诺贝尔奖与光学激光光谱
近百年光谱界诺贝尔奖得主
1964-英国科学家霍奇金因用X射线方法研究青霉素和维生素B12等的分子结构获诺贝尔化学奖
1982-英国科学家克卢格因以晶体电子显微镜和X射线衍射技术研究核酸蛋白复合体获诺贝尔化学奖。
1985-美国科学家豪普特曼、卡尔勒因发展了直接测ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ晶体结构的方法而共同获得诺贝尔化学奖。
2005年:罗伊·格劳伯(美国)表彰他对光学相干的量子理论的贡献;约翰·霍尔(John L. Hall,美国)和特奥多尔·亨施(德国)表彰他们对基于激光的精密光谱学发展作出的贡献。
1907年:阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克尔逊 1852~1931(美国)发明光学干涉仪并使用其进行光谱学和基本度量学研究
1924年:西格巴恩(瑞典)发现X射线中的光谱线
1944年:拉比(美国)发明核磁共振法
1952年:布洛赫、珀塞尔(美国)从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法
1981年:西格巴恩(瑞典)开发高分辨率测量仪器以及对光电子和轻元素的定量分析;布洛姆伯根(美国)非线性光学和激光光谱学的开创性工作;肖洛(美国)发明高分辨率的激光光谱仪
1991-瑞士科学家恩斯特因对核磁共振光谱高分辩方法发展作出重大贡献获诺贝尔化学奖。
1999-美籍埃及科学家艾哈迈德-泽维尔因将毫微微秒光谱学应用于化学反应的转变状态研究获得诺贝尔化学奖。
1.1901年:威尔姆·康拉德·伦琴 1845~1923(德国)发现X射线
1905年:伦纳德 1862~1947(德国)关于阴极射线的研究
1981年诺贝尔物理学奖----激光光谱学与电子能谱学肖洛
1981年诺贝尔物理学奖----激光光谱学与电子能谱学布隆姆贝根(Nicolaas Bloembergen,1920-- )肖洛 (Arthur L.Schawlow,1921-- )凯.西格班 (Kai M.Siegbahn,1918-- )1981年诺贝尔物理学奖的一半授予马萨诸塞州坎伯利基哈福大学的布隆姆贝根和美国加利福尼亚州斯坦福大学的肖洛,以表彰他们在发展激光光谱学所作的贡献;另一半授予瑞典乌普沙拉(Uppsala)大学的凯.西格班,以表彰他在高分辨率电子能谱学所作的贡献。
布隆姆贝根的主要工作是在激光光谱学、非线性光学、核磁共振以及电子顺磁共振等领域。
他的科学成就式多方面的。
特别是,他对激光光谱学的发展是从一条独特的道路上做出的。
1982年诺贝尔物理学奖----相变理论K.威尔逊(Kenneth G.Wilson,1936-- )1982年年诺贝尔物理学奖授予美国纽约州伊萨卡康奈尔大学的K.威尔逊,以表彰他对与相变有关的临界现象所作的理论贡献。
在日常生活中,也可从经典物理学中,我们知道,物质可以存在于不同的相中。
我们知道,如果改变压强或温度之类的参数,就会发生从某一到另一项的转变。
只要足够的加热,液体就会变成气体,也就是从液相变成气相。
金属达到一定的温度会失去磁性。
这些只是几个关于相变的大家熟悉的简单例子。
1983年诺贝尔物理学奖----天体物理学的成就钱德拉赛卡尔(Subrahmanyan Chandrasekhar,1910-1995)W.A.福勒(William Alfred Fowler,1911-1995)1983年诺贝尔物理学奖一半授予美国伊利诺斯州芝加哥大学的钱德拉赛卡尔,以表彰他对恒星结构和演变有重要意义的物理过程的理论研究;另一半授予加利福尼亚州帕萨迪那加州理工学院的W.A.福勒,以表彰他对宇宙中化学元素的形成有重要意义的核反应的理论和实验研究。
钱德拉赛卡尔是另一诺贝尔物理学奖获得者拉曼(Sir Chandrasekhara Venkata Raman)的外甥,1910年10月19日出生于巴基斯坦的拉哈尔,1930年毕业于印度马德拉斯大学,后在英国剑桥大学学习和任教。
诺贝尔物理学奖(1901至2014)光电hw
1926
时间
获奖者
国籍
研究成果
美 1927 康普顿 (pton )
查尔斯•威尔孙 (C.T.R.Wilson) 英
1923年发现光子与 自由电子的非弹性 散射作用,即康普顿 效应
发明一种观测带电 粒子径迹的方法─ 威尔孙云室
15
时间
获奖者
国籍 英
研究成果 热电子现象方面的 工作,发现里查孙定 律 1925年提出电子的 波动性
23
时间
获奖者
国籍 英
研究成果 发展威尔孙云室,在粒 子和宇宙线方面贡献
1948 布莱克 (P.M.Blackett)
1949 汤川秀树 (H.Yukawa)
日
从核力理论基础上预 言介子的存在
24
时间
获奖者
国籍 英 英 英
研究成果 发展核乳胶方法,发 现π介子 用人工加速粒子进行 核蜕变工作
1950 鲍威尔 (C.F.Powell)
纪尧姆 法 (C.E.Guillaum e) 德 1921 爱因斯坦 (A.Einstein)
12
时间
获奖者
国籍 丹
研究成果 研究原子结构和原 子辐射,1913提出氢 原子模型 基本电荷和光电效 应方面的工作,1909 年油滴实验
1922 尼尔斯•玻尔 (N.Bohr) 密立根 (likan)
英 美
44
时间
获奖者
国籍 美 美 苏
研究成果 发现宇宙微波背景 辐射 同上 低温物理方面的发 明和发现
1978 彭齐亚斯 (A.A.Penzias) 罗伯特•威尔孙 (R.W.Wilson) 卡皮查 (P.L.Kapitza)
45
时间
获奖者
【历届诺贝尔奖得主(七)】1981年物理学奖,化学奖和生理学或医学奖
1981年12月10日第八十一届诺贝尔奖颁发。
物理学奖瑞典科学家西格班因发明用于化学分析的电子能谱术、美国科学家布洛姆伯根、肖洛因在光谱术中应用激光器而共同获得诺贝尔物理学奖。
布洛姆伯根荷裔美籍物理学家。
他和美国的肖洛(ArthurLeonardSchawlow)及瑞典的西格班(KaiManneBorjeSiegbahn)一起,因革新了研究电磁辐射与物质相互作用的光谱学方法,共获1981年诺贝尔物理学奖。
其中布洛姆伯根和肖洛因研究那些不用雷射就无法探测的现象共获奖金的一半。
布洛姆伯根Bloembergen,Nicolaas(1920.3.11,尼德兰多德雷赫特)荷裔美籍物理学家。
他和美国的肖洛(ArthurLeonardSchawlow)及瑞典的西格班(KaiManneBorjeSiegbahn)一起,因革新了研究电磁辐射与物质相互作用的光谱学方法,共获1981年诺贝尔物理学奖。
其中布洛姆伯根和肖洛因研究那些不用雷射就无法探测的现象共获奖金的一半。
他从乌得勒支(Utrecht)大学获学士学位和硕士学位。
1946年接受哈佛大学的一个研究职位,攻读博士学位。
1948年在莱顿(Leiden)大学获博士学位。
1951年重返哈佛大学,任副教授,1980年成为杰哈德·加迪(GerhardGade)大学教授。
1958年入美国籍。
1940年代末在哈佛大学读博士学位时,曾专攻迈射和雷射的基本原理。
1953年汤斯(CharlesTownes)演示了迈射,两年後,布洛姆伯根详述了微粒的极广泛的应用。
西格班(KaiM.Siegbahn,1918-)因发展高分辨率电子能谱仪并用以研究光电子能谱和作化学元素的定量分析,布洛姆伯根(NicolaasBloembergen,1920-)和肖洛(ArthurL.Schawlow,1921-1999)因在激光和激光光谱学方面的研究工作,共同分享了1981年度诺贝尔物理学奖。
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。
激光之父:1964年诺贝尔物理学奖得主汤斯博士
激光之父:1964年诺贝尔物理学奖得主汤斯博士【摘要】汤斯博士,作为激光之父和1964年诺贝尔物理学奖得主,对激光技术的发现和发展做出了重要贡献。
激光技术在现代科学和生活中的应用广泛,涉及医疗、通讯、制造等领域。
汤斯博士的成就不仅限于激光领域,还有其他杰出贡献。
他对激光技术的重要性和潜力进行了深刻的认识,影响着后人的研究和发展。
激光技术具有广阔的前景和应用价值,汤斯博士的影响将长久地延续下去,推动科技进步和社会发展。
【关键词】汤斯博士,激光技术,1964年诺贝尔物理学奖,发现历程,贡献,应用,现代科学,生活,成就,影响,意义,前景,价值,长久延续。
1. 引言1.1 汤斯博士的背景介绍汤斯博士对激光技术的发展作出了巨大贡献,他的研究使得激光技术在科学研究、医学诊断、通信领域等方面得到了广泛应用。
他的成就为全世界的激光科学家树立了榜样。
汤斯博士具有坚韧的毅力和对科学的热爱,他的精神将激励后人继续探索更深层次的科学领域。
汤斯博士除了在激光领域的杰出成就外,还在其他领域有许多突出的表现。
他在工程领域也取得了不少成就,为人们的生活带来了便利。
汤斯博士的影响将会长久地延续下去,激励着新一代科学家继续前行。
1.2 激光技术的重要性激光技术是一种高度先进的技术,已经在现代科学和生活中扮演着重要的角色。
激光具有独特的性质,可以实现高精度、高速度和高效率的操作,使其在各个领域都有广泛的应用。
