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最新半导体研究论文范文

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最新半导体研究论文范文

电子电工能从事各类电子设备维护、制造和应用,电力生产和电气制造、维修的复合型技术人才的学科。下面是我为大家整理的电子电工技术论文例文,希望你们喜欢。

浅谈电子设备的维护

摘要: 本文作者介绍了电子仪器设备的日常维护方法和要求,以及在使用中的注意事项、安全用电等问题。

关键词:电子设备;维护

中图分类号: V443文献标识码:A 文章编号:

电子设备在长期的使用过程中,需要维护。认真做好电子仪器的维护,对延长设备寿命、减小设备故障,确保安全运行以及保证仪器设备精度等方面具有十分重要的作用。仪器保管的环境条件一般为:环境温度: 0~40 ℃;相对湿度: 50%~80%(温度 20 ℃±5 ℃);室内清洁无尘,无腐蚀性气体。电子设备的维护措施大致可归纳为下列几项。

1 防热与排热

因为绝缘材料的介电性能、抗电强度会随温度的升高而下降,而电路元器件的参数也会受温度的影响(例如,碳质电阻和电解电容器等往往由于过热而变质、损坏),特别是半导体器件的特性,受温度的影响比较明显。例如,晶体管的电流放大系数和集电极穿透电流,都会随着温度的上升而增大。这些情况将导致电子仪器工作的不稳定,甚至发生各种故障。因此,对于电子仪器的“温升”都有一定的限制,通常规定不得超过 40 ℃;而仪器的最高工作温度不应超过 65 ℃,即以不烫手为限。通常室内温度以保持在 20~25 ℃最为合适。电子仪器设备说明书中会对使用环境温度作出规定。如果室温超过 35 ℃,应采取通风排热等人工降温措施,也可以缩短仪器连续工作的时间,必要时,应取下机壳盖板,以利散热。但应特别指出: 要禁止在存放电子仪器的室内,用洒水或放置冰块来降温,以免水气侵蚀仪器而受潮。对于内部装有小型排气风扇的仪器设备,应注意其运转情况,必要时应予以定期维护、加油、擦洗等。要防止电子仪器设备受阳光暴晒,以免影响仪器设备寿命。

许多电子仪器,特别是消耗电功率较大的仪器设备,大多在内部装置有小型的排气电风扇,以辅助通风冷却。对于这类仪器,应定期检查电风扇的运转情况。如果运转缓慢或干涩停转,将会导致仪器温升过高而损坏。此外,还要防止电子仪器长时间受阳光暴晒,以免使仪器机壳的漆层受热变黄、开裂甚至翘起,特别是仪器的度盘或指示电表,往往因久晒受热,而导致刻度漆面开裂或翘起,造成显示不准确甚至无法使用。所以,放置或使用电子仪器的场所如有东、西向的窗户,应装置窗帘,特别是在炎热的季节,应注意挂窗帘。

2 防振与防松

小型电子仪器设备的机壳底板上,一般装有防振用弹性垫脚,如果发现这些垫脚变形或脱落,应及时更新。对于大型电子设备,在安装时应采取防振措施。因长期使用运行或环境条件变化引起振动时,应及时报告有关部门,并会同有关部门采取防振措施,予以消除。在搬运或移动仪器时应轻拿轻放,严禁剧烈振动或者碰撞,以免损坏仪器的插件和表头等元件。

对于仪器设备内部接插式器件和印制电路板,通常都装有弹簧压片、电子管屏蔽罩、弹簧垫圈等紧固用的零件,在检修仪器设备时切不可漏装。在搬运笨重电子仪器设备之前,应检查把手是否牢靠,对于塑料或人造革的把手,应防止手柄断裂而摔坏仪器设备,最好用手托住底部搬运。

3 防腐蚀

电子仪器应避免靠近酸性或碱性气体(诸如蓄电池、石灰桶等)。仪器内部如装有电池,应定期检查以免发生漏液或腐烂。如果长期不用,应取出电池另行存放。对于附有标准电池的电子仪器(如数字式直流电压表、补偿式电压表等) ,在搬运时应防止倒置,装箱搬运时,应取出电池另行运送,以免标准电池失效。电子仪器如果需要较长时间的包装存放,应使用凡士林或黄油涂擦仪器面板的镀层部件(如钮子开关、面板螺钉、把手、插口、接线柱等) 和金属的附配件等,并用油纸或蜡纸包封,以免受到腐蚀,使用时,可用干布把涂料抹擦干净。在沿海地区,要经常注意盐雾气体对仪器设备的侵蚀。

4 防尘与防灰

要保证电子仪器处于良好的备用状态,首先应保证其外表的整洁。因此,防尘与防灰是一项最基本的维护措施。

由于灰尘有吸湿性,故当电子仪器设备内部有尘埃时,会使设备的绝缘性能变坏,活动部件和接插部件磨损增加,导致电击穿等,以致仪器设备不能正常工作。大部分的电子仪器都备有专用的防尘罩,仪器使用完毕后应注意加罩,无罩设备应自制防尘罩。防尘罩最好采用质地细密的编织物,它既可防尘又有一定的透气性。塑料罩具有良好的防尘作用,在使用塑料罩的情况下,最好要等待温度下降后再加罩,以免水汽不易散发出去,从而使仪器设备内部金属元件锈蚀,绝缘程度降低。若没有专门的仪器罩,应设法盖好,或将仪器放进柜厨内。玻璃纤维的罩布,对使用者健康有危害,玻璃纤维进入仪器内也不易清除,甚至会引起元器件的接触不良和干涩等问题,因此严禁使用。

5 防潮与驱潮

湿度如同温度一样,对元器件的性能将产生影响,湿度越大对绝缘性能和介电参数影响越大。防潮措施可采取密封、涂覆或浸渍防潮涂料、灌封等,使零部件与潮湿环境隔离,起到防潮作用。电子设备内部的电源变压器和其他线绕元件(如线绕电阻器、电位器、电感线圈、表头动圈等) 的绝缘强度,经常会由于受潮而下降,从而发生漏电、击穿、霉烂、断线等问题,使电子设备出现故障。因此,对于电子仪器,必须采取有效地防潮与驱潮措施。首先,电子设备的存放地点,最好选择比较干燥的房间,室内门窗应利于阳光照射、通风良好。在仪器内部,或者存放仪器的柜厨里,应放置“硅胶袋”以吸收空气中的水分。应定期检查硅胶是否干燥(正常应呈白色半透明颗粒状) ,如果发现硅胶结块变黄,表明它的吸水功能已经下降,应调换新的硅胶袋,或者把结块的硅胶加热烘干,使它恢复颗粒状继续使用。在新购仪器的木箱内,经常附有存放硅胶的塑料袋应扯开取出改装布袋后使用。

6 防漏电

由于电子仪器大都使用市交流电来供电,因此,防止漏电是一项关系到使用安全的重要维护措施,特别是对于采用双芯电源插头,而仪器的机壳又没有接地的情况。如果仪器内部电源变压器的一次绕组对机壳之间严重漏电,则仪器机壳与地面之间就可能有相当大的交流电压(100 ~ 200 V),这样,人手碰触仪器外壳时,就会感到麻电,甚至发生触电事故。所以,对于各种电子仪器必须定期检查其漏电程度,即在仪器不插市交流电源的情况下,把仪器的电源开关扳置于“通”的部位,然后用绝缘电阻表(习惯上称兆欧表) 检查仪器电源插头对机壳之间的绝缘是否符合要求。

7 定性测试

电子仪器使用之前,应进行定性测试,即粗略地检查仪器设备的工作情况是否正常,以便及时发现问题进行检查或校正。定性测试的项目不要过多,测试方法也应简便可靠,只要能确定仪器设备的主要功能以及各种开关、旋钮、度盘、表头、示波器等表面元器件的作用情况是否正常即可。例如,对于电子电压表的定性测试,要求各电压档级的“零位”调节正常和电压“校正”准确即可;如果无“校正”电压装置,可将量程开关扳置在“3 V”档级,并用手指碰触电子电压表的输入端,如果表头有指示,即表明仪器仪表电压功能正常;又如,对电子示波器的定性测试,要求示波管的“辉度”、“聚焦”、“位移”等调节正常,以及利用本机的“试验电压”或“比较信号”能观测相应的波形即可;再如,对信号发生器,要求各波段均有输出指示即可。

8 结束语

综上所述,在电子设备实际使用过程中,应根据设备的具体情况,正确、合理地选择相关的维护措施,使电子设备能够正常的工作。

参考文献:

[1]毛端海,戚堂有,李忠义. 常用电子仪器维修[M]. 北京: 机械工业出版社,2008.

[2]陈梓诚. 电子设备维修技术[M]. 北京: 机械工业出版社,2007.

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物理学给人类提供了大量的物质财富,同时也提供了精神财富。物理学的高技术和强渗透性也使之成为社会发展的重要推动力。下面是我为大家整理的物理学论文,供大家参考。

摘要:论述了X射线的发现,不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明,使微电子产业称雄20世纪,并促进信息技术的高速发展,物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出,使原子能逐步取代石化能源,给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明,使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明,将点亮整个21世纪.事实告诉我们,是物理学推动科技创新,由此得出结论:物理学是科技创新的源泉.昭示人们,高校作为培养人才的场所,理工科要重视大学物理课程.

关键词:X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理

1引言

物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3],其内容广博、精深,研究方法多样、巧妙,被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现:其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成,同时,其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此,大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照教育部颁发的相关文件要求[4-5],大学物理课程最低学时数为126学时,其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时,其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示,众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子,大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时,如今,大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时,远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学,有的要求只讲热学,有的则要求只讲电磁学,…面对这种情况,大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程报告论坛》上获悉,这不是个别学校的做法,在全国具有普遍性.殊不知,力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系,相互联系,缺一不可.这种以消减教学内容为代价,解决课时不足的做法,就如同削足适履,是对教育规律不尊重,是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课,只论及物理学是科技创新的源泉这一命题,以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.

