诺贝尔奖与光学

诺贝尔生平
• • 1863年10月，诺贝尔获得发火件（雷管）的发明专利权。这项发明人们称之为“诺贝 尔引燃器” （黑火药雷管）。 1864年，诺贝尔和他的父亲在斯德哥尔摩郊区建立一个硝化甘油实验室。实验室发生 多次爆炸，同年9月3日的爆炸，死5人，包括他的弟弟，诺贝尔因不在场而幸免。实验 转移到郊外湖中的船上进行。发明雷酸汞雷管。 1865年，诺贝尔硝化甘油有限公司在斯德哥尔摩建立，这是世界上第一家生产危险性 较小的硝化甘油的工厂。1867年诺贝尔用硅藻土吸收硝化甘油制成稳定的黄色炸药 （dynamite），并取得专利。但爆炸力降低。 1875年，制成由火棉与硝化甘油混合形成的具有弹性的爆胶。这种炸药既有硝化甘油 那样大的爆炸力，又具有黄色炸药那样的安全性。
• 这三位科学家对超新星的观测证明，宇宙 在加速膨胀、变冷，这一发现“震动了宇 宙学的基础”。
2012年诺贝尔物理奖
Serge Haroche Collège de France and Ecole Normale Supérieure, Paris, France
David J. Wineland National Institute of Standards and Technology (NIST) and University of Colorado Boulder, CO, USA
• 教学方式: 以课堂讲授为主, 配以一定课时 的讨论和实验室参观。 • 考核方式:小论文（独立完成，15%），期 末开卷考试（60%），结合出勤率（10%）、 课堂讨论情况（15%，包括小组报告）等综 合评定成绩。
小论文要求
• 自由选择与本课程相关的题目撰写论文；
• 第十四周前交电子版，期末考试时交书面 版； • 具体格式、篇幅要求（2-3页）请参见模板。
诺贝尔奖奖项及评奖机构
• • • • • • 物理: 瑞典皇家科学院 化学: 瑞典皇家科学院 生理或医学: 瑞典皇家卡罗林医学院 文学: 瑞典文学院 和平: 挪威议会 经济: 瑞典皇家科学院
诺贝尔奖的评选
诺贝尔奖颁奖大厅-斯德哥尔摩音乐厅
The 1997 Nobel Prize Award Ceremony is about to begin. Onstage are the 1997 Nobel Laureates, the Swedish Royal Family, previous Nobel Laureates, and members of the Royal Swedish Academy of Sciences, the Nobel Assembly of Karolinska Institutet, the Swedish Academy and the Board of Directors of the Nobel Foundation.
诺贝尔物理奖一览表（1901—2010）（最近）
获奖 时间 1901 1902 1903 1904 1905 1906 1907 发现X射线 发现磁场对原子辐射现象的影响（塞曼 效应） 发现天然元素铀、钋、镭、钍的放射性 测定氩气的密度并确定其性质 关于阴极射线的研究 对气体导电的理论和实验的贡献（发现 电子、测定电子的荷质比） 对光学精密仪器及用之于光谱学与计量 学的研究（迈克耳孙光速实验） 获奖原因 获奖者 德国/伦琴 荷兰/洛伦兹和塞曼 法国/贝克勒尔和居里 夫妇 英国/瑞利 德国/勒纳德 英国/汤姆孙 美国/迈克耳孙 ☆ 光学 ☆ ☆
1997年诺贝尔物理奖授奖仪式——朱棣文
The Nobel Prize Award Ceremony 2012 The Swedish Royal Family. In the front row (left to right) are Queen Silvia, King Carl XVI Gustaf, and Crown Princess Victoria, in the second row, (left to right) Princess Madeleine, Prince Carl Philip and Prince Daniel.