在医学领域,激光技术被广泛用于手术、治疗和诊断,可以实现微创手术和精准治疗。
在通信领域,光纤通信技术的发展也离不开激光技术的支持,可以实现高速稳定的数据传输。
激光技术还被广泛应用于制造业、材料加工、激光雷达、激光打印等领域,推动着社会的发展与进步。
汤斯博士作为激光之父,对激光技术的发展和应用做出了巨大贡献。
他的研究开启了激光技术的时代,为人类带来了无限的可能性。
随着科技的不断进步,激光技术将继续在各个领域发挥重要作用,为人类社会带来更多的创新和进步。
历年诺贝尔物理学奖
J.斯坦伯格
英国 粒子对称结构进行论证
1989 N.F.拉姆齐
美国
W.保罗
德国
H.G.德梅尔特 美国
发明原子铯钟及提出氢微波 激射技术 创造捕集原子的方法以达到 能极其精确地研究一个电子 或离子
1990 J.杰罗姆 H.肯德尔 R.泰勒
美国 美国 加拿大
发现夸克存在的第一个实验 证明
年份 获奖者 1991 P.G.德燃纳 1992 J.夏帕克
德国 法国
获奖原因
发现标识元素的次级伦琴 辐射
研究辐射的量子理论,发 现基本量子,提出能量量 子化的假设,解释了电磁 辐射的经验定律
发现阴极射线中的多普勒 效应和原子光谱线在电场 中的分裂
发现镍钢合金的反常性以 及在精密仪器中的应用
年份 获奖者
国籍
获奖原因
1921 A.爱因斯坦
德国
对现物理方面的贡献,特 别是阐明光电效应的定律
发明点燃航标灯和浮标灯 的瓦斯自动调节器
在低温下研究物质的性质 并制成液态氦
发现伦琴射线通过晶体时 的衍射,既用于决定X射 线的波长又证明了晶体的 原子点阵结构
用伦琴射线分析晶体结构
年份 获奖者 1917 C.G.巴克拉 1918 M.V.普朗克
1919 J.斯塔克 1920 C.E.吉洛姆
国籍 英国 德国
1922 N.玻尔
丹麦 研究原子结构和原子辐射, 提出他的原子结构模型
1923 R.A.密立根
美国
研究元电荷和光电效应,
通过油滴实验证明电荷有
最小单位
1924 K.M.G.西格班 瑞典
伦琴射线光谱学方面的发 现和研究
1925 J.弗兰克 G.L.赫兹
德国 德国
【历届诺贝尔奖得主(十一)】2005年物理学奖
2005年12月10日第一百零五届诺贝尔奖颁发物理学奖2005年:罗伊·格劳伯(美国)表彰他对光学相干的量子理论的贡献;约翰·霍尔(JohnL.Hall,美国)和特奥多尔·亨施(德国)表彰他们对基于激光的精密光谱学发展作出的贡献。
罗伊·格劳伯哈佛大学物理学教授。
他因“对光学相干的量子理论的贡献”而获得一半的2005年诺贝尔物理学奖,另一半由美国科罗拉多大学的约翰·霍尔和德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学特奥多尔·亨施分享。
基本简介罗伊·格劳伯诺贝尔物理学奖(2005年)罗伊·格劳伯(英语:RoyJ.Glauber,1925年9月1日-),哈佛大学物理学教授。
他因“对光学相干的量子理论的贡献”而获得一半的2005年诺贝尔物理学奖。
另一半由美国科罗拉多大学的约翰·霍尔和德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学特奥多尔·亨施分享。
他的研究发表于1963年,罗伊·格劳伯对于物理学最突出的贡献是提出了相干态的概念和其后的数学基础。
他亦是搞笑诺贝尔奖颁奖典礼的扫帚保管员,总是负责清扫台上的纸飞机。
他的研究发表于1963年,罗伊·格劳伯对于物理学最突出的贡献是提出了相干态的概念和其后的数学基础。
科研成果美国科学家罗伊-格劳伯最终使得量子光学成为一门学科的,很大程度上要归功于另一位物理学家——罗伊·格劳伯,哈佛大学物理学教授。
上世纪60年代开始,激光技术取得了长足的发展,但是在对光本身特性的描述上则遇到了一些困难。
格劳贝尔就认为量子化的电磁场并不能代表光的一切性质,大量光子的集体行为于普通光子有很大的区别,应该更好地发展量子理论来探索光的本质,从而开创了建立量子光学的里程碑式的研究工作。
1963年格劳贝尔就通过自己工作成功地应用量子理论来解释了一些光学现象,他在《物理评论通信》上发表了研究论文,此后又在《物理评论》等杂志上发表了几篇相关论文,创造性的提出了“光子的相干性量子理论”。
历年诺贝尔物理学奖
历年诺贝尔物理学奖1、1901年:威尔姆·康拉德·伦琴(德国)发现X射线2、1902年:亨德瑞克·安图恩·洛伦兹(荷兰)、塞曼(荷兰)关于磁场对辐射现象影响的研究3、1903年:安东尼·亨利·贝克勒尔(法国)发现天然放射性;皮埃尔·居里(法国)、玛丽·居里(波兰裔法国人)发现并研究放射性元素钋和镭4、1904年:瑞利(英国)气体密度的研究和发现氩5、1905年:伦纳德(德国)关于阴极射线的研究6、1906年:约瑟夫·汤姆生(英国)对气体放电理论和实验研究作出重要贡献并发现电子7、1907年:迈克尔逊(美国)发明光学干涉仪并使用其进行光谱学和基本度量学研究8、1908年:李普曼(法国)发明彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)9、1909年:伽利尔摩·马克尼(意大利)、布劳恩(德国)发明和改进无线电报;理查森(英国)从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律10、1910年:范德华(荷兰)关于气态和液态方程的研究11、1911年:维恩(德国)发现热辐射定律12、1912年:达伦(瑞典)发明可用于同燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动调节装置13、1913年:卡末林-昂内斯(荷兰)关于低温下物体性质的研究和制成液态氦14、1914年:马克斯·凡·劳厄(德国)发现晶体中的X射线衍射现象15、1915年:威廉·亨利·布拉格、威廉·劳伦斯·布拉格(英国)用X射线对晶体结构的研究16、1916年:未颁奖17、1917年:查尔斯·格洛弗·巴克拉(英国)发现元素的次级X辐射特性18、1918年:马克斯·卡尔·欧内斯特·路德维希·普朗克(德国)对确立量子论作出巨大贡献19、1919年:斯塔克(德国)发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象20、1920年:纪尧姆(瑞士)发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性21、1921年:阿尔伯特·爱因斯坦(德国)他对数学物理学的成就,特别是光电效应定律的发现22、1922年:尼尔斯·亨利克·大卫·玻尔(丹麦)关于原子结构以及原子辐射的研究23、1923年:罗伯特·安德鲁·密立根(美国)关于基本电荷的研究以及验证光电效应24、1924年:西格巴恩(瑞典)发现X射线中的光谱线25、1925年:弗兰克·赫兹(德国)发现原子和电子的碰撞规律26、1926年:佩兰(法国)研究物质不连续结构和发现沉积平衡27、1927年:康普顿(美国)发现康普顿效应;威尔逊(英国)发明了云雾室,能显示出电子穿过空气的径迹28、1928年:理查森(英国)研究热离子现象,并提出理查森定律29、1929年:路易·维克多·德布罗意(法国)发现电子的波动性30、1930年:拉曼(印度)研究光散射并发现拉曼效应31、1931年:未颁奖32、1932年:维尔纳·海森伯(德国)在量子力学方面的贡献33、1933年:埃尔温·薛定谔(奥地利)创立波动力学理论;保罗·阿德里·莫里斯·狄拉克(英国)提出狄拉克方程和空穴理论34、1934年:未颁奖35、1935年:詹姆斯·查德威克(英国)发现中子36、1936年:赫斯(奥地利)发现宇宙射线;安德森(美国)发现正电子37、1937年:戴维森(美国)、乔治·佩杰特·汤姆生(英国)发现晶体对电子的衍射现象38、1938年:恩利克·费米(意大利)发现由中子照射产生的新放射性元素并用慢中子实现核反应39、1939年:欧内斯特·奥兰多·劳伦斯(美国)发明回旋加速器,并获得人工放射性元素40、1940—1942年:未颁奖41、1943年:斯特恩(美国)开发分子束方法和测量质子磁矩42、1944年:拉比(美国)发明核磁共振法43、1945年:沃尔夫冈·E·泡利(奥地利)发现泡利不相容原理44、1946年:布里奇曼(美国)发明获得强高压的装置,并在高压物理学领域作出发现45、1947年:阿普尔顿(英国)高层大气物理性质的研究,发现阿普顿层(电离层)46、1948年:布莱克特(英国)改进威尔逊云雾室方法和由此在核物理和宇宙射线领域的发现47、1949年:汤川秀树(日本)提出核子的介子理论并预言∏介子的存在48、1950年:塞索·法兰克·鲍威尔(英国)发展研究核过程的照相方法,并发现π介子49、1951年:科克罗夫特(英国)、沃尔顿(爱尔兰)用人工加速粒子轰击原子产生原子核嬗变50、1952年:布洛赫、珀塞尔(美国)从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法51、1953年:泽尔尼克(荷兰)发明相衬显微镜52、1954年:马克斯·玻恩(英国)在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献;博特(德国)发明了符合计数法,用以研究原子核反应和γ射线53、1955年:拉姆(美国)发明了微波技术,进而研究氢原子的精细结构;库什(美国)用射频束技术精确地测定出电子磁矩,创新了核理论54、1956年:布拉顿、巴丁(犹太人)、肖克利(美国)发明晶体管及对晶体管效应的研究55、1957年:李政道、杨振宁(美籍华人)发现弱相互作用下宇称不守衡,从而导致有关基本粒子的重大发现56、1958年:切伦科夫、塔姆、弗兰克(苏联)发现并解释切伦科夫效应57、1959年:塞格雷、欧文·张伯伦(OwenChamberlain)(美国)发现反质子58、1960年:格拉塞(美国)发现气泡室,取代了威尔逊的云雾室59、1961年:霍夫斯塔特(美国)关于电子对原子核散射的先驱性研究,并由此发现原子核的结构;穆斯堡尔(德国)从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯堡尔效应60、1962年:达维多维奇·朗道(苏联)关于凝聚态物质,特别是液氦的开创性理论61、1963年:维格纳(美国)发现基本粒子的对称性及支配质子与中子相互作用的原理;梅耶夫人(美国人.