2物理学是科技创新的源泉

且不说力学和热力学的发展,以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命,欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展,以电动机为标志引发了第二次工业革命,欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国,使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用,从而得出结论:物理学是科技创新的源泉.1895年,威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线,这种射线在电场、磁场中不发生偏转,穿透能力很强,由于当时不知道它是什么,故取名X射线.直到1912年,劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅,确定它是一种光波,波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖,他发现的X射线开创了医学影像技术,利用X光机探测骨骼的病变,胸腔X光片诊断肺部病变,腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像,CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像,它可以清楚地展示被检测部位的内部结构,可以准确确定病变位置.当今,各医院都设置放射科,X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年,威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6,P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数,α为入射光与晶面夹角,λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构,创立了X射线晶体结构分析这一学科,布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今,X射线衍射仪不仅在物理学研究,而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用,所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪,它是研究物质结构的必备仪器.1907年,威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子,电子质量me=9.11×10-31kg,电子荷电e=-1.602×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年,美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时,发现Ge晶体具有放大作用,发明了晶体三极管,很快取代电子管,随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年,美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年,英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,制成世界上第一个微处理器.80年代末,芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活,微电子技术称雄20世纪,进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看,发现电子厂比比皆是,这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性,还具有荷磁性.

1925年,乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说,每个电子都具有自旋角动量S轧,它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值,Sz=±h2;电子具有荷磁性,每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪,直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中,材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变,其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合,不加磁场时电阻率大,当外加磁场时,相邻铁磁层的磁矩方向排列一致,对电子的散射弱,电阻率小.利用磁性控制电子的输运,提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR),磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率,ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注,1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理,研制出“新型读出磁头”,此前的磁头是用锰铁磁体,磁电阻MR只有1%-2%,而新型读出磁头的MR约50%,将磁盘记录密度提高了17倍,有利于器件小型化,利用新型读出磁头的MR才出现笔记本电脑、MP3等,GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年,Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%,称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR),钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻,在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景,引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而,CMR效应还没有得到实际应用,原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场,问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年,爱因斯坦提出[13]:“就一个粒子来说,如果由于自身内部的过程使它的能量减小了,它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小,△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径:“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论,不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论,1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争,1945年8月6日和9日,美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹,迫使日本接受《波茨坦公告》,于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用,1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年,美国有104座核电站,核电站发电量占本国发电总量的20%,法国有59台机组,占80%;日本有55座核电站,占30%.截至2015年4月,我国运行的核电站有23座,在建核电站有26座,产能为21.4千兆瓦,核电站发电量占我国发电总量不足3%,所以我国提出大力发展核电,制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用,一方面减少了化石能源的消耗,从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放,另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量,受控核聚变正在研究中,若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时,能源危机彻底解除.

20世纪最杰出的成果是计算机,物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来,经历了第一至第五代,计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步,依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料,随着物理学的进步,磁性材料的性能越来越高,计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉,中科院强磁场中心、中科院物理所等,正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构,将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小,ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管,量子力学指导着研究电子器件大小的极限,光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.

1916年,爱因斯坦提出光受激辐射原理,时隔44年,哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好,相干性好,方向性好和亮度高等特点,在医疗、农业、通讯、金属微加工,军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述,只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等,激光加工技术具有突出特点:不接触加工工件,对工件无污染;光点小,能量集中;激光束容易聚焦、导向,便于自动化控制;安全可靠,不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小,割缝一般在0.1-0.2mm;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年,仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币,其中激光加工设备销售额达215亿人民币.

2014年,诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家,是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED),帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于,在三基色红、绿、蓝中,红光LED和绿光LED早已发明,但制造蓝光LED长期以来是个难题,他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED,这样三基色LED全被找到了,制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低,耗能不到普通灯泡的1/20,全世界发的电40%用于照明,若把普通灯泡都换成LED灯,全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov),因发明石墨烯材料,获得诺贝尔物理学奖.目前,集成电路晶体管普遍采用硅材料制造,当硅材料尺寸小于10纳米时,用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好.因此,石墨烯被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业革命[14].2012年,法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德(DavidJ.win-land),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”.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[16].

2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年,我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作,提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系,薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,电子自旋向上的在一个跑道上,自旋向下的在另一个跑道上,犹如在高速公路上,它们在各自的跑道上“一往无前”地前进,不产生电子相互碰撞,不会产生热能损耗.通过密度集成,将来计算机的体积也将大大缩小,千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此,这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明,都会开辟一块新天地,带来产业革命,推动社会进步,创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史,可以看出物理学是科技创新的源泉.

3结语

论述了X射线,电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用,自然得出结论,物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看,美国的著名大学非常注重大学物理,加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540,英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨,以他们的数学与应用数学为例,大一开设:力学与热学80学时,大学物理—基础实验54学时;大二开设:电磁学80学时,光学与原子物理80学时,大学物理—综合实验54学时;大三开设:理论力学60学时,大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天,高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.

参考文献:

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〔5〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(4):1-3.

〔6〕姚启钧,光学教程[M].北京;高等教育出版社,2002.138-139.

〔7〕张怪慈.量子力学简明教授[M].北京:人民教育出版社,1979.182-183.

〔8〕孙阳(导师:张裕恒).钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性[D].中国科学技术大学,2001.10-11.

一、全息教学在初中物理教学中运用的策略

1.运用全息理论,对初中物理教学课型进行合理选择与搭配

新课改以后,物理课堂教学由传统的讲授内容方面转变到物理的过程方面,其核心是给学生提供机会、创造机会。因此,在物理教学中,教师要善于运用全息教学理论,并根据学生的生活经验和已有的知识背景,对课型合理地选择与搭配,带领学生运用多种方法对物理知识进行重演在现,激励学生发现并提出问题,进而激发学生学习物理的兴趣,培养学生创新和探究能力。例如:在讲静电屏蔽时,首先带领学生对静电屏蔽进行了实验,并得到了正确的结果。突然有一个学生提出问题“:用电吹风吹头时,电吹风其对电视信号有影响,那么是不是静电屏蔽不完全成立?”于是带领学生们又做了如下实验:将一个手机放在一个密闭的纸盒内,用另一部手机呼叫,学生们听到了响声。再让同学思考,如果将手机放在前面做过实验的金属笼内,是否能听到铃声?多数学生根据静电屏蔽原理猜测肯定不能。然而将手机放进铁笼后,仍能听到铃声。学生们都感到疑惑,难道静电平衡理论有误?针对这种现象让大家思考了“静电”二字,然后向学生们解释手机信号是一种电磁波而不是静电,其属一种交变的电磁场,遇到金属网时,金属网会感应出同频率的电磁波,只是强度变小,因此在仍能听到笼中手机铃声,也解释了,也就解释了为什么吹风机对电视信号有影响。这样通过对物理知识重演再现与对比的方式,加深了学生对物理知识的理解,从而提高了教学质量。

2.运用全息理论,根据物理教材和学情选择合适的教学方法

在进行物理教学时,物理教材中的安排的知识点难易程度不同,如果各个知识点都按照相同的教学方法去讲解,容易理解的知识点学生会掌握的相对熟练,而对于相对较难的知识点,就可能会导致学生对其似懂非懂,这样就会不利于学生的学习。这样物理教师在运用全息理论时,不要一味的按照一个教学方法进行讲解要注意对教学方法的改变,使学生能够熟练地掌握知识点。另外,每个学生对于知识点的掌握情况不同,有些学生可能掌握的好一些,有些学生掌握的差一些,因此物理教师要根据学情来选择教学方式,既要照顾那些掌握知识差的同学,也要让掌握较好的同学能够学到更多的知识。例如,在向同学讲解“测量”的知识点时,对与学生来说这个相对知识点相对容易,在日常生活中很容易接触到,因此教师在运用全息教学论时,可以先向学生对所要内容的主旨,主要思路进行讲解,然后对主要知识点进行仔细讲解,经过这样的讲解,学生会很容易对测量知识进行掌握。而在向学生讲解“光学规律”时,学生对其中的规律和容易混淆,如果物理教师还按照讲解“测量”方法向学生进行讲解,学生就很难掌握。因此,教师要改变教学方法,既要向学生进行理论讲解,也要带领学生对个规律进行实验,通过实验加深学生对光学规律的理解,使学生对知识点能够更好地掌握。3.运用全息理论,根据知识内容和特点选择合适的评价方式在物理教学中,物理教师对学生的评价方式非常重要,有的评价方式会激发学生学习物理的知识的兴趣,而有的评价方式可能使学生受到打击,从而失去学习物理的兴趣。因此教师要合理的运用全息理论,并且根据知识内容和特点选择合适的评价方式,激发学生学习物理的兴趣。例如,在课堂上让学生回答问题时,学生回答对了要给与肯定的评价,而如果学生回答错了,要用积极的评价方式去评价,用全息理论去告诉他,其在探讨知识的过程中,没有选择正确的方式方法,让其用正确的方式再去进行探讨,这样既让学生知道了自己了不足,也对学生进行了鼓励学生,这样学生就会乐意去学习,从而大大地提高物理教学质量。

