量子物理与现代科技.ppt

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1、——量子物理与现代科技从辉煌走向辉煌如果说量子物理的建立是20世纪科学史上最伟大而辉煌的而成就的话，那么，它在各个领域的运用则让它从辉煌走向辉煌，让我们今天的生活如此丰富多彩，下面，就让我们领略量子在现代科技中发挥的无可替代的作用！前言量子力学为近代科学技术的发展提供了理论基础纳米技术激光半导体一、纳米技术纳米技术与纳米材料纳米技术：在纳米尺度（1－100nm）上制造材料和器件的工艺。其实质就是在分子水平上一个原子、一个原子地制造具有崭新的分子组织的纳米结构的能力。纳米材料：由纳米级结构单元构成的任何类型的材料。2.纳米尺度的观测扫描探针显微术(ScanningProbeMi

2、croscopy)是利用探针尖端与表原子间的不同种类的局域相互作用来测量表面原子结构，获得原子级分辨图象。扫描隧道显微镜隧道效应理论在量子力学中，隧道效应是粒子波动性的直接结果。当一个粒子进入到一个势垒中，而势垒的势能比粒子的动能大时，根据量子力学原理，粒子越过壁垒而出现在势垒的另一边的几率不为零，而经典力学给出的几率则为零。扫描隧道显微镜工作原理电子从一极通过隧道效应穿过空间势垒到另一极，形成隧道电流。电流大小取决于针尖与表面间距及表面电子状态。扫描隧道显微镜要测量隧道电流变化，只能用于导体或半导体研究，并且得到的不是实际表面形貌。后来又发明了扫描探针显微镜（近场扫描光学显

3、微镜、热扫描显微镜、原子力显微镜），它们可在原子水平测量各种表面的形貌，研究表面弹性、塑性、硬度等。3.对纳米世界的操纵主要利用扫描探针显微镜和分子外延技术。移动原子用扫描探针显微镜还可操纵原子。IBM公司1990年第一次在一块镍晶体上用35个原子拼出了IBM3个字母，宽度在3个纳米内。美国正在研制一种纳米操纵器，使用类似游戏机摇杆来控制扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜：图中的“IBM”是由单个原子构成的二、激光1.激光与激光技术激光：激光是指窄幅频率的光辐射线，通过受激辐射放大和必要的反馈共振，产生准直、单色、相干的光束的过程。激光技术：是20世纪60年代初期发展起来的一门新兴

4、技术，它不仅引起了现代光学应用技术的巨大变革，还促进了物理学和其他有关科学的发展。产生原理简介：一个原子从高能级跃迁到低能级时，会放出一个光子，叫做自发放光。原子在高能级时受到一个光子的撞击，就会受激而放出另外一个相同的光子，变成两个光子，叫做受激放光。如果受激放光过程持续产生，则所发出的光子会越来越多。只要我们把高能级的原子数量控制在高于低能级的原子数量，那么受激放光过程就会持续产生，从而产生激光。2.激光产生原理美军使用激光器的实验可见光波长的红绿蓝激光(635nm,532nm,445nm)3.产生激光的物质——激光器目前激光器的工作物质有近千种，产生激光的波长从紫外线到

5、远红外线。按照它们的工作物质来分，可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和液体激光器等。按照激光的输出方式来分，可分为连续输出激光器和脉冲输出激光器。下面介绍几种激光器氦氖激光器这是研制成功的第一种气体激光器，也是最常用的一种，通常在可见光频段（6328Å）工作，功率一般约数毫瓦，连续发光。因为制造方便、较便宜、可靠，所以使用较多。由于单色性好，相干长度可达数十米以致数百米。红宝石激光器红宝石激光器的工作物质是红宝石棒。已经成为在医学、工业以及众多科研领域不可或缺的基本仪器设备。4.激光的应用激光应用很广泛，主要有光纤通信、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光切割、激光武器

6、、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器等等纤绿激光指示可见激光警告标下面就大家感兴趣的激光在军事上的应用——激光武器做一个简介激光武器——现今及未来战场上的新宠儿激光武器(LaserWeapon)是一种利用沿一定方向发射的激光束攻击目标的定向能武器，具有快速、灵活、精确和抗电磁干扰等优异性能，在光电对抗、防空和战略防御中可发挥独特作用。和传统武器相比，激光武器具有独特的优势。一是快速：激光传播速度高达每秒30万公里。二是选择性好：激光本身不会爆炸，可以打击靠近友方的目标。三是反应活：只需转动一面镜子，便可以大幅改变发射方向，比其他任何武器都易于操纵。

7、四是可以连续发射：一个激光器可以在短时间内击毁多个目标，做到以寡敌众。五是价格低廉：虽然激光器本身价格不菲，但每次发射的成本却只需几千美圆，相对于那些高价值的打击目标来说十分廉价。正是基于这些优势，所以说激光武器必将成为现今和未来战场上的新宠儿激光武器在战上场将大展身手三、半导体1.半导体概念半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密