犹太人)、延森(德国)发现原子核的壳层结构62、1964年:汤斯(美国)在量子电子学领域的基础研究成果,为微波激射器、激光器的发明奠定理论基础;巴索夫、普罗霍罗夫(苏联)发明微波激射器63、1965年:朝永振一郎(日本)、施温格、费因曼(美国)在量子电动力学方面取得对粒子物理学产生深远影响的研究成果64、1966年:卡斯特勒(法国)发明并发展用于研究原子内光、磁共振的双共振方法65、1967年:贝蒂(美国)核反应理论方面的贡献,特别是关于恒星能源的发现66、1968年:阿尔瓦雷斯(美国)发展氢气泡室技术和数据分析,发现大量共振态67、1969年:盖尔曼(美国)对基本粒子的分类及其相互作用的发现68、1970年:阿尔文(瑞典)磁流体动力学的基础研究和发现,及其在等离子物理富有成果的应用;内尔(法国)关于反磁铁性和铁磁性的基础研究和发现69、1971年:加博尔(英国)发明并发展全息照相法70、1972年:巴丁、库柏、施里弗(美国)创立BCS超导微观理论71、1973年:江崎玲于奈(日本)发现半导体隧道效应;贾埃弗(美国)发现超导体隧道效应;约瑟夫森(英国)提出并发现通过隧道势垒的超电流的性质,即约瑟夫森效应72、1974年:马丁·赖尔(英国)发明应用合成孔径射电天文望远镜进行射电天体物理学的开创性研究;赫威斯(英国)发现脉冲星73、1975年:阿格·N·玻尔、莫特尔森(丹麦)、雷恩沃特(美国)发现原子核中集体运动和粒子运动之间的联系,并且根据这种联系提出核结构理论74、1976年:丁肇中、里希特(美国)各自独立发现新的J/ψ基本粒子75、1977年:安德森、范弗莱克(美国)、莫特(英国)对磁性和无序体系电子结构的基础性研究76、1978年:卡皮察(苏联)低温物理领域的基本发明和发现;彭齐亚斯、R·W·威尔逊(美国)发现宇宙微波背景辐射77、1979年:谢尔登·李·格拉肖、史蒂文·温伯格(美国)、阿布杜斯·萨拉姆(巴基斯坦)关于基本粒子间弱相互作用和电磁作用的统一理论的贡献,并预言弱中性流的存在78、1980年:克罗宁、菲奇(美国)发现电荷共轭宇称不守恒79、1981年:西格巴恩(瑞典)开发高分辨率测量仪器以及对光电子和轻元素的定量分析;布洛姆伯根(美国)非线性光学和激光光谱学的开创性工作;肖洛(美国)发明高分辨率的激光光谱仪80、1982年:K·G·威尔逊(美国)提出重整群理论,阐明相变临界现象81、1983年:萨拉马尼安·强德拉塞卡(美国)提出强德拉塞卡极限,对恒星结构和演化具有重要意义的物理过程进行的理论研究;福勒(美国)对宇宙中化学元素形成具有重要意义的核反应所进行的理论和实验的研究82、1984年:卡洛·鲁比亚(意大利)证实传递弱相互作用的中间矢量玻色子[[W+]],W-和Zc的存在;范德梅尔(荷兰)发明粒子束的随机冷却法,使质子-反质子束对撞产生W和Z粒子的实验成为可能83、1985年:冯·克里津(德国)发现量子霍耳效应并开发了测定物理常数的技术84、1986年:鲁斯卡(德国)设计第一台透射电子显微镜;比尼格(德国)、罗雷尔(瑞士)设计第一台扫描隧道电子显微镜85、1987年:柏德诺兹(德国)、缪勒(瑞士)发现氧化物高温超导材料86、1988年:莱德曼、施瓦茨、斯坦伯格(美国)产生第一个实验室创造的中微子束,并发现中微子,从而证明了轻子的对偶结构87、1989年:拉姆齐(美国)发明分离振荡场方法及其在原子钟中的应用;德默尔特(美国)、保尔(德国)发展原子精确光谱学和开发离子陷阱技术88、1990年:弗里德曼、肯德尔(美国)、理查·爱德华·泰勒(加拿大)通过实验首次证明夸克的存在89、1991年:皮埃尔·吉勒德-热纳(法国)把研究简单系统中有序现象的方法推广到比较复杂的物质形式,特别是推广到液晶和聚合物的研究中90、1992年:夏帕克(法国)发明并发展用于高能物理学的多丝正比室91、1993年:赫尔斯、J·H·泰勒(美国)发现脉冲双星,由此间接证实了爱因斯坦所预言的引力波的存在92、1994年:布罗克豪斯(加拿大)、沙尔(美国)在凝聚态物质研究中发展了中子衍射技术93、1995年:佩尔(美国)发现τ轻子;莱因斯(美国)发现中微子94、1996年:D·M·李、奥谢罗夫、R·C·理查森(美国)发现了可以在低温度状态下无摩擦流动的氦同位素95、1997年:朱棣文、W·D·菲利普斯(美国)、科昂·塔努吉(法国)发明用激光冷却和捕获原子的方法96、1998年:劳克林、霍斯特·路德维希·施特默、崔琦(美国)发现并研究电子的分数量子霍尔效应97、1999年:H·霍夫特、韦尔特曼(荷兰)阐明弱电相互作用的量子结构98、2000年:阿尔费罗夫(俄国)、克罗默(德国)提出异层结构理论,并开发了异层结构的快速晶体管、激光二极管;杰克·基尔比(美国)发明集成电路99、2001年:克特勒(德国)、康奈尔、卡尔·E·维曼(美国)在“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态”以及“凝聚态物质性质早期基本性质研究”方面取得成就100、2002年:雷蒙德·戴维斯、里卡尔多·贾科尼(美国)、小柴昌俊(日本)“表彰他们在天体物理学领域做出的先驱性贡献,其中包括在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙X射线源”方面的成就。
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。
历年诺贝尔物理学奖得主(1901-2018)
历年诺贝尔物理学奖得主(1901-2016)年份获奖者国籍获奖原因1901年威廉·康拉德·伦琴德国“发现不寻常的射线,之后以他的名字命名”(即X 射线,又称伦琴射线,并伦琴做为辐射量的单位)1902年亨得里克·洛仑兹荷兰“关于磁场对辐射现象影响的研究”(即塞曼效应)彼得·塞曼荷兰1903年亨利·贝克勒法国“发现天然放射性”皮埃尔·居里法国“他们对亨利·贝克勒教授所发现的放射性现象的共同研究”玛丽·居里法国1904年约翰·威廉·斯特拉斯英国“对那些重要的气体的密度的测定,以及由这些研究而发现氩”(对氢气、氧气、氮气等气体密度的测量,并因测量氮气而发现氩)1905年菲利普·爱德华·安东·冯·莱纳德德国“关于阴极射线的研究”1906年约瑟夫·汤姆孙英国"对气体导电的理论和实验研究"1907年阿尔伯特·迈克耳孙美国“他的精密光学仪器,以及借助它们所做的光谱学和计量学研究”1908年加布里埃尔·李普曼法国“他的利用干涉现象来重现色彩于照片上的方法”1909年古列尔莫·马可尼意大利“他们对无线电报的发展的贡献”卡尔·费迪南德·布劳恩德国1910年范德华荷兰“关于气体和液体的状态方程的研究”1911年威廉·维恩德国“发现那些影响热辐射的定律”1912年尼尔斯·古斯塔夫·达伦瑞典“发明用于控制灯塔和浮标中气体蓄积器的自动调节阀”1913年海克·卡末林·昂内斯荷兰“他在低温下物体性质的研究,尤其是液态氦的制成”1914年马克斯·冯·劳厄德国“发现晶体中的X射线衍射现象”1915年威廉·亨利·布拉格英国“用X射线对晶体结构的研究”威廉·劳伦斯·布拉格英国1917年查尔斯·格洛弗·巴克拉英国“发现元素的特征伦琴辐射”1918年马克斯·普朗克德国“因他的对量子的发现而推动物理学的发展”1919年约翰尼斯·斯塔克德国“发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下谱线的分裂现象”1920年夏尔·爱德华·纪尧姆瑞士“他的,推动物理学的精密测量的,有关镍钢合金的反常现象的发现”1921年阿尔伯特·爱因斯坦德国“他对理论物理学的成就,特别是光电效应定律的发现”1922年尼尔斯·玻尔丹麦“他对原子结构以及由原子发射出的辐射的研究”1923年罗伯特·安德鲁·密立根美国“他的关于基本电荷以及光电效应的工作”1924年卡尔·曼内·乔奇·塞格巴恩瑞典“他在X射线光谱学领域的发现和研究”[3]1925年詹姆斯·弗兰克德国“发现那些支配原子和电子碰撞的定律”古斯塔夫·赫兹德国1926年让·佩兰法国“研究物质不连续结构和发现沉积平衡”1927年阿瑟·康普顿美国