二、结束语

最新半导体研究论文选题

;激光仿真,聚焦特性分析主要研究成果1.毕业论文《基于半导体泊松方程追赶法的激光聚焦特性分析》;2.参与发表论文《基于混合模型的水下UWB信号定位技术研究》;3.参与完成省级科研项目《环境改善型智能楼宇的系统设计与应用研究》;4.参与完成校企合作项目《火灾自动报警系统设计》;5.参与完成省级大创项目《基于模糊控制的数字化小区智能管理系统》;6.参与完成省级科研项目《基于移动实体网络的跨域网络安全机理研究》;7.参与完成自然基金项目《基于无线传感器网络的大棚智能管理系统》;8.获得2016年全国微电子学术会议优秀论文;9.参与编写《模拟电子技术》教材。

半导体器件中的泊松方程是描述电子和空穴在非平衡状态下的空间电荷分布和电势分布的基本方程,其数值求解是半导体器件模拟中的重要问题。追赶法(Sweeping method)是常用的求解半导体泊松方程的一种数值方法,其基本思想是通过将泊松方程转化为一组差分方程,并利用迭代求解法逐步追赶更新电势和空间电荷分布的结果。追赶法的基本过程如下:将泊松方程离散化为一组差分方程,通常采用有限差分法或有限元法等数值方法。初始化电势分布和空间电荷分布,通常可以采用均匀分布或给定的初始条件。通过迭代求解法逐步更新电势分布和空间电荷分布,直到收敛为止。根据求解结果计算器件的电流、电场和载流子浓度等物理参数,以评估器件的性能和可靠性。追赶法的优点是计算速度快、精度高、收敛稳定,适用于各种半导体器件的仿真计算。但其缺点是需要对差分方程进行合理的离散化和边界条件的处理,对计算精度和稳定性要求较高。总的来说,追赶法是求解半导体泊松方程的重要数值方法之一,可应用于半导体器件设计、制造和测试等领域。

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物理学毕业论文题目

1、物理学史与物理教学结合的理论与实践研究

2、二氧化碳深含水层隔离的二相渗流模拟与岩石物理学研究

3、二十世纪中国原子分子物理学的建立和发展

4、普通高中物理课程内容与大学物理课程内容的适切性研究

5、从现代物理学理论发展探讨孙思邈修道养生观

6、地震岩石物理学及其应用研究

7、碎屑岩地震岩石物理学特征研究

8、信息技术支持下的物理学与教的研究

9、物理学中对称现象的语境分析及其意义

10、本质直观视域下的量子引力学困境

11、复杂金融系统的相互作用结构与大波动动力学研究

12、大小细胞视觉通路在早期开角型青光眼和双眼竞争中作用的功能磁共振成像及视觉心理物理学研究

13、经济物理学中的金融数据分析:统计与建模

14、农村高中物理学困生的差异教学研究

15、基于PD控制的拟态物理学优化算法的研究

16、多目标拟态物理学优化算法解集分布性研究

17、利用物理学史 教育 资源优化中学物理教学的研究

18、中学生与物理学家共同体概念形成过程的对比研究

19、物理学专业师范生PCK研究

20、物理学史融入高中物理教学的实践研究

21、莱布尼茨物理学哲学思想研究

22、运用高中物理教材栏目开展物理学史教育的实践

23、新课程下 高一物理 学困生转化策略

24、运用高中物理“学案教学”提高学生问题意识的实践

25、基于书目记录的《中图法》物理学类目调整 方法

26、物理学专业师范生教学技能训练现状调查与对策研究

27、高中物理学困生成因及转化策略研究

28、从物理学家的研究方法看物理学的进展

29、高中物理学困生学习动机的实证调查与影响因素分析

30、食管癌调强放疗物理学参数对放射性肺炎的评估价值

31、近代物理学史在高中物理教学中的应用

32、提升物理学困生自主学习能力的教学策略研究

33、物理学史在高中物理教学中的应用研究

34、关于培养学生物理学科素养的教学实践研究

35、高一物理学困生学习效率低下成因及转化策略

36、校本课程《生活中的物理学原理 DIY 》的开发与实践

37、高中物理教学中物理学史教育现状调查与研究

38、高中物理学困生学业情绪现状及影响因素的调查研究

39、利用物理学史促进高中生理解科学本质的实践研究

40、物理学史融入中学课堂教学的实践研究

2021中学物理论文题目

1、 中学物理教材的重难点内容表达方式的研究

2、 关于中学物理学习中学生素质培养之设想

3、 中学物理学习中互动作用的深入研究

4、 通过力学教学实现中学物理到大学物理的良好过渡

5、 一类变分问题在中学物理课外教学中的尝试

6、 在中学物理知识结构化中锻造学生核心素养

7、 浅谈中学物理探究教学的策略

8、 物理模型在中学物理教学中的作用研究

9、 浅谈中学物理学习中创造性思维的障碍与对策

10、 中学物理知识在甜樱桃保鲜中的应用

11、 浅谈中学物理教学中的“骆驼教学法”

