会1994年BN.布罗克豪斯（加拿大人）、C.G.沙尔（美国人）在凝聚态物质的研究中发展了中子散射技术2019年M.L.佩尔、F.莱因斯（美国人）发现了自然界中的亚原子粒子：Υ轻子、中微子2019年 D. M . 李（美国人）、D.D.奥谢罗夫（美国人）、理查德·C.理查森（美国人）发现在低温状态下可以无摩擦流动的氦- 32019年朱棣文（美籍华人）、W.D.菲利普斯（美国人）、C.科昂–塔努吉（法国人）发明了用激光冷却和俘获原子的方法2019年劳克林（美国）、斯特默（美国）、崔琦（美籍华人）发现了分数量子霍尔效应2019年H.霍夫特（荷兰）、M.韦尔特曼（荷兰）阐明了物理中电镀弱交互作用的定量结构. 2019年阿尔费罗夫（俄罗斯人）、基尔比（美国人）、克雷默（美国人）因其研究具有开拓性，奠定资讯技术的基础，分享今年诺贝尔物理奖。
2010诺贝尔物理学奖
2010诺贝尔物理学奖得主:把科研当成快乐的游戏 2010年10月15日 11:16 中国新闻周刊安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫今年的诺贝尔物理学奖可能最具娱乐性：一对师徒用透明胶带在制作铅笔芯的石墨中发现了一种二维平面材料，他们中的一位还曾获得过“搞笑诺贝尔奖”本刊记者/钱炜10月5日，瑞典皇家科学院宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的两位科学家——现年52岁的安德烈·海姆和36岁的康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。
研究：“search”而非“research”石墨烯是怎么被发现的？对此，海姆2008年在接受《科学观察》采访时解释说，除了拥有设备和相关方面的知识，一个重要原因是自己有一种“科研恶习”。
他说，“那段时间里，我关注研究碳纳米管的那拨人，对他们时不时地声称获得这样或那样牛的成果觉得恶心。
我想，我可以做一点不同于碳纳米管的东西，为什么不把碳纳米管剖开呢？于是，就有了后来的研究。
”起初，海姆请实验室新来的一名中国博士生将一块高定向裂解石墨制成薄膜，要求尽可能薄，并给了他一台精巧的抛光机。
三周后，这名博士生拿着培养皿来见海姆，说他成功了。
海姆用显微镜一看，那些石墨碎片估计仍有1000层左右。
海姆希望他能将石墨碎片研磨得更薄一些，但这名博士生最后说：“如果你这么聪明，就自己试试。
”于是这成了一个转折点，海姆决定自己来试试，他就用透明胶带来做这件事。
如今，海姆所用的方法，被业界戏称为“透明胶带技术”。
由于层间的作用力非常弱，石墨很容易剥落脱离。
将石墨放在透明胶带上，反复撕拉 10～20下左右，就获得了10层左右的石墨——这正是海姆当初的实验，他们并没有直接获得石墨烯，但10层左右的石墨就已表现出了足够特殊的物理性能。
海姆曾用磁性克服重力，让一只青蛙漂浮在半空中，因此获得了2000年的“搞笑诺贝尔奖”。
诺贝尔基金会也形容这对师徒“把科学研究当成快乐的游戏”。
历史上与光学有关的诺贝尔奖（一）
历史上与光学有关的诺贝尔奖（一）诺贝尔奖物理学奖颁给了LIGO的科学家，作为光电学子，小编今天为大家整理一篇历史上的与光学有关的诺贝尔奖。
1901年德国物理学家威廉·康拉德·伦琴因为发现了伦琴射线而获得诺贝尔物理学奖。
威廉·康拉德·伦琴在研究阴极射线时。
意外地发现X射线。
而后他给维尔茨堡物理学医学学会递交了一份认真、简洁的通讯,题目为《一种新的射线,初步报告》,那时的伦琴对这种射线是什么确实不了解,这就是他在第一个通报中按代数上的未知数符号“X”命名的原因，X射线的发现，又很快地导致了一项新发现——放射性的发现。
第一张x光片1902年彼得.塞曼和亨德里克.安东.洛伦兹因研究磁场对辐射现象的影响所取得的成就(塞曼效应)而获得诺贝尔奖赛曼效应的发现是对光的电磁理论的有力支持，证实了原子具有磁矩和空间取向量子化，使人们对物质光谱、原子、分子有更多了解，特别是由于及时得到洛仑兹的理论解释，更受到人们的重视，被誉为继X射线之后物理学最重要的发现之一。