“发现以他命名的效应”查尔斯·威耳逊英国“通过水蒸气的凝结来显示带电荷的粒子的轨迹的方法”1928年欧文·理查森英国“他对热离子现象的研究,特别是发现以他命名的定律”1929年路易·德布罗意公爵法国“发现电子的波动性”1930年钱德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼印度“他对光散射的研究,以及发现以他命名的效应”1932年维尔纳·海森堡德国“创立量子力学,以及由此导致的氢的同素异形体的发现”1933年埃尔温·薛定谔奥地利“发现了原子理论的新的多产的形式”(即量子力学的基本方程——薛定谔方程和狄拉克方程)保罗·狄拉克英国1935年詹姆斯·查德威克英国“发现中子”1936年维克托·弗朗西斯·赫斯奥地利“发现宇宙辐射”卡尔·戴维·安德森美国“发现正电子”1937年克林顿·约瑟夫·戴维孙美国“他们有关电子被晶体衍射的现象的实验发现”乔治·汤姆孙英国1938年恩里科·费米意大利“证明了可由中子辐照而产生的新放射性元素的存在,以及有关慢中子引发的核反应的发现”1939年欧内斯特·劳伦斯美国“对回旋加速器的发明和发展,并以此获得有关人工放射性元素的研究成果”1943年奥托·施特恩美国“他对分子束方法的发展以及有关质子磁矩的研究发现”1944年伊西多·艾萨克·拉比美国“他用共振方法记录原子核的磁属性”1945年沃尔夫冈·泡利奥地利“发现不相容原理,也称泡利原理”1946年珀西·威廉斯·布里奇曼美国“发明获得超高压的装置,并在高压物理学领域作出发现”1947年爱德华·维克托·阿普尔顿英国“对高层大气的物理学的研究,特别是对所谓阿普顿层的发现”1948年帕特里克·梅纳德·斯图尔特·布莱克特英国“改进威尔逊云雾室方法和由此在核物理和宇宙射线领域的发现”1949年汤川秀树日本“他以核作用力的理论为基础预言了介子的存在”1950年塞西尔·弗兰克·鲍威尔英国“发展研究核过程的照相方法,以及基于该方法的有关介子的研究发现”1951年约翰·道格拉斯·考克饶夫英国“他们在用人工加速原子产生原子核嬗变方面的开创性工作”欧内斯特·沃吞爱尔兰1952年费利克斯·布洛赫美国“发展出用于核磁精密测量的新方法,并凭此所得的研究成果”爱德华·珀塞尔美国1953年弗里茨·塞尔尼克荷兰“他对相衬法的证实,特别是发明相衬显微镜”1954年马克斯·玻恩英国“在量子力学领域的基础研究,特别是他对波函数的统计解释”瓦尔特·博特德国“符合法,以及以此方法所获得的研究成果”1955年威利斯·尤金·兰姆美国“他的有关氢光谱的精细结构的研究成果”波利卡普·库施美国“精确地测定出电子磁矩”1956年威廉·布拉德福德·肖克利美国“他们对半导体的研究和发现晶体管效应”约翰·巴丁美国沃尔特·豪泽·布喇顿美国1957年杨振宁中国“他们对所谓的宇称不守恒定律的敏锐地研究,该定律导致了有关基本粒子的许多重大发现”李政道中国1958年帕维尔·阿列克谢耶维奇·切连科夫苏联“发现并解释切连科夫效应”伊利亚·弗兰克苏联伊戈尔·叶夫根耶维奇·塔姆苏联1959年埃米利奥·吉诺·塞格雷美国“发现反质子”欧文·张伯伦美国1960年唐纳德·阿瑟·格拉泽美国“发明气泡室”1961年罗伯特·霍夫施塔特美国“关于对原子核中的电子散射的先驱性研究,并由此得到的关于核子结构的研究发现”鲁道夫·路德维希·穆斯堡尔德国“他的有关γ射线共振吸收现象的研究以及与这个以他命名的效应相关的研究发现”1962年列夫·达维多维奇·朗道苏联“关于凝聚态物质的开创性理论,特别是液氦”1963年耶诺·帕尔·维格纳美国“他对原子核和基本粒子理论的贡献,特别是对基础的对称性原理的发现和应用”玛丽亚·格佩特-梅耶美国“发现原子核的壳层结构”J·汉斯·D·延森德国1964年查尔斯·汤斯美国“在量子电子学领域的基础研究成果,该成果导致了基于激微波-激光原理建造的振荡器和放大器"尼古拉·根纳季耶维奇·巴索夫苏联亚历山大·普罗霍罗夫苏联1965年朝永振一郎日本“他们在量子电动力学方面的基础性工作,这些工作对粒子物理学产生深远影响”朱利安·施温格美国理查德·菲利普·费曼美国1966年阿尔弗雷德·卡斯特勒法国“发现和发展了研究原子中赫兹共振的光学方法”1967年汉斯·阿尔布雷希特·贝特美国“他对核反应理论的贡献,特别是关于恒星中能源的产生的研究发现”1968年路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷茨美国“他对粒子物理学的决定性贡献,特别是因他发展了氢气泡室技术和数据分析方法,从而发现了一大批共振态”1969年默里·盖尔曼美国“对基本粒子的分类及其相互作用的研究发现”1970年汉尼斯·奥洛夫·哥斯达·阿尔文瑞典“磁流体动力学的基础研究和发现,及其在等离子体物理学富有成果的应用”路易·奈耳法国“关于反铁磁性和铁磁性的基础研究和发现以及在固体物理学方面的重要应用”1971年伽博·丹尼斯英国“发明并发展全息照相法”1972年约翰·巴丁美国“他们联合创立了超导微观理论,即常说的BCS理论”利昂·库珀美国约翰·罗伯特·施里弗美国1973年江崎玲于奈日本“发现半导体和超导体的隧道效应”伊瓦尔·贾埃弗挪威布赖恩·戴维·约瑟夫森英国“他理论上预测出通过隧道势垒的超电流的性质,特别是那些通常被称为约瑟夫森效应的现象”1974年马丁·赖尔英国“他们在射电天体物理学的开创性研究:赖尔的发明和观测,特别是合成孔径技术;休伊什在发现脉冲星方面的关键性角色”安东尼·休伊什英国1975年奥格·尼尔斯·玻尔丹麦“发现原子核中集体运动和粒子运动之间的联系,并且根据这种联系发展了有关原子核结构的理论”本·罗伊·莫特森丹麦利奥·詹姆斯·雷恩沃特美国1976年伯顿·里克特美国“他们在发现新的重基本粒子方面的开创性工作”丁肇中美国1977年菲利普·沃伦·安德森美国“对磁性和无序体系电子结构的基础性理论研究”内维尔·莫特英国约翰·凡扶累克美国1978年彼得·列昂尼多维奇·卡皮查苏联“低温物理领域的基本发明和发现”阿尔诺·艾伦·彭齐亚斯美国“发现宇宙微波背景辐射”罗伯特·伍德罗·威尔逊美国1979年谢尔登·李·格拉肖美国“关于基本粒子间弱相互作用和电磁相互作用的统一理论的,包括对弱中性流的预言在内的贡献”阿卜杜勒·萨拉姆巴基斯坦史蒂文·温伯格美国1980年詹姆斯·沃森·克罗宁美国“发现中性K介子衰变时存在对称破坏”瓦尔·洛格斯登·菲奇美国1981年凯·西格巴恩瑞典“对开发高分辨率电子光谱仪的贡献”尼古拉斯·布隆伯根美国“对开发激光光谱仪的贡献”阿瑟·肖洛美国1982年肯尼斯·威尔逊美国“对与相转变有关的临界现象理论的贡献”1983年苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡美国“有关恒星结构及其演化的重要物理过程的理论研究”威廉·福勒美国“对宇宙中形成化学元素的核反应的理论和实验研究”1984年卡洛·鲁比亚意大利“对导致发现弱相互作用传递者,场粒子W和Z的大型项目的决定性贡献”西蒙·范德梅尔荷兰1985年克劳斯·冯·克利青德国“发现量子霍尔效应”1986年恩斯特·鲁斯卡德国“电子光学的基础工作和设计了第一台电子显微镜”格尔德·宾宁德国“研制扫描隧道显微镜”海因里希·罗雷尔瑞士1987年约翰内斯·贝德诺尔茨德国“在发现陶瓷材料的超导性方面的突破”卡尔·米勒瑞士1988年利昂·莱德曼美国“中微子束方式,以及通过发现梅尔文·施瓦茨美国子中微子证明了轻子的对偶结构”1989年诺曼·拉姆齐美国“发明分离振荡场方法及其在氢激微波和其他原子钟中的应用”汉斯·德默尔特美国“发展离子陷阱技术”沃尔夫冈·保罗德国1990年杰尔姆·弗里德曼美国“他们有关电子在质子和被绑定的中子上的深度非弹性散射的开创性研究,这些研究对粒子物理学的夸克模型的发展有必不可少的重要性”亨利·肯德尔美国理查·泰勒加拿大1991年皮埃尔-吉勒·德热纳法国“发现研究简单系统中有序现象的方法可以被推广到比较复杂的物质形式,特别是推广到液晶和聚合物的研究中”1992年乔治·夏帕克法国“发明并发展了粒子探测器,特别是多丝正比室”1993年拉塞尔·赫尔斯美国“发现新一类脉冲星,该发现开发了研究引力的新的可能性”约瑟夫·泰勒美国1994年伯特伦·布罗克豪斯加拿大“对中子频谱学的发展,以及对用于凝聚态物质研究的中子散射技术的开创性研究”克利福德·沙尔美国“对中子衍射技术的发展,以及对用于凝聚态物质研究的中子散射技术的开创性研究”1995年马丁·佩尔美国“发现τ轻子”,以及对轻子物理学的开创性实验研究弗雷德里克·莱因斯美国“发现中微子,以及对轻子物理学的开创性实验研”1996年戴维·李美国“发现了在氦-3里的超流动性”道格拉斯·奥谢罗夫美国罗伯特·理查森美国1997年朱棣文美国“发展了用激光冷却和捕获原子的方法”克洛德·科昂-唐努德日法国威廉·菲利普斯美国1998年罗伯特·劳夫林美国“发现一种带有分数带电激发的新的量子流体形式”霍斯特·施特默德国崔琦美国1999年杰拉德·特·胡夫特荷兰“阐明物理学中弱电相互作用的量子结构”马丁纽斯·韦尔特曼荷兰2000年若雷斯·阿尔费罗夫俄罗斯“发展了用于高速电子学和光电子学的半导体异质结构”赫伯特·克勒默德国杰克·基尔比美国“在发明集成电路中所做的贡献”2001年埃里克·康奈尔美国“在碱性原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