12、 中学物理良性学习习惯的现状调查及分析

13、 函数图像法在中学物理中的应用

14、 中学物理异课同构教研活动设计研究

15、 中学物理教学中缄默知识的应用研究

16、 中学物理教学对大学物理教学的影响——以安阳师范学院为例

17、 物理实验在中学物理教学中的地位和作用

18、 中学物理活动教学的设计研究

19、 中学物理课堂环境评价量表的实证检测

20、 中学物理教学中概念的教学策略研究

21、 几何画板在中学物理教学中的应用

22、 引导式 反思 :将HPS教育融入中学物理教学的方式

23、 中学物理实验课堂环境的测评研究——以北京地区为例

24、 我国中学物理教育研究的进展与趋势——基于中国知网的文献计量学研究

25、 国际科学教育坐标中的我国中学物理教育研究:基于文献计量学的国际比较研究

26、 中学物理实验技能的评价研究

27、 中学物理教学中激发学生学习动机的策略研究

28、 突破中学物理教学难点的策略

29、 探究中学物理课堂的实际案例中如何引入新的教学模式

30、 中学物理“微实验”创设的价值思考

31、 中学物理实验教学的新思考

32、 提高中学物理教师信息技术应用技能的策略

33、 高师本科物理专业中学物理教学能力培养目标体系的研究

34、 刍议中学物理教科书中的举例说明题

35、 中学物理教学的问题情境创设

36、 3D虚拟增强现实技术在中学物理教学中的应用研究

37、 以藏族 文化 生活为例,开发藏区中学物理课程实验资源

38、 贯通大中学物理综合能力培养的物理学术竞赛教学模式

39、 中学物理在教学内容上的改革思考

40、 我国中学物理“时间观”课程教学的现实与改进

41、 中学物理教学中演示实验的应用策略

42、 中学物理教学中学生动手能力的培养

43、 新课程背景下农村中学物理实验教学的探索

44、 浅谈提高中学物理低成本实验教学的有效性

45、 浅谈中学物理“生活化”教学的策略

物理教学论文题目

1、 高中物理教学中常见电学实验问题分析

2、 以生活化教学模式提高初中物理教学的有效性

3、 工科专业大学物理教学现状与改革方向研究

4、 大学物理教学中创新型人才的培养与实践

5、 教学新范式下大学物理教学的几点思考

6、 基于翻转课堂理念的独立学院大学物理教学模式研究

7、 基于CDIO理念的大学物理教学改革探索

8、 统计物理教学中引入Jarzynski等式的必要性

9、 物理教学融入工匠精神的思考与实践

10、 让“陶花”在物理教学实践中绽放——浅议过程性评价和物理教学实践

11、 高中物理教学中培养学生的思维

12、 “蜂窝视频元”在高中物理教学中的应用实践研究

13、 中学物理教学中缄默知识的应用研究

14、 提高大学物理教学质量的 措施 与对策

15、 高分子物理教学中关于链段概念的讲解

16、 以提高人才培养质量为目标,探索新形势下大学物理教学策略

17、 基于翻转式课堂模式的大学物理教学研究

18、 中学物理教学对大学物理教学的影响——以安阳师范学院为例

19、 高分子物理教学中“结晶”概念的讲解

20、 引导式反思:将HPS教育融入中学物理教学的方式

21、 高中物理教学核心素养:演示实验创新

22、 数形结合思想在高中数学与物理教学中的应用研究

23、 浅析信息技术在初中物理教学中的应用——以欧姆定律学习为例

24、 新工科背景下大学物理教学研究

25、 地方本科院校大学物理教学改革模式探究

26、 高师本科物理专业中学物理教学能力培养目标体系的研究

27、 高中物理教学使用 思维导图 的几个误区

28、 中学物理教学的问题情境创设

29、 3D虚拟增强现实技术在中学物理教学中的应用研究

30、 MATLAB的可视化在物理教学中的应用

31、 案例教学法在“半导体器件物理”教学中的尝试与反思

32、 新工科背景下“类像思维”在半导体物理教学中的应用

33、 核心素养下的高校半导体物理教学改革路径研究

34、 材料专业大学物理教学内容的改革与实践

35、 为提高大学物理教学的学术水平而努力

36、 材料学专业固体物理教学中的抽象与形象思维转化

37、 大学物理教学研究现状与展望——基于10年核心期刊论文分析

38、 高考3+3新模式下中学与大学物理教学的衔接性校本研究:热学部分

39、 浅析STS教育在职业学校物理教学中的有效渗透

40、 智慧教育理念在大学物理教学改革中的应用研究

41、 混合教学模式在固体物理教学中的应用

42、 物理学思维方法在大学物理教学中的应用

43、 多媒体在应用型本科院校大学物理教学中的应用

44、 在物理教学中渗透生涯教育的探索——由新高考选考物理遇冷说开去

45、 浅谈初中物理教学中“弱势学生”激励策略

46、 “物理教学论实验”课程的“课例化”教学模式研究

47、 提高大学物理教学效果的策略

48、 利用虚拟实验改进物理教学

49、 基于建筑学学生思维特点的实践性建筑物理教学初探

50、 核心素养视角下初中物理教学的方法

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新型材料的半导体性能研究论文

研究现代新型建筑材料的特点摘要:随着科学技术的发展,构成建筑的基本物质要素——建筑材料也在发展变化。新型建筑材料是在传统建筑材料基础上产生的新一代建筑材料。现代新型建筑材料首先要具有时代性才能符合现代建筑的要求;其次要节能环保,符合生态化特点才能有利于社会的发展。关键词:新型建筑材料 特点 生态建筑是时代的橱窗,构成建筑的基本物质要素——建筑材料,也就按着时代的脉搏而呈现出自己的价值。几千年来,建筑材料产品有了长足的进展,从最早的土坯发展到现在门类繁多,充满技术含量。各个历史时代都有代表各个时代风貌的建筑,也有与之相匹配的建筑材料。随着时代的变化,建筑物的风格、功能以及人们对它的要求都有很大的不同,因此新型的建筑材料也会相应的出现。新型建筑材料是在传统建筑材料基础上产生的新一代建筑材料,主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料和装饰装修材料。我国新型建材工业是伴随着改革开放的不断深入而发展起来的,从 1979—1998年是我国新型建材发展的重要历史时期。经过20年的发展,我国新型建材工业基本完成了从无到有、从小到大的发展过程,在全国范围内形成了一个新兴的行业,成为建材工业中重要产品门类和新的经济增长点。经济建设的迅速发展和人民生活水平的不断提高,给新型建材的发展提供了良好的机遇和广阔的市场。目前,全国新型建材企业星罗棋布,在市场需求的带动下,已经形成了全国范围的建材流通网;大部分国外产品我国已能生产,三星宾馆所需的新型建筑材料国内已能自给;不同档次、不同花色品种装饰装修材料的发展,为改善我国城乡人民居住条件、改变城市面貌提供了材料保证。我国已形成了新型建材科研、设计、教育、生产、施工、流通的专业队伍。但是,一种现代新型的建筑材料应该具备怎样的特性才能让人们感觉更舒适,才能适合时代的要求呢?只有充分考虑了以下这些因素才能让新型材料得到有效发展。一、具有时代价值一位日本学者在讲学时曾经说过,最好的建筑材料是土坯,他是在分析了各种现有建筑材料功能的优缺点之后,不无感慨地做出了这样的评论的。土坯是人类从筑巢而居时就开始利用普通的黏土做建筑材料,兼有保温、吸湿、透气等特性,更适合人体要求,人住在土坯房屋里比住在混凝土房屋里或者砖房里舒适得多,所以这位日本学者的话具有一定的道理。但是,虽然土坯具有这样的优点,可还是遭到了人们的抛弃。因为现代建筑已经不能仅仅满足居住的功能了,现代建筑是人类技术进步的集合体。除了保温、吸湿、透气这些功能要求之外,还有高强、轻质、防水、防火、防腐、采光、吸音、装饰性以及利于快速装配化施工等等其他重要要求向建筑材料提出来。因此,现代新型建筑材料首先就必须具备时代价值,必须适合现代建筑的要求以及现代人类的审美。现代建筑材料以不同方式进行组合、复合后可以达到比土坯更好的性能,更加适用于现代化建筑的要求!玻璃作为一种建筑材料就因为其适合时代的要求而普遍存在了。纵观历史,建筑物的形式和内容都是在不断改变着的过去。“我国的建筑材料工业,长期以来处于品种单调、技术落后的状态。其标志就是小块实心黏土烧结砖在我国各类墙体材料中仍然占居近95%的高比例。我国是个人口众多的,可耕地面积相对较少的国家,保护耕地关系到子孙后代。我国推出了建筑材料改革系统工程,主要目标之一就是如何尽量限制小块实心黏土砖的发展,加速采用及开发新型建筑材料并改造建筑物的功能。”中国描写一座宏伟建筑的用词是青砖碧瓦、合抱大柱、雕梁画栋等等。在西方,石砌的古建筑表现出凝重高贵的风格。尽管今天每当人们看到这些建筑时仍不免衷心赞美,深深为当时建筑大师们付出的难以想象的繁重劳动而赞叹、敬佩。但是,事情仅此而已。今天没有人会再想去建造那样的房屋了,因为它只适合观赏,而不完全适合现代建筑。二、绿色、环保优良舒适的居住环境历来是人们孜孜以求的生活目标之一,丰富多彩的建材产品不仅使我们广厦万间的追求成为现实,更为人们从“居者有其屋”向“居者优其屋”的转变提供了坚实的物质基础。然而,享受现代物质文明的同时,我们却不得不面临着一个严峻的事实:资源短缺,能源耗竭,环境恶化等问题正日益威胁着人类自身的生存和发展。而建筑材料作为能耗高,资源消耗大,污染严重的工业产业,在改善人居住环境的同时,对人类的环境污染负有不可推卸的责任。因而,如何减轻建筑材料的环境负荷,实现建筑材料的生态化,成为21世纪建材工业可持续发展的重要课题。绿色建筑材料是指对人体及周边环境无害的健康型、环保型、安全型的建筑材料。与传统建筑材料相比绿色建材主要有以下特点:(1)生产原料尽可能少利用天然材料,尤其是不可再生材料。(2)低能耗的生产工艺和无污染的生产技术。(3)建筑产品生产过程不得添加使用甲醛、卤化物、芳香烃等,不得使用含汞及其化合物、镍、铬及其化合物的颜料和添加剂。在日益发达的物质社会里,新型建筑材料的生态化考虑显得尤其重要。建筑材料所造成的环境污染建筑材料从原料采掘到生产使用直至废弃的全生命周期中造成大量的环境污染,在我国,每生产1t普通硅酸盐水泥熟料要排放1tCO��2�,0.74kgSO��2�向大气中排放130kg粉尘,建筑材料在生产和使用过程中还会产生噪声污染、水污染、玻璃幕墙的光污染、矿渣岩石的放射性污染、化学建材的化学污染、建筑物拆除后的建筑垃圾等多种环境问题。建筑材料与环境的协调性当然建筑材料与环境之间也有着某种程度的协调性。许多建筑材料本身就具有一定的环保性。例如抗菌建材、空气净化建材等。建筑材料也是消纳废弃物的大户,大部分固体废弃物都可用于建筑材料的生产中。例如粉煤灰、矿渣可作为水泥和混凝土的掺和料,煤矸石已普遍用于制作烧结砖,甚至于一些有毒可燃废弃物及垃圾可作为燃料用于煅烧。随利用建筑材料实现固体废弃物的再生资源化将成为环境保护的重要途径之一。随着科学技术的发展、社会的进步,人类越来越追求舒适、美好的生活环境,各种社会基础设施的建设规模日趋庞大,建筑材料越来越显示出其重要地位。新型建筑材料发展也有了广阔的天空,只有掌握新型建筑材料的特点,才能有的放矢的研究、生产。参考文献:[1]郑迎朝,李富.新型建筑材料的商业发展前景.中国科技信息,2008,4.[2]叶萌.未来建筑材料展望.中华建设,2007,4.[3]丁大钧.砌体结构[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.[4]魏鸿汉.建筑材料[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.[5]唐岱新.砌体建筑的发展和应用[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2001.[6]涂逢祥.建筑节能大发展[J].砖瓦,2003,(12).

新型半导体材料的研究和突破,常常导致新的技术革命和新兴产业的发展。以氮化镓为代表的第三代半导体材料,是继第一代半导体材料(以硅基半导体为代表)和第二代半导体材料(以砷化镓和磷化铟为代表)之后,在近10年发展起来的新型宽带半导体材料。 以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料,内、外量子效率高,具有高发光效率、高热导率、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性,是世界上目前最先进的半导体材料。它的研究开发,不仅会带来IT行业数字化存储技术的革命,也将彻底改变人类传统照明的历史。 氮化镓材料可制成高效蓝、绿光发光二极管LED和激光二极管LD(又称激光器),并可延伸到白光LED,用高效率蓝绿光发光二极管制作的超大屏幕全色显示,可用于室内室外各种场合的动态信息显示,使超大型、全平面、高清晰、无辐射、低功耗、真彩色大屏幕在显示领域占有更大的比重。高效率白光发光二极管作为新型高效节能固体光源,使用寿命超过10万小时,可比白炽灯节电5-10倍,达到了节约资源、减少环境污染的双重目的。蓝光半导体激光器用于制作下一代DVD,可比现在的CD光盘提高存储密度20倍以上。另一方面,氮化镓材料宽带隙的特点也保证了它在高温、大功率以及紫外光探测器等半导体器件方面的应用前景,它具有高可靠性、高效率、快速响应、长寿命、全固体化、体积小等优点,在宇宙飞船、火箭羽烟探测、大气探测、火灾等领域内也将发挥重大作用。

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半导体材料的研究论文

物理学作为研究其他自然科学不可缺少的基础,其长期发展形成的科学研究 方法 已广泛应用到各学科当中。下面是我为大家整理的物理学博士论文,供大家参考。

《 物理学在科技创新中的效用 》

摘要:论述了X射线的发现,不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明,使微电子产业称雄20世纪,并促进信息技术的高速发展,物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出,使原子能逐步取代石化能源,给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明,使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明,将点亮整个21世纪.事实告诉我们,是物理学推动科技创新,由此得出结论:物理学是科技创新的源泉.昭示人们,高校作为培养人才的场所,理工科要重视大学物理课程.