1907年艾伯特·亚伯拉罕·迈克尔孙因发明迈克耳孙干涉仪及在光谱学方面的工作而获得诺贝尔物理学奖迈克生和摩尔利用灵敏度很高的干涉仪验证以太风并不真实存在。
这是科学史上最大的负实验结果，但是它证明了19世纪科学家们所假想的以太根本不存在。
动摇了古典力学的基础。
为后来爱恩斯坦建立相对论创造了前提。
迈克尔孙干涉仪原理图1908年加布里埃尔·李普曼因发明用干涉效应使照相底片重现彩色的方法(彩色照相）而获奖诺贝尔物理学奖彩色照相干涉法不用染料和颜料，而是利用各种不同波长的天然颜色，即可重现照片的色彩1911年威廉·维恩因对于热辐射等物理法则贡献，而获得诺贝尔物理学奖。
维恩辐射定律给出了这种确定黑体辐射的关系式，提供了描述和测量高温的新方法。
虽然后来被证明维恩公式仅适用于短波，但维恩的研究使得普朗克能够用量子物理学方法解决热平衡中的辐射问题。
历年诺贝尔物理学奖
1901年诺贝尔物理学奖 ——X 射线的发现伦琴1901年，首届诺贝尔物理学奖授予德国物理学家伦琴（Willhelm Konrad Ro tgen, 1845---1923), 以表彰他在1895年发现的X 射线。
1895年，物理学已经有了相当的发展，它的几个主要部门--牛顿力学、热 力学和分子运动论、电磁学和光学，都已经建立了完整的理论，在应用上也取得 了巨大成果。
这时物理学家普遍认为，物理学已经发展到顶了，以后的任务无非 是在细节上作些补充和修正而已，没有太多的事情好做了。
正是由于X 射线的发现唤醒了沉睡的物理学界。
它像一声春雷，引发了一系列重 大的发现，把人们的注意力引向更深入、更广阔的天地，从而揭开了现代物理学 的序幕。
1902年诺贝尔物理学奖 ——塞曼效应的发现和研究洛伦兹 塞曼1902年诺贝尔物理学奖授予荷兰莱顿大学的洛伦兹（Hendrik Antoon Lorentz, 1853 ---1928）和荷兰阿姆斯特丹大学塞曼（Pieter Zeeman , 1865---1943）,以表彰他们在研究磁性对辐射现象的影响所作的特殊贡献。
磁性对辐射现象的影响也叫塞曼效应，是塞曼在1896年发现的。
它是继法拉第效应和克尔效应之后又一项反映光的电磁特性的效应。
塞曼效应更进一步涉及了光的辐射机理，因此人们把它看成是继X 射线之后物理学最重要的发现之一。
洛伦兹是荷兰物理学家，他的主要贡献是创立了经典电子论，这一理论能解释物质中一系列的电磁现象，以及物质在电磁场中运动的一些效应。
由于塞曼效应发现时及时地从洛伦兹理论得到了解释，由此所确定的电子荷质比与J.J.汤姆孙用阴极射线所得数量级相同，相互间得到验证，因此1902年洛伦兹与塞曼共享诺贝尔物理学奖。
塞曼也是荷兰人，1885年进入莱顿大学后，与洛伦兹多年共事，并当过洛伦兹的助教。
塞曼对洛伦兹的电磁理论很熟悉，实验技术也很精湛，1892年曾因仔细测量克尔效应而获金质奖章，并于1893年获博士学位。
427-与光学有关的部分诺贝尔物理奖介绍
与光学有关的部分诺贝尔物理奖介绍1907年迈克耳孙（Albert Abrahan Michelson 1852~1931）因发明精密光学仪器和借助这些仪器在光谱学和度量学的研究工作中所做出的贡献，被授予了1907年度诺贝尔物理学奖。
迈克耳孙的第一个重要贡献是发明了迈克耳孙干涉仪，并用它完成了著名的迈克耳孙-莫雷实验。
按照经典物理学理论，光乃至一切电磁波必须借助静止的以太来传播。
地球的公转产生相对于以太的运动，因而在地球上两个垂直的方向上，光通过同一距离的时间应当不同，这一差异在迈克耳孙干涉仪上应产生0.04个干涉条纹移动。
1881年，迈克耳孙在实验中未观察到这种条纹移动。
1887年，迈克耳孙和著名化学家莫雷合作，改进了实验装置，使精度达到 2.5⨯10-10，但仍未发现条纹有任何移动。
这次实验的结果暴露了以太理论的缺陷，动摇了经典物理学的基础，为狭义相对论的建立铺平了道路。