态方面取得的成就,以及凝聚态物质属性质的早期基础性研究”卡尔·威曼美国沃尔夫冈·克特勒德国2002年雷蒙德·戴维斯美国“在天体物理学领域做出的先驱性贡献,尤其是探测宇宙中微子”小柴昌俊日本里卡尔多·贾科尼美国“在天体物理学领域做出的先驱性贡献,这些研究导致了宇宙X射线源的发现”2003年阿列克谢·阿布里科索夫俄罗斯“对超导体和超流体理论做出的先驱性贡献”维塔利·金兹堡俄罗斯安东尼·莱格特美国2004年戴维·格娄斯美国“发现强相互作用理论中的渐近自由”休·波利策美国弗朗克·韦尔切克美国2005年罗伊·格劳伯美国“对光学相干的量子理论的贡献”约翰·霍尔美国“对包括光频梳技术在内的,基于激光的精密光谱学发展做出的贡献,”特奥多尔·亨施德国2006年约翰·马瑟美国“发现宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性”乔治·斯穆特美国2007年艾尔伯·费尔法国“发现巨磁阻效应”彼得·格林贝格德国2008年小林诚日本“发现对称性破缺的来源,并预测了至少三大类夸克在自然界中的存在”益川敏英日本南部阳一郎美国“发现亚原子物理学的自发对称性破缺机制”2009年高锟英国“在光学通信领域光在纤维中传输方面的突破性成就”威拉德·博伊尔美国“发明半导体成像器件电荷耦合器件”乔治·史密斯美国2010年安德烈·海姆俄罗斯“在二维石墨烯材料的开创性实验”康斯坦丁·诺沃肖洛夫俄罗斯2011年布莱恩·施密特澳大利亚“透过观测遥距超新星而发现宇宙加速膨胀”亚当·里斯美国索尔·珀尔马特美国2012年塞尔日·阿罗什法国“能够量度和操控个体量子系统的突破性实验手法”大卫·维因兰德美国2013年彼得·W·希格斯英国对希格斯玻色子的预测[1][4-6] 弗朗索瓦·恩格勒比利时2014年赤崎勇日本“发明一种新型高效节能光源,即蓝色发光二极管(LED)”天野浩日本中村修二美国2015年梶田隆章日本“通过中微子振荡发现中微子有质量。
激光发展史
激光发展史1917年,爱因斯坦提出了一套全新的技术理论”光与物质相互作用”。
这一理论是说在组成物质的原子中,有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上,在高能级上的粒子受到某种光子的激发,会从高能级跳到(跃迁)到低能级上,这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光,而且在某种状态下,能出现一个弱光激发出一个强光的现象。
这就叫做“受激辐射的光放大”,简称激光。
1953年,美国物理学家Charles Townes用微波实现了激光器的前身:微波受激发射放大。
1957年,GordonGould创造了“laser”这个单词,从理论上指出可以用光激发原子。
1958年,美国科学家肖洛(Schawlow)和汤斯(Townes)提出了“激光原理”,即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时,都会产生这种不发散的强光--激光。
他们为此发表了重要论文,并获得1964年的诺贝尔物理学奖。
1960年5月15日,美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光,这是人类有史以来获得的第一束激光,梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。
1960年7月7日,梅曼宣布世界上第一台激光器诞生,梅曼的方案是,利用一个高强闪光灯管,来激发红宝石。
由于红宝石其实在物理上只是一种掺有铬原子的刚玉,所以当红宝石受到刺激时,就会发出一种红光。
在一块表面镀上反光镜的红宝石的表面钻一个孔,使红光可以从这个孔溢出,从而产生一条相当集中的纤细红色光柱,当它射向某一点时,可使其达到比太阳表面还高的温度。
1961年,中国第一台激光器诞生于王大珩领导的长春光机所。
1961年,激光首次在外科手术中用于杀灭视网膜肿瘤。
1962年,前苏联科学家尼古拉-巴索夫发明半导体二极管激光器,这是今天小型商用激光器的支柱。
1964年,我国著名物理学家王淦昌院士提出了激光核聚变的初步理论,从而使我国在这一领域的科研工作走在当时世界各国的前列。
诺贝尔物理学奖六十年
2011年诺贝尔物理学奖获奖者为美国加州大学伯克利分校教授索尔·佩尔马特,澳大利亚国立大学教授布莱恩·施密特,以及美国约翰斯·霍普金斯大学教授亚当·里斯。
他们的贡献是,通过对超新星的观测证明宇宙在加速膨胀、变冷。
2010年诺贝尔物理学奖获奖者为英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。
他们在2004年制成石墨烯材料。
石墨烯是目前已知材料中最薄的一种,被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业的再次革命。
2009年诺贝尔物理学奖获奖者为英国华裔科学家高锟以及美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯。
高锟获奖是由于在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”作出了突破性成就,而两位美国科学家的主要成就是发明半导体成像器件——电荷耦合器件(CCD)图像传感器。
2008年诺贝尔物理学奖获奖者为美国籍科学家南部阳一郎和日本科学家小林诚、益川敏英。
南部阳一郎的贡献是发现了亚原子物理学中的自发对称性破缺机制,而小林诚和益川敏英的贡献是发现了有关对称性破缺的起源。
2007年,法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因发现“巨磁电阻”效应而获诺贝尔物理学奖。
2006年,美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特因发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性而获奖。
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·亨施因为“对光学相干的量子理论的贡献”和对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献而获奖。
2004年,诺贝尔物理学奖归属美国科学家戴维·格罗斯、戴维·波利策和弗兰克·维尔切克。
他们发现了粒子物理强相互作用理论中的渐近自由现象。
2003年诺贝尔物理学奖——超导和超流体理论研究领域的卓越贡献2003年度诺贝尔物理奖授予拥有俄罗斯和美国双重国籍的科学家阿列克谢·阿布里科索夫、俄罗斯科学家维塔利·金茨堡以及拥有英国和美国双重国籍的科学家安东尼·莱格特,以表彰他们由于在超导和超流体理论研究领域所作出的开创性贡献。
诺贝尔物理学奖获得者及其主要贡献简介
诺贝尔物理学奖获得者及其主要贡献简介获奖年度:2012年获奖者:塞尔日·阿罗什(Serge Haroche)和大卫·维因兰德(David Wineland)获奖者简介:塞尔日·阿罗什1944年生于摩洛哥的卡萨布兰卡,法国籍。
他1971年在巴黎第六大学获得博士学位,曾任职于法国国家科研中心和法国综合理工大学,现为法兰西学院和巴黎高等师范学院教授。
大卫·维因兰德,美国公民,博士学位,美国标准技术研究所教授,现供职于美国国家标准与技术研究院和科罗拉多大学波尔得分校。
主要贡献:瑞典皇家科学院授予这二人奖项的原因是他们在“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”。
塞尔日·阿罗什和大卫·维因兰德独立地发明并拓展出能够在保持个体粒子的量子力学属性的情况下对其进行测量和操控的方法,而这在之前被认为是不能实现的。
通过巧妙的实验方法,阿罗什和维因兰德与研究小组一起成功地实现对量子碎片的测量和控制,颠覆了之前人们认为的其无法被直接观测到的看法。
这套新方法允许他们检验、控制并计算粒子。
两位获奖者均在量子光学领域研究光与物质间的基本相互作用,这一领域自1980年代中期以来获得了相当多的成就。
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。
就如传统计算机在上世纪的影响那样,或许量子计算机将在本世纪以同样根本性的方式改变我们的日常生活。
极端精准的时钟在他们研究的推动下应运而生,有望成为未来新型时间标准的基础,而其精准度超越现代铯时钟百倍以上。
获奖年度:2011年获奖者:波尔马特(Saul Perlmutter) ,斯密特(Brian P. Schmidt) 和亚当-赖斯(Adam G. Riess) 获奖者简介:萨尔·波尔马特,美国人,1959年生于美国伊利诺斯州,1986年在美国加利福尼亚大学伯克利分校获得博士学位。
光电领域 诺贝尔物理学奖
光电领域诺贝尔物理学奖
光电领域是诺贝尔物理学奖的一个重要领域。
自 1901 年首次颁发诺贝尔物理学奖以来,已经有多位科学家因为在光电领域的杰出贡献而获得了这一奖项。