关键词:X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理

1引言

物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3],其内容广博、精深,研究方法多样、巧妙,被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现:其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成,同时,其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此,大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照 教育 部颁发的相关文件要求[4-5],大学物理课程最低学时数为126学时,其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时,其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示,众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子,大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时,如今,大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时,远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学,有的要求只讲热学,有的则要求只讲电磁学,…面对这种情况,大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程 报告 论坛》上获悉,这不是个别学校的做法,在全国具有普遍性.殊不知,力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系,相互联系,缺一不可.这种以消减教学内容为代价,解决课时不足的做法,就如同削足适履,是对教育规律不尊重,是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课,只论及物理学是科技创新的源泉这一命题,以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.

2物理学是科技创新的源泉

且不说力学和热力学的发展,以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命,欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展,以电动机为标志引发了第二次工业革命,欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国,使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用,从而得出结论:物理学是科技创新的源泉.1895年,威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线,这种射线在电场、磁场中不发生偏转,穿透能力很强,由于当时不知道它是什么,故取名X射线.直到1912年,劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅,确定它是一种光波,波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖,他发现的X射线开创了医学影像技术,利用X光机探测骨骼的病变,胸腔X光片诊断肺部病变,腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像,CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像,它可以清楚地展示被检测部位的内部结构,可以准确确定病变位置.当今,各医院都设置放射科,X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年,威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6,P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数,α为入射光与晶面夹角,λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构,创立了X射线晶体结构分析这一学科,布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今,X射线衍射仪不仅在物理学研究,而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用,所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪,它是研究物质结构的必备仪器.1907年,威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子,电子质量me=9.11×10-31kg,电子荷电e=-1.602×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年,美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时,发现Ge晶体具有放大作用,发明了晶体三极管,很快取代电子管,随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年,美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年,英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,制成世界上第一个微处理器.80年代末,芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活,微电子技术称雄20世纪,进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看,发现电子厂比比皆是,这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性,还具有荷磁性.

1925年,乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说,每个电子都具有自旋角动量S轧,它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值,Sz=±h2;电子具有荷磁性,每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪,直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中,材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变,其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合,不加磁场时电阻率大,当外加磁场时,相邻铁磁层的磁矩方向排列一致,对电子的散射弱,电阻率小.利用磁性控制电子的输运,提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR),磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率,ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注,1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理,研制出“新型读出磁头”,此前的磁头是用锰铁磁体,磁电阻MR只有1%-2%,而新型读出磁头的MR约50%,将磁盘记录密度提高了17倍,有利于器件小型化,利用新型读出磁头的MR才出现 笔记本 电脑、MP3等,GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年,Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%,称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR),钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻,在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景,引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而,CMR效应还没有得到实际应用,原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场,问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年,爱因斯坦提出[13]:“就一个粒子来说,如果由于自身内部的过程使它的能量减小了,它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小,△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径:“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论,不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论,1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争,1945年8月6日和9日,美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹,迫使日本接受《波茨坦公告》,于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用,1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年,美国有104座核电站,核电站发电量占本国发电总量的20%,法国有59台机组,占80%;日本有55座核电站,占30%.截至2015年4月,我国运行的核电站有23座,在建核电站有26座,产能为21.4千兆瓦,核电站发电量占我国发电总量不足3%,所以我国提出大力发展核电,制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用,一方面减少了化石能源的消耗,从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放,另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量,受控核聚变正在研究中,若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时,能源危机彻底解除.

20世纪最杰出的成果是计算机,物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来,经历了第一至第五代,计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步,依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料,随着物理学的进步,磁性材料的性能越来越高,计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉,中科院强磁场中心、中科院物理所等,正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构,将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小,ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管,量子力学指导着研究电子器件大小的极限,光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.

1916年,爱因斯坦提出光受激辐射原理,时隔44年,哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好,相干性好,方向性好和亮度高等特点,在医疗、农业、通讯、金属微加工,军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述,只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等,激光加工技术具有突出特点:不接触加工工件,对工件无污染;光点小,能量集中;激光束容易聚焦、导向,便于自动化控制;安全可靠,不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小,割缝一般在0.1-0.2mm;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年,仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币,其中激光加工设备销售额达215亿人民币.

2014年,诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家,是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED),帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于,在三基色红、绿、蓝中,红光LED和绿光LED早已发明,但制造蓝光LED长期以来是个难题,他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED,这样三基色LED全被找到了,制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低,耗能不到普通灯泡的1/20,全世界发的电40%用于照明,若把普通灯泡都换成LED灯,全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov),因发明石墨烯材料,获得诺贝尔物理学奖.目前,集成电路晶体管普遍采用硅材料制造,当硅材料尺寸小于10纳米时,用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好.因此,石墨烯被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业革命[14].2012年,法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德(DavidJ.win-land),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”.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[16].

2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年,我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作,提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系,薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,电子自旋向上的在一个跑道上,自旋向下的在另一个跑道上,犹如在高速公路上,它们在各自的跑道上“一往无前”地前进,不产生电子相互碰撞,不会产生热能损耗.通过密度集成,将来计算机的体积也将大大缩小,千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此,这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明,都会开辟一块新天地,带来产业革命,推动社会进步,创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史,可以看出物理学是科技创新的源泉.

3结语

论述了X射线,电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用,自然得出结论,物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看,美国的著名大学非常注重大学物理,加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540,英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨,以他们的数学与应用数学为例,大一开设:力学与热学80学时,大学物理—基础实验54学时;大二开设:电磁学80学时,光学与原子物理80学时,大学物理—综合实验54学时;大三开设:理论力学60学时,大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天,高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.

参考文献:

〔1〕祝之光.物理学[M].北京:高等教育出版社,2012.1-10.

〔2〕马文蔚,周雨青.物理学教程[M].北京:高等教育出版社,2006.I-V1.

〔3〕倪致祥,朱永忠,袁广宇,黄时中,大学物理学[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2005.前言.

〔4〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(5)

〔5〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(4):1-3.

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〔7〕张怪慈.量子力学简明教授[M].北京:人民教育出版社,1979.182-183.

〔8〕孙阳(导师:张裕恒).钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性[D].中国科学技术大学,2001.10-11.

《 应用物理学专业光伏技术培养方案研究 》

一、开设半导体材料及光伏技术方向的必要性

由于我校已经有材料与化学工程学院,开设了高分子、化工类材料、金属材料等专业,应用物理、物理学专业的方向就只有往半导体材料及光伏技术方向靠,而半导体材料及光伏技术与物理联系十分紧密。因此,我们物理系开设半导体材料及光伏技术有得天独厚的优势。首先,半导体材料的形成原理、制备、检测手段都与物理有关;其次,光伏技术中的光伏现象本身就是一种物理现象,所以只有懂物理的人,才能将物理知识与这些材料的产生、运行机制完美地联系起来,进而有利于新材料以及新的太阳能电池的研发。从半导体材料与光伏产业的产业链条来看,硅原料的生产、硅棒和硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏发电系统的运行等,这些过程都包含物理现象和知识。如果从事这个职业的人懂得这些现象,就能够清晰地把握这些知识,将对行业的发展起到很大的推动作用。综上所述,不仅可以在我校的应用物理学专业开设半导体材料及光伏技术方向,而且应该把它发展为我校应用物理专业的特色方向。

二、专业培养方案的改革与实施

(一)应用物理学专业培养方案改革过程

我校从2004年开始招收应用物理学专业学生,当时只是粗略地分为光电子方向和传感器方向,而课程的设置大都和一般高校应用物理学专业的设置一样,只是增设了一些光电子、传感器以及控制方面的课程,完全没有自己的特色。随着对学科的深入研究,周边高校的互访调研以及自贡和乐山相继成为国家级新材料基地,我们逐步意识到半导体材料及光伏技术应该是一个应用物理学专业的可持续发展的方向。结合我校的实际情况,我们从2008年开始修订专业培养方案,用半导体材料及光伏技术方向取代传感器方向,成为应用物理学专业方向之一。在此基础上不断修改,逐步形成了我校现有的应用物理专业的培养方案。我们的培养目标:学生具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专业知识;并得到相关领域应用研究和技术开发的初步训练;具备较强的知识更新能力和较广泛的科学技术适应能力,使其成为具有能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事应用研究、教学、新技术开发及管理工作的能力,具有时代精神及实践能力、创新意识和适应能力的高素质复合型应用人才。为了实现这一培养目标,我们在通识教育平台、学科基础教育平台、专业教育平台都分别设有这方面的课程,另外还在实践教育平台也逐步安排这方面的课程。

(二)专业培养方案的实施

为了实施新的培养方案,我们从几个方面来入手。首先,在师资队伍建设上。一方面,我们引入学过材料或凝聚态物理的博士,他们在半导体材料及光伏技术方面都有自己独到的见解;另一方面,从已有的教师队伍中选出部分教师去高校或相关的工厂、公司进行短期的进修培训,使大家对半导体材料及光伏技术有较深的认识,为这方面的教学打下基础。其次,在教学改革方面。一方面,在课程设置上,我们准备把物理类的课程进行重新整合,将关系紧密的课程合成一门。另一方面,我们将应用物理学专业的两个方向有机地结合起来,在光电子技术方向的专业课程设置中,我们有意识地开设了一些课程,让半导体材料及光伏技术方向的学生能够去选修这些课程,让他们能够对光伏产业的生产、检测、装备有更全面的认识。最后,在实践方面。依据学校资源共享的原则,在材料与化学工程学院开设材料科学实验和材料专业实验课程,使学生对材料的生产、检测手段有比较全面的认识,并开设材料科学课程设计,让学生能够把理论知识与实践联系起来,为以后在工作岗位上更好地工作打下坚实的基础。