迈克耳孙是第一个倡导用光波的波长作为长度基准的科学家。
1892年迈克耳孙利用特制的干涉仪，以法国的米原器为标准，在温度15摄氏度、压力760毫米汞柱的条件下，测定了镉红线波长是6438.4696埃，于是，1米等于1553164倍镉红线波长。
这是人类首次获得了一种永远不变且毁坏不了的长度基准。
在光谱学方面，迈克耳孙发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构，这一发现在现代原子理论中起了重大作用。
迈克耳孙还运用自己发明的“可见度曲线法”对谱线形状与压力的关系、谱线展宽与分子自身运动的关系作了详细研究，其成果对现代分子物理学、原子光谱和激光光谱学等新兴学科都发生了重大影响。
1898年，他发明了一种阶梯光栅来研究塞曼效应，其分辨本领远远高于普通的衍射光栅。
迈克耳孙是一位出色的实验物理学家，他所完成的实验都以设计精巧、精确度高而闻名，爱因斯坦曾赞誉他为“科学中的艺术家”。
1918年因发现能量子（量子理论），从而对物理学的发展作出了巨大贡献，普朗克（MaxKarl Ernst Ludwig Plank 1858~1947）获得了1918年度诺贝尔物理学奖。
2023诺贝尔物理奖得主是谁
2023诺贝尔物理奖得主是谁2023诺贝尔物理奖得主瑞典皇家科学院10月3日宣布，将2023年诺贝尔物理学奖授予皮埃尔·阿戈斯蒂尼 (Pierre Agostini)、费伦茨·克劳斯 (Ferenc Krausz) 和安妮·卢利尔 (Anne L’Huillier)，以表彰“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”。
2023诺贝尔物理奖得主-皮埃尔·阿戈斯蒂尼皮埃尔·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini），1941年出生于突尼斯，法国物理学家，诺贝尔物理学奖获得者，美国俄亥俄州立大学名誉教授。
皮埃尔·阿戈斯蒂尼于1961年获法国艾克斯-马赛大学物理学学士学位；1968年获法国艾克斯-马赛大学博士学位；1969年进入法国原子能委员会巴黎萨克雷大学分会（CEA Saclay）工作，历任研究员、高级专家、科学顾问；2004年任俄亥俄州立大学物理系教授；2018年任俄亥俄州立大学名誉教授；2023年获诺贝尔物理学奖。
皮埃尔·阿戈斯蒂尼主要研究领域为高次谐波的产生、飞秒产生、激光与物质相互作用、多光子过程等。
2023诺贝尔物理奖得主-费伦茨·克劳斯费伦茨·克劳斯（Ferenc Krausz），1962年5月17日出生于匈牙利莫尔（Mór），匈牙利、奥地利双重国籍，物理学家，奥地利科学院院士，欧洲科学与艺术学院院士，匈牙利科学院院士，欧洲科学院院士，俄罗斯科学院院士，欧洲人文和自然科学院院士，德国国家科学院院士，诺贝尔物理学奖获得者，德国马克斯·普朗克量子光学研究所主任、德国慕尼黑大学教授。
费伦茨·克劳斯于1991年获得维也纳工业大学激光物理学博士学位；1991年—1993年在维也纳工业大学博士后研究工作；1996年—1998年任维也纳工业大学电气工程助理教授；1999年—2004年任维也纳工业大学电气工程教授；2003年当选为奥地利科学院院士；2004年任慕尼黑大学实验物理学—激光物理学系主任、正教授 [8] ；20XX年任马克斯·普朗克量子光学研究所所长；20XX年—20XX年任德国慕尼黑高级光子学中心（MAP）联合创始人、董事；20XX年当选为欧洲科学与艺术学院院士和匈牙利科学院院士；20XX年—20XX年任马克斯·普朗克量子光学研究所执行主任；20XX年—2019年任德国慕尼黑高级光子学中心主任；20XX年当选为俄罗斯科学院院士；20XX年任德国慕尼黑极限光子实验室（LEX Photonics）主任，同年当选为欧洲人文和自然科学院院士和欧洲科学院院士；20XX年任德国慕尼黑大学高级激光应用中心创始主任；20XX年当选为德国国家科学院院士；2023年获得诺贝尔物理学奖。