2009 年,三位科学家因在光学通信领域的卓越成就而获得了诺贝尔物理学奖。
他们分别是美国科学家高锟、韦拉德·博伊尔和乔治·史密斯。
高锟因其在光纤通信领域的贡献而获得了一半的奖金,他被誉为“光纤之父”,其研究成果为现代通信技术的发展奠定了基础。
博伊尔和史密斯则因发明了电荷耦合器件(CCD)而分享了另一半奖金,这一发明使得数码相机和其他数字成像技术得以实现。
除了以上提到的科学家,还有许多其他科学家因为在光电领域的杰出贡献而获得了诺贝尔物理学奖。
例如,1966 年,三位科学家因在量子光学领域的研究而获得了诺贝尔物理学奖,他们分别是美国科学家理查德·费曼、罗伯特·威尔逊和朱利安·施里弗;1981 年,两位科学家因在激光光谱学领域的研究而获得了诺贝尔物理学奖,他们分别是美国科学家阿瑟·肖洛和德国科学家沃尔夫冈·克特勒。
总的来说,光电领域是诺贝尔物理学奖的一个重要领域,许多杰出的科学家因为在这一领域的卓越贡献而获得了这一奖项。
他们的研究成果不仅推动了科学技术的发展,也为人类社会的进步做出了重要贡献。
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。
历年诺贝尔物理学奖
历年诺贝尔物理学奖1901-19101901年诺贝尔物理学奖—— X射线的发现1902年诺贝尔物理学奖——塞曼效应的发现和研究1903年诺贝尔物理学奖——放射形的发现和研究1904年诺贝尔物理学奖——氩的发现1905年诺贝尔物理学奖——阴极射线的研究1906年诺贝尔物理学奖——气体导电1907年诺贝尔物理学奖——光学精密计量和光谱学研究1908年诺贝尔物理学奖——照片彩色重现1909年诺贝尔物理学奖——无线电报1910年诺贝尔物理学奖——气夜状态方程1911-19201911年诺贝尔物理学奖——热辐射定律的发现1912年诺贝尔物理学奖——航标灯自动调节器1913年诺贝尔物理学奖——低温物质的特性1914年诺贝尔物理学奖——晶体的X射线衍射1915年诺贝尔物理学奖—— X射线晶体结构分析1916年诺贝尔物理学奖——未授奖1917年诺贝尔物理学奖——元素的标识X辐射1918年诺贝尔物理学奖——能量级的发现1919年诺贝尔物理学奖——斯塔克效应的发现1920年诺贝尔物理学奖——合金的反常特性1921-19301921年诺贝尔物理学奖——对理论物理学的贡献1922年诺贝尔物理学奖——原子结构和原子光谱1923年诺贝尔物理学奖——基本电荷和光电效应实验1924年诺贝尔物理学奖—— X射线光谱学1925年诺贝尔物理学奖——弗兰克-赫兹实验1926年诺贝尔物理学奖——物质结构的不连续性1927年诺贝尔物理学奖——康普顿效应和威尔逊云室1928年诺贝尔物理学奖——热电子发射定律1929年诺贝尔物理学奖——电子的波动性1930年诺贝尔物理学奖——拉曼效应1931-19401931年诺贝尔物理学奖——未授奖1932年诺贝尔物理学奖——量子力学的创立1933年诺贝尔物理学奖——原子理论的新形式1934年诺贝尔物理学奖——未授奖1935年诺贝尔物理学奖——中子的发现1936年诺贝尔物理学奖——宇宙辐射和正电子的发现1937年诺贝尔物理学奖——电子衍射1938年诺贝尔物理学奖——中子辐照产生新放射性元素1939年诺贝尔物理学奖——回旋加速器的发明1940年诺贝尔物理学奖——未授奖1941-19501942年诺贝尔物理学奖——未授奖1943年诺贝尔物理学奖——分子束方法和质子磁矩1944年诺贝尔物理学奖——原子核的磁特性1945年诺贝尔物理学奖——泡利不相容原理1946年诺贝尔物理学奖——高压物理学1947年诺贝尔物理学奖——电离层的研究v1948年诺贝尔物理学奖——云室方法的改进1949年诺贝尔物理学奖——预言介子的存在1950年诺贝尔物理学奖——核乳胶的发明1951-19601951年诺贝尔物理学奖——人工加速带电粒1952年诺贝尔物理学奖——核磁共振1953年诺贝尔物理学奖——相称显微法1954年诺贝尔物理学奖——波函数的统计解释和用符合法作出的发现1955年诺贝尔物理学奖——兰姆位移与电子磁矩1956年诺贝尔物理学奖——晶体管的发明1957年诺贝尔物理学奖——宇称守恒定律的破坏1958年诺贝尔物理学奖——切连科夫效应的发现和解释1959年诺贝尔物理学奖——反质子的发现1960年诺贝尔物理学奖——泡室的发明1961-19701961年诺贝尔物理学奖——核子结构和穆斯堡尔效应1962年诺贝尔物理学奖——凝聚态理论1963年诺贝尔物理学奖——原子核理论和对称性原理1964年诺贝尔物理学奖——微波激射器和激光器的发明1965年诺贝尔物理学奖——量子电动力学的发展1966年诺贝尔物理学奖——光磁共振方法1967年诺贝尔物理学奖——恒星能量的生成1968年诺贝尔物理学奖——共振态的发现1969年诺贝尔物理学奖——基本粒子及其相互作用的分类1970年诺贝尔物理学奖——磁流体动力学和新的磁性理论1971-19801971年诺贝尔物理学奖——全息术的发明1972年诺贝尔物理学奖——超导电性理论1973年诺贝尔物理学奖——隧道现象和约瑟夫森效应的发现1974年诺贝尔物理学奖——射电天文学的先驱性工作1975年诺贝尔物理学奖——原子核理论1976年诺贝尔物理学奖—— J/?粒子的发展1977年诺贝尔物理学奖——电子结构理论1978年诺贝尔物理学奖——低温研究和宇宙背景辐射1979年诺贝尔物理学奖——弱电统一理论1980年诺贝尔物理学奖—— C_P破坏的发现1981-19901981年诺贝尔物理学奖——激光光谱学与电子能谱学1983年诺贝尔物理学奖——天体物理学的成就1984年诺贝尔物理学奖—— W±和Z?粒子的发现1985年诺贝尔物理学奖——量子霍尔效应1986年诺贝尔物理学奖——电子显微镜与扫描隧道显微镜1987年诺贝尔物理学奖——高温超导电性1988年诺贝尔物理学奖——中微子的研究1989年诺贝尔物理学奖——原子钟和离子捕集技术1990年诺贝尔物理学奖——核子的深度非弹性散射1991-20011991年诺贝尔物理学奖——液晶和聚合物1992年诺贝尔物理学奖——多斯正比室的发明1993年诺贝尔物理学奖——新型脉冲星1994年诺贝尔物理学奖——中子谱学和中子衍射技术1995年诺贝尔物理学奖——中微子和重轻子的发现1996年诺贝尔物理学奖——发现氦-3中的超流动性1997年诺贝尔物理学奖——激光冷却和陷俘原子1998年诺贝尔物理学奖——分数量子霍耳效应的发现1999年诺贝尔物理学奖——亚原子粒子之间电弱相互作用的量子结构2000年诺贝尔物理学奖——半导体研究的突破性进展2001年诺贝尔物理学奖——玻色爱因斯坦冷凝态的研究2002年诺贝尔物理学奖——天体物理学领域的卓越贡献(资料来源:山东大学物理系张承踞老师)。
历届诺贝尔物理学成果
1、1901年:伦琴(德国)发现X射线2、1902年:洛伦兹(荷兰)、塞曼(荷兰)关于磁场对辐射现象影响的研究3、1903年:贝克勒尔(法国)发现天然放射性;皮埃尔·居里(法国)、玛丽·居里(波兰裔法国人)发现并研究放射性元素钋和镭4、1904年:瑞利(英国)气体密度的研究和发现氩5、1905年:伦纳德(德国)关于阴极射线的研究6、1906年:约瑟夫·汤姆生(英国)对气体放电理论和实验研究作出重要贡献并发现电子7、1907年:迈克尔逊(美国)发明光学干涉仪并使用其进行光谱学和基本度量学研究8、1908年:李普曼(法国)发明彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)9、1909年:马克尼(意大利)、布劳恩(德国)发明和改进无线电报;理查森(英国)从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律10、1910年:范德瓦尔斯(荷兰)关于气态和液态方程的研究11、1911年:维恩(德国)发现热辐射定律12、1912年:达伦(瑞典)发明可用于同燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动调节装置13、1913年:昂内斯(荷兰)关于低温下物体性质的研究和制成液态氦14、1914年:劳厄(德国)发现晶体中的X射线衍射现象15、1915年:W·H·布拉格、W·L·布拉格(英国)用X射线对晶体结构的研究16、1916年:未颁奖17、1917年:巴克拉(英国)发现元素的次级X辐射特性18、1918年:普朗克(德国)对确立量子论作出巨大贡献19、1919年:斯塔克(德国)发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象20、1920年:纪尧姆(瑞士)发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性21、1921年:爱因斯坦(德国犹太人)他对数学物理学的成就,特别是光电效应定律的发现22、1922年:玻尔(丹麦犹太人)关于原子结构以及原子辐射的研究23、1923年:密立根(美国)关于基本电荷的研究以及验证光电效应24、1924年:西格巴恩(瑞典)发现X射线中的光谱线25、1925年:弗兰克·赫兹(德国)发现原子和电子的碰撞规律26、1926年:佩兰(法国)研究物质不连续结构和发现沉积平衡27、1927年:康普顿(美国)发现康普顿效应;威尔逊(英国)发明了云雾室,能显示出