三、 总结

半导体材料及光伏行业是我国大力发展的新兴行业,受到国家和各省市的大力扶持,符合国家节能环保的主旋律,发展前景十分看好。由于我们国家缺乏这方面的高端人才和行业指挥人,在这个行业还没有话语权。我们的产品大都是初级产品或者是行业的上游产品,没有进行深加工。目前行业正处在发展的困难时期,但也正好为行业的后续发展提供调整。只要我们能够提高技术水平和产品质量,并积极拓展国内市场,这个行业一定会有美好的前景。要提高技术水平和产品质量,就需要有这方面的技术人才,而高校作为人才培养的主要基地,有责任肩负起这个重任。由于相关人才培养还没有形成系统模式,这就更需要高校和企业紧密联系,共同努力,为半导体材料及光伏产业的人才培养探索出一条可持续发展的光明大道,也为我国的新能源产业发展做出自己的贡献。

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半导体物理学的迅速发展及随之而来的晶体管的发明,使科学家们早在50年代就设想发明半导体激光器,60年代早期,很多小组竞相进行这方面的研究。在理论分析方面,以莫斯科列别捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最为杰出。在1962年7月召开的固体器件研究国际会议上,美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯(Keyes)和奎斯特(Quist)报告了砷化镓材料的光发射现象,这引起通用电气研究实验室工程师哈尔(Hall)的极大兴趣,在会后回家的火车上他写下了有关数据。回到家后,哈尔立即制定了研制半导体激光器的计划,并与其他研究人员一道,经数周奋斗,他们的计划获得成功。像晶体二极管一样,半导体激光器也以材料的p-n结特性为敞弗搬煌植号邦铜鲍扩基础,且外观亦与前者类似,因此,半导体激光器常被称为二极管激光器或激光二极管。早期的激光二极管有很多实际限制,例如,只能在77K低温下以微秒脉冲工作,过了8年多时间,才由贝尔实验室和列宁格勒(现在的圣彼得堡)约飞(Ioffe)物理研究所制造出能在室温下工作的连续器件。而足够可靠的半导体激光器则直到70年代中期才出现。半导体激光器体积非常小,最小的只有米粒那样大。工作波长依赖于激光材料,一般为0.6~1.55微米,由于多种应用的需要,更短波长的器件在发展中。据报导,以Ⅱ~Ⅳ价元素的化合物,如ZnSe为工作物质的激光器,低温下已得到0.46微米的输出,而波长0.50~0.51微米的室温连续器件输出功率已达10毫瓦以上。但迄今尚未实现商品化。光纤通信是半导体激光可预见的最重要的应用领域,一方面是世界范围的远距离海底光纤通信,另一方面则是各种地区网。后者包括高速计算机网、航空电子系统、卫生通讯网、高清晰度闭路电视网等。但就目前而言,激光唱机是这类器件的最大市场。其他应用包括高速打印、自由空间光通信、固体激光泵浦源、激光指示,及各种医疗应用等。晶体管利用一种称为半导体的材料的特殊性能。电流由运动的电子承载。普通的金属,如铜是电的好导体,因为它们的电子没有紧密的和原子核相连,很容易被一个正电荷吸引。其它的物体,例如橡胶,是绝缘体 --电的不良导体--因为它们的电子不能自由运动。半导体,正如它们的名字暗示的那样,处于两者之间,它们通常情况下象绝缘体,但是在某种条件下会导电。