2010诺贝尔物理学奖2010诺贝尔物理学奖
负折射
• 由“超材料”制成的隐形衣则具有负折 射的特点，可以紧紧吸住照射过来的光 波，让光波辐射沿最内圈弯曲，只停留 在衣服周边缓慢波动，而不会反射出去 ，于是就产生了隐形效果。穿上隐形衣 的人也将隐藏于其中。
• 在地球上开始出现生命 前后，火星上可能仍有 水存在。
• 现在的火星仍有足够湿 气，鼓励科学家搜寻能 够呼吸的活细菌。
• 负折射是用来衡量电磁波从一种媒介 进入另一种媒介时，光线被弯曲的程 度的一种衡量方法。假如水能显示出 负折射，那么木棒被水淹没的部分将 看起来似乎是从水面伸出来，而且在 水下游来游去的鱼看起来将像在水面 以上的空中移动。
超材料怎样实现隐身？
超材料使物体在较长的波长中隐身
上图是有美国北卡罗莱纳州杜克大学开发的超材料，当微波射向这 个圆圈时会发生弯曲偏转，由于微波并没有被物体反射回来，只是 弯曲了之后继续前进，因此专门用来探测微波的仪器检测不到微波 ，可以说物体已经在这个检测仪器面前“隐身”了。
石墨烯有哪些应用？
抗菌生长
取代传统照明设备
可弯曲的触摸显示屏
盖姆另一创意之作-模仿蜘蛛侠
盖姆模仿壁虎掌纹开发 出的的新干燥粘性材料， 将1cm2的“模拟壁虎脚 绒毛材料”安在垂直平 面上，居然可以支撑起 一公斤的重量。
另类诺贝尔-搞笑诺贝尔奖
另类诺贝尔-搞笑诺贝尔奖
“搞笑诺贝尔奖” （ Ig 诺贝尔奖）
前沿科技
石墨烯被发现？ 诺贝尔物理学奖解读
目
2010诺贝尔物理学奖
2010诺贝尔物理学奖引言诺贝尔物理学奖是国际上最高荣誉的科学奖项之一，每年由诺贝尔基金会颁发给在物理学领域做出杰出贡献的科学家。
2010年，诺贝尔物理学奖颁发给了三位科学家，他们是安德烈·海姆，康吉·谷亨斯和盖尔曼·大地·范德门。
这些科学家们在半导体和低维物理学领域做出了突出贡献。
1. 安德烈·海姆安德烈·海姆是荷兰科学家，他被授予2010年诺贝尔物理学奖的主要原因是他对低温物理学和超导性的贡献。
海姆发现了一种新的量子现象，被命名为量子自旋霍尔效应。
这个发现对于发展新型电子元件和更高效的电子技术具有重要意义。
量子自旋霍尔效应是一种量子态，在这个态下电子会自发分裂成两个相互独立的自旋态。
这种现象在材料中形成了一个拓扑绝缘体，其内部电子可以在表面上自由流动而不受电阻的限制。
海姆在实验中使用了一种新型的二维材料，通过高精度的实验测量和精确的数据分析，成功地观察到了量子自旋霍尔效应。
这项发现不仅对基础物理学有重要意义，还可以应用于构建新型的电子器件，为新兴技术领域带来突破。
2. 康吉·谷亨斯康吉·谷亨斯是美国科学家，他被授予2010年诺贝尔物理学奖的主要原因是他对石墨烯的发现和研究。
石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料，具有优异的电子、热学和力学性质。
谷亨斯在研究过程中发现，通过用胶带剥离石墨，可以从普通的石墨中得到一层厚度只有一个原子的石墨烯。
这项简单而巧妙的实验方法，使得石墨烯的制备变得简单而可行。
石墨烯的发现引起了广泛的关注，并在物理学、化学和材料科学等领域产生了深远影响。
石墨烯具有高导电性、高热导性和高机械强度等特点，被认为是下一代电子器件和传感器的理想材料。
3. 盖尔曼·大地·范德门盖尔曼·大地·范德门是俄罗斯科学家，他被授予2010年诺贝尔物理学奖的主要原因是他对二维材料中的新奇电子现象的研究。
诺贝尔奖与光学.
诺贝尔奖与光学 —激光及其应用
光在生物、医学中 的应用
光——几百年来用于诊断及治疗 现代光学——光纤用于内窥镜 激光——用于医学研究和治疗 （特点：高强度、短脉冲、高单色性）
生物组织中的光子迁移
激光生物学
激光和生命科学结合的新兴交叉学科 主要研究对象： •激光与生物体的分子、细胞、组织、 器官、个体和群体各层次的相互作用现 象及其机制 •揭示与生命活动过程有关的物理过程、 演化规律及外界条件的诱导作用
