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学位论文量子退相干

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学位论文量子退相干

是这样的,就像你不去思考这个问题的时候,它只能以不扯淡和扯蛋的叠加态存在,你一开始思考,他立刻塌缩成扯蛋的状态。

退相干,通俗的称谓是“波函数坍缩效应”,是量子力学的基本数学特性之一。指的是原本连续分布的波函数概率幅,在经历“观测”之后的瞬间退变为离散分布于某一特定点的δ函数(狄拉克δ函数,在特定的一个点值为无穷,其余所有点值为0,整个函数图形总面积定义为1)的现象。 夸张地说,退相干效应指的是“当没有人看月亮时,月亮只以一定概率挂在天上;而当有人看了一眼后,月亮原来不确定的存在性就在人看的一瞬间突变为现实。以上是百度百科内容 下面给出我的理解其实就是关于量子纠缠现象的一种,这并不是扯淡,是量子力学的一种现象,存在于微观世界中,这是量子力学术语,退意思即是消弭,这是有过程的,其实就是强度在减弱的一个过程,相,表达的意思是属性相关,不可独立,干,意思是干涉,相互牵连。目前我们已知的现象是有量子纠缠,但是无支持的相关确切理论。我们都知道适用于微观世界的量子力学无法统一到经典力学中,这是因为我们大家一直认为,微观世界的量子力学现象无法影响宏观世界的物质。或许在不久的将来,我们会改变这一观点。量子叠加态的维持受到周围环境噪声的严重影响,不堪一击。目前有相关实验正在解决这一问题,就是利用动力学解耦手段,来消除经典噪声,如果这种实验能够在严肃的环境下实验成功的话,我们可以任意控制退相干时间。一旦达到这种技术要求后,量子计算机的出现将不再是一个横亘在科学家面前的一个难题。

物之理R:@本老拳 重新简述一下量子退相干的内容,另外你打这些比喻之后要晓喻一下强相互作用力为什么是短程力以及夸克禁闭机制。在量子力学里,开放量子系统的量子相干性会因为与外在环境发生量子纠缠而随着时间逐渐丧失,这效应称为量子退相干。这里面还有一个关键就量子纠缠的定义:量子纠缠是指量子态的一种性质。它是量子力学叠加原理的后果。量子纠缠是粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象。即使相距遥远距离,一个粒子的行为将会影响另一个的状态 。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。不受距离的影响为重点。曾经有这样的假说,说我们的可见宇宙可能是在一个巨大黑洞里面,局部物理定律在这个大系统里并不完全成立,所以才有很多我们局限外无法理解的机制存在。 本老拳:关于量子纠缠,我直到今天仍然百度不出一个形象。比如他为什么说量子纠缠不说粒子纠缠?又比如纠缠以后分开,分开的是什么,测其中量子的什么态,怎么测法(比如自旋怎么测),能不能说得具体一些?没有具体的形象,我不知道如何用脱皮论去解释。 物之理R:@本老拳 简单的说就是利用不同位置的粒子对的自旋变化来观察量子纠缠效应。自旋的测法自然是电磁波成像法,类似下面这张图。 图: 本老拳:@物之理-Rowley 这图片该怎么解读啊?两个腰子啥意思? 物之理R:不同自旋态成像,也即一个变换状态,另一个跟着变。 本老拳:按我理解:波函数,仅仅是个无量子集的运动的统计描述数学,这事根本和距离无关。 我又只得举例说。好比,这波函数涉及的无量子数有一万个(纯举例),分开后,AB地各有一部分数量的无量子。那么,你测到A地有3000,那么立马知道B地有7000,合计一万。这事,和光速和距离有啥关系呢? 物之理R:@本老拳 不能这样理解,用数量机械去套,数量与内禀态是两回事。 本老拳:就这意思,表明不需要传递啥信息的意思。 玄微:@本老拳 你说的物质方面问题。群主还有能量方面问题。 本老拳:都一样。既然是用波函数说话,那么就是个统计加合的道理,a+b=c,纠缠后波函数是c,那么参与纠缠的就“非a即b”,不需要传递信息也知。 本老拳:一测就是塌缩。这事,用跟着变的词汇,容易导致误解成相互交换了信息。我理解,测到啥就是啥,不可能有变换状态一说。这事,好比地球上有70亿男人女人,如果让两个人发生纠缠(结婚)了,就必定配对成一男一女,然后分开他们,不管分开多远,只要测到这是男人,那么必定那是女人。 如果不预先纠缠,就分不清这事了。 而所谓改变这里的男女性别,导致另外的跟着变,是种误解。实际上仅仅是事先不知道哪是男女,任何的测试都是事后诸葛亮,不可能返回重来。薛定谔的猫,说得很形象。