半导体物理调研论文

黄昆(1919.9.2-2005.7.6)固体物理、半导体物理学家。浙江嘉兴人,生于北京。1941年毕业于燕京大学。1948年获英国布里斯托黄昆尔大学博士学位。1955年选聘为中国科学院院士(学部委员)。1980年当选为瑞典皇家科学院外籍院士。1985年当选为第三世界科学院院士。中国科学院半导体研究所研究员、名誉所长。是国际著名的中国物理学家、教育家、中国固体物理学先驱、中国半导体技术奠基人。 主要从事固体物理理论、半导体物理学等方面的研究并取得多项国际水平的成果,是中国半导体物理学研究的开创者之一。 50 年代与合作者首先提出多声子的辐射和无辐射跃迁的量子理论即“黄-佩卡尔理论”;首先提出晶体中声子与电磁波的耦合振动模式及有关的基本方程(被誉为黄方程)。40年代首次提出固体中杂质缺陷导致 X光漫散射的理论(被誉为黄散射)。证明了无辐射跃迁绝热近似和静态耦合理论的等价性,澄清了这方面的一些根本性问题。获2001年度国家最高科学技术奖。[编辑本段]人物介绍 黄昆(1919年9月2日-2005年7月6日)。 国际著名的中国物理学家、教育家、中国固体物理学先驱、中国半导体技术奠基人。 黄昆1919年9月出生于北京,1941年毕业于燕京大学,1944年毕业于西南联合大学的北京大学理科研究所,获硕士学位,1947年在英国布里斯托大学获得博士学位。 黄昆获得博士学位后曾在英国爱丁堡大学物理系、利物浦大学理论物理系从事研究工作。 1951年,黄昆回到北京大学任物理系教授,1977年后任中国科学院半导体研究所所长直到退休。 黄昆早年在爱丁堡大学与著名物理学家、诺贝尔奖得主玻恩教授一起从事研究工作,合著了在固体物理学界享有声誉的《晶格动力学》一书。1956年,黄昆在北京大学物理系任教授期间,参与创建了中国第一个半导体物理专业,为中国信息产业培养了第一批人材。在北京大学任教期间,黄昆还主持本科生教学体系的创建工作,并著有《固体物理学》教材,享有盛誉。 1977年后,在邓小平的过问下,黄昆出任中国科学院半导体研究所所长。2001年,黄昆与其北大校友王选一同获得了该年度国家最高科学技术奖。 2005年7月6日,16时18分,黄昆在北京逝世,享年86岁。 黄昆的主要荣誉包括1955年中国科学院第一批学部委员(今中国科学院院士)、2001年国家最高科学技术奖、瑞典皇家科学院外籍院士、第三世界科学院院士、全国“五一”劳动奖章获得者和1995年度何梁何利基金科学与技术成就奖获得者。黄昆还是中国人民政治协商会议全国委员会第五、六、七、八届常务委员。黄昆是中国共产党党员、九三学社社员。[编辑本段]黄昆的一生 黄昆的一生和诺贝尔奖大师紧密相连,从英国布里斯托大学到爱丁堡大学,再到利物浦大学,从诺贝尔奖获得者莫特教授到玻恩教授,黄昆的第一个“黄金时代”到来了。物理学大师玻恩是量子力学的创始人,也是晶体原子运动系统理论的开创者,早在第二次世界大战期间,玻恩就打算从量子学青年黄昆最一般原理出发,写一部关于晶格动力学的专著,但战后因忙于他事且年事已高,此事一度搁置。1947年5月中旬,黄昆来到了爱丁堡大学玻恩教授处短期工作,工作中玻恩发现黄昆熟悉这门学科,且有深邃见解,便将完成用量子力学阐述晶格动力学理论的《晶格动力学》专著的重任交给了黄昆,同时交给他的还有玻恩的一些残缺不全的旧手稿…… 黄昆从1948年开始,在4年时间内不仅以严谨的论述和非常清晰的物理图像对这个固体物理学中的最基本领域进行了系统的总结,而且还以一系列创造性的工作发展和完善了这个领域。“有一段时间,我同玻恩教授还发生了争论……”谁也没想到,黄昆当初写进的内容在1960年激光发现以后,一一被实验证实。由此,奠定了他在固体物理学领域的权威地位。玻恩这位诺贝尔奖获得者也伸出了大拇指,他在给爱因斯坦的信中说:“书稿内容现在已经完全超越了我的理论……”[编辑本段]黄昆被选为2002年度感动中国十大人物 颁奖辞:他一生都在科学的世界里探求真谛,一生都在默默地传递着知识的薪火,面对名利的起落,他处之淡然。他不仅以自己严谨和勤奋的科学态度在科学的领域里为人类的进步做出卓越的贡献,更以淡泊名利和率真的人生态度诠释了一个科学家的人格本质。[编辑本段]从蒙养园到燕京大学 黄昆于1919年9月2日诞生在北京,祖藉为浙江嘉兴。父亲当时是中国银行高级职员。母亲贺延祉,籍贯湖南,毕业于北京女子师范大学,也在银行工作。黄昆是家中最小的孩子,他的大姐名黄宣,大哥黄燕,二哥黄宛(我国著名心脏内科专家),姐弟四人年龄依次相差一岁,手足情深而又互相影响。他们的名字都取自于北京的地名,黄昆的“昆”来自于“昆明湖”,黄宛的“宛”来自于“宛平城”,黄燕的“燕”来自于“燕山”,黄宣的“宣”来自于“宣武”。家庭较高的文化素养和毫无拘束的气氛,特别母亲为人严肃认真,对黄昆少年时期成长影响很大。 一般而言,许多著名科学家在少年,甚至童年就显示出其天赋。然而,黄昆却自认为他属于智力发育滞后的类型。在谈及现在中小学生的负担太重问题时,黄昆以切身经历为例,认为,小学学习不必要求太高,但中学打的基础却会影响一个人的一辈子。 黄昆先后在北京蒙养园、北京师大附小、上海光华小学(在静安寺附近一条弄堂里,黄昆在那里呆了一年多)上学。他回忆自己小学阶段,除去很早就识字,在小学时期常读小说和学会加减乘除之外,似乎没有学更多的知识。他还记得,他小学期间最出色的一次表现,是在三年级北京史地课考试得第5名。他带回给母亲的奖品,是一份北京城的油印讲义。为此,他始终为能熟练说出北京城所有内外城门名而感到自豪。[编辑本段]中学打基础 关于中学打基础影响一辈子,黄昆有正反两方面的经历。 黄昆在上海光华小学五年级没读完,随家搬迁回到了北京。黄昆的伯父黄子通当时在燕京大学哲学系任教授,黄昆暂住在伯父家中,并插班就读于燕京大学附中初中。他在这里只学习了半年,就转学到通县潞河中学。但是,这短短的半年,对黄昆以后的发展却有长远的影响。黄昆的伯父偶然看见黄昆课后很空闲,就询问他原因。黄昆回答说,老师交待的数学作业都已完成。他伯父说,那怎么行,数学课本上的题全都要作。自此,黄昆就这样做了。从此他的数学课一直学得很好,并发生了浓厚兴趣。转入到潞河中学后,这习惯不仅仍延续下来,并带动了其它学科的学习。黄昆后来回顾,这一偶然情况有深远影响。由于他下课就忙于自己作题,很少去看书上的例题,反而使他没有训练出“照猫画虎”的习惯。[编辑本段]治学要点 黄昆治学一个重要特点,“从第一原理出发”,其习惯也许就是在中学开始培养的。 潞河中学前身可以追溯到1867年由美国一个牧师创办的通州男塾。1889年,它演黄昆文集变成包括小学、中学、大学和神学院的潞河书院。以后又先后更名为协和书院,华北协和大学。1918年,华北协和大学与汇文大学合并组成燕京大学,而协和大学附设中学部仍保留在通州原址,叫潞河中学。潞河中学虽然是教会学校,但1927年以后,由华人任校长,取消“圣经”必修课。潞河中学的校训为“人格教育”。黄昆是学习上的优等生,除语文课外,他的高中三年学习总成绩始终保持在全年级之首。黄昆兄弟三人都就读于潞河中学。他的大哥因为休学两年,与他同班,数学成绩只有30来分,在黄昆带动下,黄燕的数学成绩也很快就超过了及格线。潞河中学每个礼拜都有全校大会,黄氏三兄弟穿自己家做的布鞋,被校长在全校大会上表扬。 黄昆自己认为,他中学时代反面教训是,中学语文课没有学好。就像大多数中学男生一样,对于老师出的作文题,黄昆觉得,不是一句话就解答了,就是无话好说。后来黄昆回顾自己生涯,认为其后果影响了自己一辈子。例如,1936年黄昆从潞河中学毕业,拟学工科。他报考过清华大学和北洋工学院,但都未被录取,原因就是语文成绩太差的缘故。黄昆在生平自述中写道: “我于1944年参加了当时‘庚子赔款’留美和留英两项考试。留美考试未录取,后来通过别人查分数才知道我的语文考试只得了24分。在留英考试中,我的作文只写了三行就再写不下去了,只好就此交卷。后来得知,我居然被录取。这曾使我大吃一惊。以后有机会看到所有考生的评分,这才知道这位中文考官显然眼界很高,而打分又很讲分寸,很多考生的中文成绩都是40分,再没有比这更低的分数,我当时是其中之一。以后虽然没有再考语文,但是语文这个关远没有过去。顺便可以提到,我的语文基础没有打好,多少年来,在各个时期,各种场合都给我带来不小的牵累(从早年的考试到以后的写作,以至讲话发言)。近年来,不少场合要你讲点话或是让你题词,我只能极力推辞,而主持人则很难谅解。这总使我想起中学语文老师出了题我觉得无话可说的窘况。” 1937年,黄昆通过潞河中学向燕京大学的保送考试,进入燕京大学,并根据自己的优势和兴趣,选定物理为学习专业。[编辑本段]群英荟萃 抗日战争爆发后,中国的三所著名大学:清华、北大、南开迁至云南昆明,1938年春组成国立西南联合大学。在中国人民抗战最艰难困苦的年代,培养出杨振宁、李政道、黄昆、张守廉、李荫远、黄授书、邓稼先、朱光亚等一大批杰出人材。开出中国教育史上最绚丽的一朵奇葩。 西南联大物理系规模虽然不算大,但是人材济济,中国物理学界许多学术造诣很深的知名教授都在这里执教。当时“清华有叶企荪、吴有训、周培源、赵忠尧、王竹溪、霍秉权;北大有饶毓泰、朱物华、吴大猷、郑华炽、马仕俊;南开有张文裕,还有许贞阳。西南联大的数学师资也为当时国内一时之选。 清华有杨武之、郑洞荪、陈省身、华罗庚、许宝马录;北大有江泽涵;南开有姜立夫。在西南联大,物理系每年级只有一班,约三四十人。生活条件十分艰苦,都住在学校泥墙草顶的宿舍里。 1941年秋,黄昆在获得燕京大学学士学位后,经葛庭燧先生介绍,来到西南联大任助教。从北京到昆明,黄昆路经青岛、上海、香港、桂林、贵州,路上整整花了2个多月。系主任饶毓泰先生在第一次接见黄昆时对他说,这里人很多,根本不需要助教。你在这儿就是钻研学问作研究。事实也确是如此。 黄昆的教学任务只是每周带一次普通物理实验。吴大猷让他半做研究生,半做助教,这样他可以得到一些收入。 由于张守廉的缘故,黄昆很快地结识了和张同班的杨振宁。他们三人学习思考风格迥异,但都是绝顶聪明的人。他们一起上吴大猷和其他先生的课,通过课后讨论,他们彼此加深了人品学问的了解。[编辑本段]师从莫特 1944年黄昆、杨振宁、张守廉西南联大研究生毕业。黄昆被“庚子赔款”留英公费生录取。“庚子赔款”留英公费生是在1930年设立的,比庚款留美公费生晚得多。第八届“庚子赔款”留英公费生,物理学共有两个名额,洪朝生考取了另一名额。洪朝生同时也考取清华第六届留美公费生无线电专业,他决定去美国留学,庚款留英的另一名额由梅镇岳递补。按庚款留英公费生规定,去英国什么学校,选哪位科学家做导师,都可以先由本人提出志愿,再取得接收方的同意。当时,有一位英国教授给联大捐赠了一大批在英国出版的科学书籍。黄昆对这批书很感兴趣,大多翻阅了一下。引起他特别注意的是一位名叫莫特的英国科学家。莫特写了三本书:《原子的碰撞理论》、《金属与合金的电子理论》、《离子晶体中的电子过程》。这三本专著覆盖了三个很不相同的领域,每一本专著的出版,都标志着一个学科方向的诞生。这使黄昆感到这位科学家的学识非常渊博。 另外,黄昆也被后两本书的丰富新颖内容所吸引,觉得莫特所研究的领域非常丰富多彩。基于这两方面原因,黄昆决定到布列斯托(B r is to l)大学做莫特教授的博士生,并被莫特接受。可以说,黄昆选做莫特教授的研究生,实际上也把自己将来的研究方向选定为固体物理学。黄昆能在学科发展早期进入这一大有作为的科学领域,应该说,这是一种难得的机遇。但是,机遇或大或小,一个人一生中都会碰到。没有准备,机遇将擦肩而过;有了充分准备,机遇就会被抓住。正是在燕京大学自学量子力学打下了扎实的基础,在西南联大有名师指点,优秀同学激励和良好学风这样的环境里,加上自己刻苦钻研,黄昆在固体物理发展的黄金年代,抓住机遇,做出重大贡献。 1945年8月,黄昆终于在布列斯托大学做了莫特的研究生,他也是第二次世界大战结束后莫特招收的第一个博士生。因无序系统的电子结构而荣获1977年诺贝尔物理奖的莫特,当时还是一位很年轻的教授,但已是国际上著名的固体物理学家。[编辑本段]凤凰涅磐 1977年,黄昆被调到科学院半导体研究所任所长。黄昆认为既然黄昆(右)身在研究所,自己就必须在科研第一线工作。在研究所不做研究,情理难容。但是,研究中断了近30年,这30年国内外科技发展日新月异,自己年龄已近60,研究怎样才能做得起来呢?黄昆想,科学家老了会掉队大概有两个原因,一是知识老化,特别是基础理论和方法跟不上发展;二是由于地位,容易脱离第一线的具体工作以致自己原来的老本也会逐步忘记。他分析自己的情况,认为,要把几十年基础理论的发展认真地补上,恐怕是做不到的。 但是,承认这个局限性,并不等于不能做研究。他拿定主意,要坚持自己动手做第一线的具体工作,要去做自己能做的事。 黄昆在国际物理界沉寂近30年后,又重新活跃起来。他开始了他研究生涯中第二个活跃时期:1980-1990年。正如国际著名固体物理学家,德国马克斯普朗克协会固体物理研究所前所长卡多纳(M.Cardona)描述黄昆,“他好比现代的凤凰涅磐,从灰烬中飞起又成为世界领头的固体物理学家”。[编辑本段]治学之道 黄昆研究教学60载,形成了自己鲜明的治学风格。黄昆先后师从吴大猷、莫特、波恩三位大师,其中莫特对他的影响最大。他有选择地吸取了三位大师的治学之道,在60载的研究教学中,形成了自己独特而鲜明的治学风格。[编辑本段]黄昆的名言 黄昆把自己的一生科学研究经历归结为:一是要学习知识,二是要创造知识。对做科学研究工作的人来讲,归根结底在于创造知识。而学习知识与创造知识,黄昆从自己的切身经历和观察别人的经验教训,归纳出两句名言: (1)“学习知识不是越多越好,越深越好,而是要服从于应用,要与自己驾驭知识的能力相匹配。” (2)“对于创造知识,就是要在科研工作中有所作为,真正做出点有价值的研究成果。为此,要做到三个‘善于’,即要善于发现和提出问题,尤其是要提出在科学上有意义的问题;要善于提出模型或方法去解决问题,因为只提出问题而不去解决问题,所提问题就失去实际意义;还要善于作出最重要、最有意义的结论。”这两句名言确实是黄昆的经验之谈,我们应当作座右铭而牢记。[编辑本段]老骥伏枥 黄昆在科学上的成就受到了国际学术界的高度评价,也得到祖国和人民的承认。1955年,年仅36岁的黄昆就当选为中国科学院学部委员,是当时所有委员中最年轻的一名。改革开放以来,黄昆当选为瑞典皇家科学院外藉院士(1980年)、第三世界科学院院士(1985年)、国际纯粹物理和应用物理协会(IUPAP)半导体委员会委员(1985-1988年)。黄昆除了担任中国物理学会理事长、科学院数理学部常委,还被选为中华人民共和国第三届全国人民代表大会代表(1964年),当选为中国人民政治协商会议第五届全国委员会常务委员会委员(1978年),以后分别连任第六届、第七届、第八届政协常委。他也曾获得中央国家机关优秀共产党员称号,全国“五一”劳动奖章,2001年,获中华人民共和国最高科学技术奖。[编辑本段]黄昆的贡献 黄昆,青年时代做出了卓越的贡献,中年时期献身于祖国教育事业,60岁后又重攀上世界科学高峰,如今桃李满天下,闻名海内外。可以说,除了诺贝尔奖,作为一个中国物理学家,黄昆几乎得到了所能得到的一切荣誉。但是,老骥伏枥,志在千里,烈士暮年,壮心未已。黄昆已年逾八旬时,身患帕金森病,仍每天上午去中国科学院半导体研究所上班,他仍在为祖国的科学技术发展而呕心沥血