激光的生物效应-热相互作用
激光的生物效应
•光学解理（光致破裂）——聚焦短脉冲 高峰功率激光，产生等离子体，作用于内 部组织，外部无损 如超声碎石——脉冲染料激光通过光纤， 作用于胆、肾和膀胱结石，形成声波碎石 •低功率激光生物刺激作用——吸收治痛, 及使伤口康复
光波长及相应在医疗领域的应用
医学光谱技术
激光镊子
Laser beam
Micropipette Target cell
Trapped cell
系统包括： 激光器、显 微镜、样品 室、TV监控 器等
Laser beam
三维激光镊子：黏附在微吸管上的细胞向激光俘 获的细胞移动。测量活体细胞间膜的黏接等
激光在眼科中的应用
激光眼科治疗仪 激光视网膜凝结术——治疗视网膜剥离 青光眼,白内障的治疗 近视眼的矫正 所用的激光器：准分子激光、氩离子激光、 Nd:YAG激光等
激光生物学研究方向
• 激光微束技术、激光共焦扫描显微技 术、光镊技术及在生物学中的应用研究 •生物光子学及在生物学和诊断医学中的 应用 •激光生物医学的应用基础研究 •生物分子激光拉曼光谱学研究 •激光辐照生物学效应和辐照生理学效应 以及机因转移、动物胚胎切 割以及细胞核移植技术的研究。 •单分子探测、操纵在生命科学中的应用； •染色体的光学切割与回收； •细胞间的相互作用与细胞重力生物学； •生物大分子的探测……
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
诺贝尔奖与光学Nobel Prize and Optics激光 与 全息激光简介―激光”一词的来历：Laser ：L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation. 受激辐射的光放大人物及获奖时间获奖原因普朗克1918in recognition of the services he rendered to the advancement of Physics by hisdiscovery of energy quanta 能量子的发现，开创近代物理 部分与光学有关的诺贝尔奖获得者人物及获奖时间获奖原因爱因斯坦1921 for his services toTheoretical Physics,and especially for hisdiscovery of the law ofthe photo-electriceffect理论物理的贡献，特别是光电效应规律的发现人物及获奖时间获奖原因玻尔1922年for his services in theinvestigation of thestructure of atoms andof the radiationemanating from them原子结构理论和辐射理论人物及获奖时间获奖原因Raman 1930年for his work on thescattering of light and forthe discovery of the effectnamed after him研究光的散射并发现以他名字命名的“拉曼效应”人物及获奖时间获奖原因TownesBasov, Prokhorov1964年for fundamental work inthe field of quantumelectronics, which has ledto the construction ofoscillators and amplifiersbased on the maser laserprinciple量子电子学的开创性工作，微激射器及激光原理上的振荡和放大人物及获奖时间获奖原因Gabor 1971 for his invention anddevelopment of theholographic method全息术人物及获奖时间获奖原因Bloemberge,Schawlow1981for theircontribution tothe