诺贝尔基金会成立
• • • • • 1898年瑞典国王宣布诺贝尔遗嘱生效 1900年诺贝尔基金会正式成立 设董事会和理事会，及五个诺贝尔委员会 确定颁奖机构 奖励基金2800万瑞典克朗，投资收入10% 追加入奖励基金，90%分给各委员会 （现在每一奖项约100万美元）
诺贝尔奖
• 1901年开始，每年在12月10日去世纪念 日颁发诺贝尔奖。设物理学、化学、生 物学或医学、文学以及和平事业五种奖 金。1969年起增设诺贝尔经济学奖。 （由瑞典中央银行出资）
小组报告要求
1. 同学自由组成小组，每组4-6人，可以参照 “讨论课参考题目”选题，也可以自由选择与 本课程相关的题目进行PPT展示； 2. PPT展示时间10-15min，提问互动环节5min， 请同学们掌握好时间； 3. 组长请协调好每位组员的分工，在PPT展示的 最后一页显示组员和分工； 4. 自由组成小组后，请小组组长把小组组员名 单在第五周之前发给助教，小组报告和讨论 于第六周课程开始进行。
Mo Yan with his wife Mrs Qinlan Du, showing his Nobel Prize Medal after the Nobel Prize Award Ceremony.
The Nobel Banquet 2012
Almost 1,300 guests seated iLeabharlann Baidu the Blue Hall of the Stockholm City Hall.
诺贝尔物理奖
• 1901-2012 (6年因故未颁奖) 106项 共 193 人 获得诺贝尔物理奖 • 光学——物理学中重要的分支 物理奖中有40多项与光学相关
诺贝尔物理奖
• 获奖者平均年龄：55岁 • 最年轻的获奖者：Lawrence Bragg （25岁） • 获奖两次：John Bardeen，Marie Curie
伟大的发明家诺贝尔 和诺贝尔奖项
• 阿尔弗雷德.诺贝尔 Alfred Nobel (1833-1896) • 国籍: 瑞典
诺贝尔生平
• • • • • • • • • • • 1833年10月21日出生在瑞典首都斯德哥尔摩。父亲伊曼纽尔· 诺贝尔是位发明家。 1837年父亲破产，出走芬兰谋生，几年后移居俄国在彼得堡从事制造机器、铁件和军 工设备。 1841年至1842年间，在斯德哥尔摩圣雅可比教会学校学习。 1842年，全家迁居俄国首都彼得堡 1843年至1850年间，在俄国家中跟俄罗斯和瑞典籍家庭教师学习。 1850年至1852年，已精通英、德、法、俄语和瑞典语，先后到德国、法国、意大利和 北美旅行学习。 1853年，克里米亚战争爆发。回俄罗斯帮助父亲的工厂生产军用物资。开始接触硝化 甘油炸药的制造技术。 1856年 ，克里米亚战争俄国战败，父亲工厂陷入困境。 1857-1859年，获得关于气量计、水表和气压计的专利，鼓舞了他作为一个发明家的兴 趣。 1859年，父亲和弟弟返回瑞典。他与两个哥哥留在俄罗斯。后哥哥开发油田成功。 1863年，返回瑞典，与父亲和弟弟进行炸药研究。
– – – – – – – 激光的产生 全息术的发明和发展 激光光谱学 激光冷却和捕获原子的方法 激光通讯 交叉学科的典范 21 世纪的光学
教学参考资料
• PPT讲义网址：
– http://elearning.fudan.edu.cn （课程名）
• 主要参考资料:
– 郭奕玲、沈慧君《诺贝尔物理学奖一百年》，上海科 学普及出版社; – 薛凤家《诺贝尔物理学奖百年回顾》，国防工业出版 社，2003; – 倪光炯、王炎森等，《改变世界的物理学》，复旦大 学出版社2003; – 凯尔.柯克兰德《光与光学》上海科学技术文献出版社 2008； – 诺贝尔奖网站：http://nobelprize.org/ 以及其它科普书 籍和网站
诺贝尔奖与光学课程教学目的
• 通过对与光学有关的诺贝尔奖剖析， 学习科学研究的基本方法，借鉴杰 出科学家的创造发明思路； • 培养做学问、做人的世界观、价值 观； • 了解并掌握光学基本知识。