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物理学毕业论文题目

1、物理学史与物理教学结合的理论与实践研究

2、二氧化碳深含水层隔离的二相渗流模拟与岩石物理学研究

3、二十世纪中国原子分子物理学的建立和发展

4、普通高中物理课程内容与大学物理课程内容的适切性研究

5、从现代物理学理论发展探讨孙思邈修道养生观

6、地震岩石物理学及其应用研究

7、碎屑岩地震岩石物理学特征研究

8、信息技术支持下的物理学与教的研究

9、物理学中对称现象的语境分析及其意义

10、本质直观视域下的量子引力学困境

11、复杂金融系统的相互作用结构与大波动动力学研究

12、大小细胞视觉通路在早期开角型青光眼和双眼竞争中作用的功能磁共振成像及视觉心理物理学研究

13、经济物理学中的金融数据分析:统计与建模

14、农村高中物理学困生的差异教学研究

15、基于PD控制的拟态物理学优化算法的研究

16、多目标拟态物理学优化算法解集分布性研究

17、利用物理学史 教育 资源优化中学物理教学的研究

18、中学生与物理学家共同体概念形成过程的对比研究

19、物理学专业师范生PCK研究

20、物理学史融入高中物理教学的实践研究

21、莱布尼茨物理学哲学思想研究

22、运用高中物理教材栏目开展物理学史教育的实践

23、新课程下 高一物理 学困生转化策略

24、运用高中物理“学案教学”提高学生问题意识的实践

25、基于书目记录的《中图法》物理学类目调整 方法

26、物理学专业师范生教学技能训练现状调查与对策研究

27、高中物理学困生成因及转化策略研究

28、从物理学家的研究方法看物理学的进展

29、高中物理学困生学习动机的实证调查与影响因素分析

30、食管癌调强放疗物理学参数对放射性肺炎的评估价值

31、近代物理学史在高中物理教学中的应用

32、提升物理学困生自主学习能力的教学策略研究

33、物理学史在高中物理教学中的应用研究

34、关于培养学生物理学科素养的教学实践研究

35、高一物理学困生学习效率低下成因及转化策略

36、校本课程《生活中的物理学原理 DIY 》的开发与实践

37、高中物理教学中物理学史教育现状调查与研究

38、高中物理学困生学业情绪现状及影响因素的调查研究

39、利用物理学史促进高中生理解科学本质的实践研究

40、物理学史融入中学课堂教学的实践研究

2021中学物理论文题目

1、 中学物理教材的重难点内容表达方式的研究

2、 关于中学物理学习中学生素质培养之设想

3、 中学物理学习中互动作用的深入研究

4、 通过力学教学实现中学物理到大学物理的良好过渡

5、 一类变分问题在中学物理课外教学中的尝试

6、 在中学物理知识结构化中锻造学生核心素养

7、 浅谈中学物理探究教学的策略

8、 物理模型在中学物理教学中的作用研究

9、 浅谈中学物理学习中创造性思维的障碍与对策

10、 中学物理知识在甜樱桃保鲜中的应用

11、 浅谈中学物理教学中的“骆驼教学法”

12、 中学物理良性学习习惯的现状调查及分析

13、 函数图像法在中学物理中的应用

14、 中学物理异课同构教研活动设计研究

15、 中学物理教学中缄默知识的应用研究

16、 中学物理教学对大学物理教学的影响——以安阳师范学院为例

17、 物理实验在中学物理教学中的地位和作用

18、 中学物理活动教学的设计研究

19、 中学物理课堂环境评价量表的实证检测

20、 中学物理教学中概念的教学策略研究

21、 几何画板在中学物理教学中的应用

22、 引导式 反思 :将HPS教育融入中学物理教学的方式

23、 中学物理实验课堂环境的测评研究——以北京地区为例

24、 我国中学物理教育研究的进展与趋势——基于中国知网的文献计量学研究

25、 国际科学教育坐标中的我国中学物理教育研究:基于文献计量学的国际比较研究

26、 中学物理实验技能的评价研究

27、 中学物理教学中激发学生学习动机的策略研究

28、 突破中学物理教学难点的策略

29、 探究中学物理课堂的实际案例中如何引入新的教学模式

30、 中学物理“微实验”创设的价值思考

31、 中学物理实验教学的新思考

32、 提高中学物理教师信息技术应用技能的策略

33、 高师本科物理专业中学物理教学能力培养目标体系的研究

34、 刍议中学物理教科书中的举例说明题

35、 中学物理教学的问题情境创设

36、 3D虚拟增强现实技术在中学物理教学中的应用研究

37、 以藏族 文化 生活为例,开发藏区中学物理课程实验资源

38、 贯通大中学物理综合能力培养的物理学术竞赛教学模式

39、 中学物理在教学内容上的改革思考

40、 我国中学物理“时间观”课程教学的现实与改进

41、 中学物理教学中演示实验的应用策略

42、 中学物理教学中学生动手能力的培养

43、 新课程背景下农村中学物理实验教学的探索

44、 浅谈提高中学物理低成本实验教学的有效性

45、 浅谈中学物理“生活化”教学的策略

物理教学论文题目

1、 高中物理教学中常见电学实验问题分析

2、 以生活化教学模式提高初中物理教学的有效性

3、 工科专业大学物理教学现状与改革方向研究

4、 大学物理教学中创新型人才的培养与实践

5、 教学新范式下大学物理教学的几点思考

6、 基于翻转课堂理念的独立学院大学物理教学模式研究

7、 基于CDIO理念的大学物理教学改革探索

8、 统计物理教学中引入Jarzynski等式的必要性

9、 物理教学融入工匠精神的思考与实践

10、 让“陶花”在物理教学实践中绽放——浅议过程性评价和物理教学实践

11、 高中物理教学中培养学生的思维

12、 “蜂窝视频元”在高中物理教学中的应用实践研究

13、 中学物理教学中缄默知识的应用研究

14、 提高大学物理教学质量的 措施 与对策

15、 高分子物理教学中关于链段概念的讲解

16、 以提高人才培养质量为目标,探索新形势下大学物理教学策略

17、 基于翻转式课堂模式的大学物理教学研究

18、 中学物理教学对大学物理教学的影响——以安阳师范学院为例

19、 高分子物理教学中“结晶”概念的讲解

20、 引导式反思:将HPS教育融入中学物理教学的方式

21、 高中物理教学核心素养:演示实验创新

22、 数形结合思想在高中数学与物理教学中的应用研究

23、 浅析信息技术在初中物理教学中的应用——以欧姆定律学习为例

24、 新工科背景下大学物理教学研究

25、 地方本科院校大学物理教学改革模式探究

26、 高师本科物理专业中学物理教学能力培养目标体系的研究

27、 高中物理教学使用 思维导图 的几个误区

28、 中学物理教学的问题情境创设

29、 3D虚拟增强现实技术在中学物理教学中的应用研究

30、 MATLAB的可视化在物理教学中的应用

31、 案例教学法在“半导体器件物理”教学中的尝试与反思

32、 新工科背景下“类像思维”在半导体物理教学中的应用

33、 核心素养下的高校半导体物理教学改革路径研究

34、 材料专业大学物理教学内容的改革与实践

35、 为提高大学物理教学的学术水平而努力

36、 材料学专业固体物理教学中的抽象与形象思维转化

37、 大学物理教学研究现状与展望——基于10年核心期刊论文分析

38、 高考3+3新模式下中学与大学物理教学的衔接性校本研究:热学部分

39、 浅析STS教育在职业学校物理教学中的有效渗透

40、 智慧教育理念在大学物理教学改革中的应用研究

41、 混合教学模式在固体物理教学中的应用

42、 物理学思维方法在大学物理教学中的应用

43、 多媒体在应用型本科院校大学物理教学中的应用

44、 在物理教学中渗透生涯教育的探索——由新高考选考物理遇冷说开去

45、 浅谈初中物理教学中“弱势学生”激励策略

46、 “物理教学论实验”课程的“课例化”教学模式研究

47、 提高大学物理教学效果的策略

48、 利用虚拟实验改进物理教学

49、 基于建筑学学生思维特点的实践性建筑物理教学初探

50、 核心素养视角下初中物理教学的方法

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