developmentof laserspectroscopy发展激光光谱的贡献人物及获奖时间获奖原因朱棣文,Tannoudji, Phillips1997 for developmentof methods tocool and trapatoms with laserlight激光冷却与原子阱人物及获奖时间获奖原因诺贝尔化学奖获得者Zewail1999年for his studies ofthe transition statesof chemicalreactions usingfemtosecondspectroscopy用飞秒光谱研究化学反应中的过渡态人物及获奖时间获奖原因2005年Roy J. Glauber for his contribution to the quantum theory of optical coherence光学相干的量子理论John L. Theodor Hall W. Hänsch for their contributions tothe development of laser-based precision spec-troscopy, including theoptical frequency combtechnique 基于激光的精密光谱学和光梳技术人物及获奖时间获奖原因K. Kao 高锟2009for groundbreakingachievementsconcerning thetransmission of light infibers for optical com-munication光通信中•19世纪末近代物理学晴朗天空上的三朵不祥乌云黑体辐射+光电效应+原子的分裂谱线时间及人物事件1900年，普朗克(1918获奖)(黑体辐射现象)提出“能量子”假说:能量交换不连续取值1905年,爱因斯坦(1921获奖)(光电效应现象)提出“光量子”假说E= hυ1913年,玻尔(1922年获物理奖)（原子的分裂谱线）电子在原子中只能处于一系列不连续的能级，不同能级间电子发生跃迁发出或吸收光子能量hυ=E2-E1激光发展史时间及人物 事件 1917年， 爱因斯坦从普朗克黑体辐射公式的推导中，物质发光与吸收必须能量守恒，理论上预言存在着原子受激辐射的可能性，为激光打下理论基础二战期间高频率微波雷达的研制，从实验上得出受激辐射增强的条件激光发展史时间及人物 事件1954年Charles H. Townes 微波量子放大器（MASER) 1958 年Townes and Schawlow 以及苏联科学家提出将MASER 原理推广到光波段1960年T.H. Maiman研制出世界上第一台激光器——红宝石激光器 1960年后至今各种激光器、激光技术应运而生。
激光被广泛应用，成为最重要的技术之一。
激光发展史激光如何偶然发现?美国科学家汤斯(1915- ) 的贡献 •1939年博士毕业(加州理工学院) •40年代起研究微波波谱学 •微波激射器原理(1951)•微波激射器发明(1953) Maser•激光器原理(57-58)——论文《红外与光学激射器》提出受激辐射发光的可能性、以及必要条件：粒子数反转激光如何偶然发现?美国科学家汤斯(1915- ) 的贡献•提出制造红宝石激光器的建议（1959年） •第一台激光器(1960)美国休斯实验室梅曼 •1964年汤斯与两名苏联科学家（巴索夫、普罗霍罗夫）同获诺贝尔奖获奖原因：量子电子学基础研究第一台红宝石激光器的结构图Partially silvered endCoolingRuby rod Power Laser beamFlash lampFully silvered end红宝石棒 全反射镜闪光灯激光束电源 部分反射镜冷却水激光的基本原理激光产生的条件•激活介质 active medium•粒子数反转 population inversion •产生振荡 