诺贝尔奖与光学课程内容
• 诺贝尔和诺贝尔奖项 • 基础知识
– 光学基本知识 – 光量子理论
• 光学与激光的成就和应用
美国/博伊尔和史密斯
荷兰/盖姆,英国/俄罗斯 /诺沃肖罗夫 ☆
2010
2011年诺贝尔物理奖
• 因超新星的研究而对宇宙学的贡献。
– 美国加州大学伯克利分校教授索尔· 佩尔马特 – 出生于美国而拥有美、澳双重国籍的澳大利亚 国立大学教授布莱恩· 施密特 – 美国约翰斯· 霍普金斯大学教授亚当· 里斯。
诺贝尔物理奖一览表（1901—2010）（最近）
获奖 时间 2005 2006 2007 2008 2009 获奖原因 对基于激光的精密光谱学发展的贡献 对光学相干的量子理论的贡献 发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和 各向异性 发现巨磁电阻效应 发现亚原子物理学中自发性对称破缺机 制/有关对称性破缺起源的发现 有关光在纤维中的传输以用于光学通信 方面 发明了半导体成像器件——电荷耦合器 件（CCD）图像传感器 二维空间材料石墨烯（graphene）方面 的开创性实验 获奖者 美国/霍尔和德国/亨施 美国/格劳伯 美国/马瑟和斯莫特 法国/费尔和德国/格林 贝格尔因 美国/南部阳一郎、日 本/小林诚和益川敏英 英国/美国 高锟 ☆ 光学 ☆
The Divertissement by Cirkus Cirk.
Guest proceed upstairs to the Golden Hall for dancing.
诺贝尔物理奖
物理学发展与人类文明进步密切相关 2004年6月10日，联合国将2005年定为 “国际物理年”。 • 物理学是认识自然界的基础 • 物理学是当今众多技术发展的基石 • 物理教育为人类发展提供了必要的科 学基础
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1887年，用等量火棉和硝化甘油加入10％樟脑制成巴里斯特炸药，又称硝化甘油无烟 火药。后来又发明了用来制造军用炮弹、手雷和弹药的无烟炸药。
1896年12月10日，诺贝尔在意大利圣雷莫与世长辞，终年63岁。
诺贝尔不仅在炸药方面做出了贡献，而且在电化学、光学、生物学、生理学和文学等方面 也有一定的建树。诺贝尔的一生中，仅在英国申请的发明专利就有355项之多。
诺贝尔奖与光学 Nobel Prize and Optics
信息科学与工程学院光科学与工程系 教师：孙剑副教授 jsun@fudan.edu.cn 电话：55664529 办公室：光学楼400室 应质峰副教授 zfying@fudan.edu.cn • 助教：梁佩佩（11110720001@fudan.edu.cn）
复旦通识教育目的：
提高学生的人文修养、打开学生 的思想视野、增强其独立思考的 能力和学术创新的能力。为今后 学生在某一专业领域中做出创造 性成果提供可能性。
科技进步与科学精神
展示科学与技术的思想基础和历史进 程的课程。包括数学和自然科学的主 要学科及若干重要的技术科学的基本 历史进程，重在展示自然科学思想史 和技术原理史，以帮助学生领会科学 思想的要点，形成科学探索和技术创 新的精神。
诺贝尔精神
• 创业精神——强烈的科技创新意识、市场开 发意识、专利保护意识（专利: 355项，其 中炸药129项） • 奋斗精神——跨国公司的先驱，21国家，90 余座工厂——最富的科技企业家 • 无私奉献精神——一生奉献给科技事业，立 遗嘱巨额资产给全社会
诺贝尔奖的设立
立下遗嘱，设立基金，以其利息奖励 给前一年对人类利益做出最卓越贡献 的人 prizes to those who, during the preceding year, shall have conferred the greatest benefit to mankind