电子穿过空气的径迹28、1928年:理查森(英国)研究热离子现象,并提出理查森定律29、1929年:路易·维克多·德·布罗伊(法国)发现电子的波动性30、1930年:拉曼(印度)研究光散射并发现拉曼效应31、1931年:未颁奖32、1932年:海森堡(德国)在量子力学方面的贡献33、1933年:薛定谔(奥地利)创立波动力学理论;狄拉克(英国)提出狄拉克方程和空穴理论34、1934年:未颁奖35、1935年:詹姆斯·查德威克(英国)发现中子36、1936年:赫斯(奥地利)发现宇宙射线;安德森(美国)发现正电子37、1937年:戴维森(美国)、乔治·佩杰特·汤姆生(英国)发现晶体对电子的衍射现象38、1938年:费米(意大利犹太人)发现由中子照射产生的新放射性元素并用慢中子实现核反应39、1939年:劳伦斯(美国)发明回旋加速器,并获得人工放射性元素40、1940——1942年:未颁奖41、1943年:斯特恩(美国)开发分子束方法和测量质子磁矩42、1944年:拉比(美国)发明核磁共振法43、1945年:泡利(奥地利犹太人)发现泡利不相容原理44、1946年:布里奇曼(美国)发明获得强高压的装置,并在高压物理学领域作出发现45、1947年:阿普尔顿(英国)高层大气物理性质的研究,发现阿普顿层(电离层)46、1948年:布莱克特(英国)改进威尔逊云雾室方法和由此在核物理和宇宙射线领域的发现47、1949年:汤川秀树(日本)提出核子的介子理论并预言∏介子的存在48、1950年:塞索·法兰克·鲍威尔(英国)发展研究核过程的照相方法,并发现π介子49、1951年:科克罗夫特(英国)、沃尔顿(爱尔兰)用人工加速粒子轰击原子产生原子核嬗变50、1952年:布洛赫、珀塞尔(美国)从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法51、1953年:泽尔尼克(荷兰)发明相衬显微镜52、1954年:玻恩(英国犹太人)在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献;博特(德国)发明了符合计数法,用以研究原子核反应和γ射线53、1955年:拉姆(美国)发明了微波技术,进而研究氢原子的精细结构;库什(美国)用射频束技术精确地测定出电子磁矩,创新了核理论54、1956年:布拉顿、巴丁(犹太人)、肖克利(美国)发明晶体管及对晶体管效应的研究55、1957年:李政道、杨振宁(中国)发现弱相互作用下宇称不守衡,从而导致有关基本粒子的重大发现56、1958年:切伦科夫、塔姆、弗兰克(苏联)发现并解释切伦科夫效应57、1959年:塞格雷、张伯伦(Owen Chamberlain)(美国)发现反质子58、1960年:格拉塞(美国犹太人)发现气泡室,取代了威尔逊的云雾室59、1961年:霍夫斯塔特(美国)关于电子对原子核散射的先驱性研究,并由此发现原子核的结构;穆斯堡尔(德国)从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯堡尔效应60、1962年:达维多维奇·朗道(苏联)关于凝聚态物质,特别是液氦的开创性理论61、1963年:维格纳(美国)发现基本粒子的对称性及支配质子与中子相互作用的原理;梅耶夫人(美国人.犹太人)、延森(德国)发现原子核的壳层结构62、1964年:汤斯(美国)在量子电子学领域的基础研究成果,为微波激射器、激光器的发明奠定理论基础;巴索夫、普罗霍罗夫(苏联)发明微波激射器63、1965年:朝永振一郎(日本)、施温格、费尔曼(美国)在量子电动力学方面取得对粒子物理学产生深远影响的研究成果64、1966年:卡斯特勒(法国)发明并发展用于研究原子内光、磁共振的双共振方法65、1967年:贝蒂(美国)核反应理论方面的贡献,特别是关于恒星能源的发现66、1968年:阿尔瓦雷斯(美国)发展氢气泡室技术和数据分析,发现大量共振态67、1969年:盖尔曼(美国)对基本粒子的分类及其相互作用的发现68、1970年:阿尔文(瑞典)磁流体动力学的基础研究和发现,及其在等离子物理富有成果的应用;内尔(法国)关于反磁铁性和铁磁性的基础研究和发现69、1971年:加博尔(英国)发明并发展全息照相法70、1972年:巴丁、库柏、施里弗(美国)创立BCS超导微观理论71、1973年:江崎玲于奈(日本)发现半导体隧道效应;贾埃弗(美国)发现超导体隧道效应;约瑟夫森(英国)提出并发现通过隧道势垒的超电流的性质,即约瑟夫森效应72、1974年:赖尔(英国)发明应用合成孔径射电天文望远镜进行射电天体物理学的开创性研究;赫威斯(英国)发现脉冲星73、1975年:A·N·玻尔、莫特尔森(丹麦)、雷恩沃特(美国)发现原子核中集体运动和粒子运动之间的联系,并且根据这种联系提出核结构理论74、1976年:丁肇中、里希特(美国)各自独立发现新的J/ψ基本粒子75、1977年:安德森、范弗莱克(美国)、莫特(英国)对磁性和无序体系电子结构的基础性研究76、1978年:卡皮察(苏联)低温物理领域的基本发明和发现;彭齐亚斯、R·W·威尔逊(美国)发现宇宙微波背景辐射77、1979年:格拉肖、温伯格(美国)、萨拉姆(巴基斯坦)关于基本粒子间弱相互作用和电磁作用的统一理论的贡献,并预言弱中性流的存在78、1980年:克罗宁、菲奇(美国)发现电荷共轭宇称不守恒79、1981年:西格巴恩(瑞典)开发高分辨率测量仪器以及对光电子和轻元素的定量分析;布洛姆伯根(美国)非线性光学和激光光谱学的开创性工作;肖洛(美国)发明高分辨率的激光光谱仪80、1982年:K·G·威尔逊(美国)提出重整群理论,阐明相变临界现象81、1983年:萨拉马尼安·强德拉塞卡(美国)提出强德拉塞卡极限,对恒星结构和演化具有重要意义的物理过程进行的理论研究;福勒(美国)对宇宙中化学元素形成具有重要意义的核反应所进行的理论和实验的研究82、1984年:鲁比亚(意大利)证实传递弱相互作用的中间矢量玻色子[[W+]],W-和Zc的存在;范德梅尔(荷兰)发明粒子束的随机冷却法,使质子-反质子束对撞产生W和Z粒子的实验成为可能83、1985年:冯·克里津(德国犹太人)发现量子霍耳效应并开发了测定物理常数的技术84、1986年:鲁斯卡(德国)设计第一台透射电子显微镜;比尼格(德国)、罗雷尔(瑞士)设计第一台扫描隧道电子显微镜85、1987年:柏德诺兹(德国)、缪勒(瑞士)发现氧化物高温超导材料86、1988年:莱德曼、施瓦茨、斯坦伯格(美国)产生第一个实验室创造的中微子束,并发现中微子,从而证明了轻子的对偶结构87、1989年:拉姆齐(美国)发明分离振荡场方法及其在原子钟中的应用;德默尔特(美国)、保尔(德国)发展原子精确光谱学和开发离子陷阱技术88、1990年:弗里德曼、肯德尔(美国)、理查·爱德华·泰勒(加拿大)通过实验首次证明夸克的存在89、1991年:热纳(法国)把研究简单系统中有序现象的方法推广到比较复杂的物质形式,特别是推广到液晶和聚合物的研究中90、1992年:夏帕克(法国)发明并发展用于高能物理学的多丝正比室91、1993年:赫尔斯、J·H·泰勒(美国)发现脉冲双星,由此间接证实了爱因斯坦所预言的引力波的存在92、1994年:布罗克豪斯(加拿大)、沙尔(美国)在凝聚态物质研究中发展了中子衍射技术93、1995年:佩尔(美国)发现τ轻子;莱因斯(美国)发现中微子94、1996年:D·M·李、奥谢罗夫、R·C·理查森(美国)发现了可以在低温度状态下无摩擦流动的氦同位素95、1997年:朱棣文、W·D·菲利普斯(美国)、科昂·塔努吉(法国)发明用激光冷却和捕获原子的方法96、1998年:劳克林、斯特默、崔琦(美国)发现并研究电子的分数量子霍尔效应97、1999年:H·霍夫特、韦尔特曼(荷兰)阐明弱电相互作用的量子结构98、2000年:阿尔费罗夫(俄国)、克罗默(德国)提出异层结构理论,并开发了异层结构的快速晶体管、激光二极管;杰克·基尔比(美国)发明集成电路99、2001年:克特勒(德国)、康奈尔、维曼(美国)在“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态”以及“凝聚态物质性质早期基本性质研究”方面取得成就100、2002年:雷蒙德·戴维斯、里卡尔多·贾科尼(美国)、小柴昌俊(日本)“表彰他们在天体物理学领域做出的先驱性贡献,其中包括在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙X射线源”方面的成就。
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……
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实用光谱学的建立
• 1859年,德国物理学家基尔霍夫与德国化学 家本生研制分光镜。发现了每种元素不仅 发射、同时也吸收自己特征谱线的光,建 立了吸收光谱的基尔霍夫定律。
肖洛与激光光谱学