oscillation普通光源的发光•物质受到外来能量（光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子吸收外来能量，从低能级跃迁到高能级，原子被激发——受激吸收（共振吸收）•处在高能级的电子寿命很短，在没外界作用下自发向低能级跃迁——自发辐射 •自发辐射是随机过程，各发光原子的发光过程各自独立，位相偏振各不相同吸收、辐射和受激辐射原子的组成 原子的能级图-e+Ze原子核 电子E 1E 2E 3 基态ΔE=E 2 –E 1= h uE 1E 2ΔE=E 2-E 1=h u受激吸收、自发辐射 ENERGYE2E1PHOTONABSORBED(A)E2E1PHOTON EMITTED(B)受激吸收 (A) 自发辐射 (B).光与原子相互作用过程E 1E 2ΔE=E 2-E 1=h u受激辐射 受激辐射和光放大过程E2ENERGYE1Stimulated emissionStimulated emission光与原子相互作用过程受激辐射和光放大•受激辐射过程：原子开始处于高能级E2,当外来光子所带的能量hυ=E 2-E 1 ，原子在此外来光子的诱发下从高能级E 2跃迁到低能级E 1•受激辐射光子特点，原子可发出与诱发光子全同的光子，频率(能量)相同，位相、偏振方向相同。
入射一个光子，出射两个全同光子——光放大——激光W ST /W AB =N 2/N 1 热平衡：波尔兹曼分布图NE 0 E 1 E 2 E 3 E 4EN=N exp[-(E-E )/kT]N 1N 2N 3N 4N 0受激辐射几率/受激吸收几率―粒子数反转”：为实现受激辐射占主导地位，N 2必须大于N 1，即激光介质中的原子必须激发或泵浦到一种非平衡分布状态。
这是形成激光的必要条件。
粒子数反转从抽水泵浦例子了解粒子数反转的可能性粒子数反转的实现——光泵浦N(a)(b)ENEN 1N 2E 1E 0Stimulated emission , ("laser action")Fast decayE 2E 1N 0MetastableStatePumpingE 2N 0N 2N 1 E 0三能级系统粒子数反转的实现——光泵浦四能级系统N(a)(b)ENEN 1 E 2E 1E 0Stimulated emissionE 2E 1E 0N 2N 1N 0Metastable StatePumpingN 2 N 3decayFast Fast decayN 3E 3 E 3Metastable StateN 0激光增益材料•原子或分子的能量已经处于反常分布的一类材料，在激发态的数目比在基态或能量较低的态的数目多，即存在粒子数反转。
有合适频率电磁能量的波动通过此类材料后，由于辐射的受激辐射而造成光放大—激光增益材料•符合条件的材料很多，作为工作介质用于激光器，可以得到性能各异的激光器激光增益介质材料光谱段波长 (nm) ArFKrFXeClHeCdN2紫外193248308325337Kr+HeCdAr+蓝色413442488Ar+Cu vapor绿色514.5510激光增益介质材料光谱段波长(nm)He-NeKr+RubyTi:sapphire GaAsGaAs/GaAlAs 红632.8647694.3670-1070850780Nd:YAG Nd:Glass COCO2红外106410535000-65009000-11000激光增益介质增益系数（gain coefficient）：gg～D N D N=Nj－Ni.I0 IlActive Medium激光增益介质I = I e0g .lI 0ILength of the active medium g largeg smalll 光在增益介质中经历路程越长，放大越大光学谐振腔lI 0I 3I 2I 1A C TIV E M E DIUMM IRRO RS光学谐振腔的奥妙•能量的充分利用：介质处在粒子数反转时，谐振腔使光来回反复，与上能级原子相互作用，产生受激辐射 •能量在空间上的高度集中：受激辐射来源于激光介质内的自发辐射，只有沿谐振腔轴线方向的光受激辐射才能放大。