• A Carbide and Carbon Chemicals postdoctoral fellowship took Art to Columbia University to work with Charles H. Townes. • What a marvelous place Columbia was then, under I.I. Rabi's leadership! There were no less than eight future Nobel laureates in the physics department during Art’s two years there. • Working with Charles Townes was particularly stimulating. Not only was he the leader in research on microwave spectroscopy, but he was extraordinarily effective in getting the best from his students and colleagues. He would listen carefully to the confused beginnings of an idea, and join in developing whatever was worthwhile in it, without ever dominating the discussions. • Best of all, he introduced Art to his youngest sister, Aurelia, who became Art’s wife in 1951.
Phton detector Discharge tube
用于光谱研究的装置包含: •光源(激光器、单色光源等)
•收集光元件(透镜等)
•分光仪器(单色仪) •光学探测器(光电倍增管、CCD)、 •记录设备(计算机、记录仪)等
传统光谱学的局限性
• 使用普通光源,要提高探测分辨率,需要增强 光源的单色性,但增强光源的单色性,又以降 低光源的强度为代价,并影响到探测的灵敏度。 • 在弱光辐射情况下,光谱中的许多非线性效应 表现不出来,包含物质结构深层次的信息被阻 断。传统光谱学必须利用棱镜或光栅作为分光 器件,而这些器件的分辨率受到一定的限制, 因而谱线的许多细节不能被观察到。
诺贝尔奖与光学 Nobel Prize and Optics
激光光谱
Laser spectroscopists, photographed in front of Fudan University’s physics building in Shanghai, China, to mark the International Conference on Lasers held there and in Beijing in 1980. Participants included, from left to right, Yu-Fen Li, Zhi-Ming Zhang, John Hall, George Temmer, Aram Mooradian, Herbert Walther, Richard Brewer, an unidentified scientist, and Fu-Ming Li. Phys. Today 60, 1, 49 (2007); /10.1063/1.2709559
多普勒展宽
• 多普勒效应:原子朝观测者运动,发光频 率增大(蓝移);原子远离观测者,发光 频率减小(红移) • 多普勒展宽:由于气体原子的速度有一定 分布范围,导致发光谱线有一定的宽度:
肖洛与激光光谱学
• This Doppler width, as a fraction of the line frequency is of the order of V/c, where V is the atomic velocity and c is the velocity of light, or typically about 10-5. • We were able to reduce it by a factor of ten or so, by using a roughly collimated beam of atoms, excited by an electron beam, and by observing the emitted light from a direction perpendicular to the atomic beam. • The hyperfine structures we sought could be resolved, but four hours exposure time on our photographic plates was required. It seemed that there really ought to be an easier method that would give still sharper spectral lines, and indeed a large part of our work in laser spectroscopy has been devoted to finding such methods.
量子力学与光谱学的发展
• 1892年,迈克耳孙就发现了巴耳末线 系中最强谱线实际上是由间隔0.14埃 的两条谱线组成。这一现象直到20世 纪量子力学建成后,才利用电子的轨 道的角动量与自旋角动量的结合获得 解释 • 1925年,在解释碱金属光谱的测量结 果时,荷兰裔美国物理学家乌伦贝克 正式引入电子自旋的概念
• 1885年,从事天文测量的瑞士科学家巴耳 末找到一个经验公式说明已知的氢原子谱 线的位置,这一组线称为巴耳末系(可见 光 H α 、 Hβ 、 H γ 、 H δ )
2 n B n 3, 4, 5, 6... 2 n 4 B 3645 .6Å
• 1889年,瑞典光谱学家里德伯发现了许多 元素的线状光谱系,其中最为明显的为碱 金属原子的光谱系,和氢原子的光谱一样, 它们都能满足一个简单的公式:里德堡公 式(RH 为氢原子的里德伯常数)。
吸收光谱
发射与吸收光谱
发 射 与 吸 收 光 谱
荧光光谱
• 用波长较短的光照射到某种物质,物质吸 收光波后发出波长较长的光辐射(发射) 称为荧光
• 荧光光谱分析—— 利用某种物质受光照射 所产生的荧光的特性和强度,进行物质的 定性或定量分析
传统光谱分析法:放电管,加热炉等
Recorder Spectrometer High voltage
激光光谱
• 光源与光谱 • 光谱学 • 传统光谱学的建立与发展
– 发射与吸收光谱 – 荧光光谱
• 激光光谱学
– – – – 肖洛与激光光谱学 激光诱导荧光光谱 双光子、多光子荧光光谱 拉曼散射光谱
光源与光谱
• 光源——任何发光的物体 • 单色光—— 单一波长的光 • 非单色光 :
dI λ代表波长在λ到λ+d λ的光强 i (λ) = dI λ/d λ代表单位波长区间的光强
• 通过光谱的研究,可以得到原子、 分子等的能级结构、能级寿命、电 子的组态、分子的几何形状、化学 键的性质、反应动力学等多方面物 质结构的知识 • 光谱学技术不仅仅是一种科学工具, 在化学分析中它也提供了重要的定 性与定量的分析方法
传统光谱学的建立与发展
• 1666年牛顿 太阳光通过玻璃棱镜分解为红光到紫光的各 种颜色,发现白光是由各种颜色的光组成的---光谱学的开始
(布隆姆伯根主要贡献为非线 性光学的奠基人,肖洛主要 为激光光谱学的奠基人)
Bloemberge, (1920-)美国 Schawlow (19211999)美国
肖洛用激光打气球
肖洛与激光光谱学
• In the 1940s when Art was a graduate student at the University of Toronto, … use high-resolution optical spectroscopy to measure nuclear properties from their effects on the spectra of atoms. • The shifts and splittings of spectral lines from the interactions between electrons and nuclei were so small that they are known as hyperfine structures. • To resolve them, we needed to build high resolution spectroscopic equipment. We also had to reduce the widths of the spectral lines from our light source. • When the gas density is so low that collisions could be neglected, the principal source of the line widths is the Doppler-broadening from the thermal motions of the atoms.