量子方向相关学报

国外的有 Nature 和 Science

是的,是核心期刊

《河南化工》可以参考一下

这个不是sci。根据研文学术提供的信息,sci是指科学引文索引,是一个被广泛认可的全球性的科学引文数据库,收录了来自全球范围内的科技、医学、工程和社会科学领域的顶尖学术期刊。而量子电子学报是中国科学院电子学研究所主办的一本学术期刊,创刊于1984年,是国内较早涉及到量子电子学领域的学术期刊之一,主要发表与量子电子学相关的研究论文。

量子电子学报出版单位

《量子电子学报》入选了第六版北大核心期刊目录,位于“O4 物理类核心期刊表”第15位

国内物理电子学类期刊 2008-05-10 12:38:59 1、传感器技术(月刊) 本刊是信息产业部电子第四十九研究所主办的国家级综合技术刊物。该刊是中文核心期刊,是中国国际图书贸易总公司对外推荐的中文期刊,是《中国科学引文数据库》、《计量测试文摘》、《中国电子科技文摘》等的收录期刊。荣获第二届全国优秀科技期刊奖,中国期刊方阵双效期刊奖、电子工业部优秀科技期刊奖,信息产业部优秀科技期刊奖,黑龙江省优秀科技期刊奖。主要报道国内各类敏感元件,传感器及电子技术,科研成果及产品等,同时报道企业概况、人物介绍、行业活动、市场信息、技术信息、经济信息等。 主管单位:信息产业部 主办单位:信息产业部电子第四十九研究所 编辑单位:《传感器技术》编辑部 主 编:范茂军 主 任: 地 址:哈尔滨市南岗区一曼街29号(哈尔滨44信箱信息中心) 邮政编码:150001 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:23-1300/TN 国际刊号:1000-9787 邮发代号:14-203 定 价:7.5 2、光学技术(双月刊) 本刊由国防科工委主管,中国兵工学会,北京理工大学,中国北方光电工业总公司联合主办,北京理工大学光电工程系和中国兵工学会光学学会承办,光学技术杂志社编辑出版的中央级学术类和技术类期刊。1975年创刊,现为双月刊,96页,大16开版本,每单月20日出版。国内邮发号为2-830,国外邮发号为4127BM。本刊杂志从1990年开始一直被美国工程索引(EI)列为固定的收录期刊,文章收录率一直为87%左右。本惠的发行范围较广,基本上覆盖了国内的整个光电行业。 主管单位:国防科工委 主办单位:中国兵工学会,北京理工大学,中国北方光电工业部公司 编辑单位:光学技术杂志编辑部 主 编:揭德尔 主 任: 地 址:北京市海淀区中关村南大街5号 邮政编码:100081 电 话:68471784 传 真:68412867 电子邮件: 国内刊号:11-1879/O4 国际刊号:1002-1582 邮发代号:2-830 定 价:15 3、电子显微学报(双月刊) 本刊由中国物理学会主办,电子显微镜分会承办。是国内惟一一份报道电子显微学和其它显微学新的研究成果和应用成果、新仪器研制生产及实验技术的双月刊。本学报及时反映电子显微学和其他显微学的新动态、新进展,及时报道利用电子显微学研究诸如生命科学(生物学、医学),材料科学(特别是新兴的纳米材料、薄膜材料)、化学化工、地质科学等所取得的高科技成果。《电子显微学报》报道的内容涵盖自然科学领域之广,为自然科学类期刊中仅见的学术期刊。 主管单位:中国科协 主办单位:中国物理学会 编辑单位:《电子显微学报》编辑部 主 编:姚骏恩 主 任:李宁春 地 址:北京2724信箱电子显微学报编辑部 邮政编码:100080 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:11-2295/TN 国际刊号:1000-6281 邮发代号: 定 价:20 4、激光与红外(双月刊) 本刊是中国光学光电子行业协会、电子部激光与红外专业情报网、中国电子学会量子与光电子学分会的联合刊物,报道光电子技术领域的科技进展、新技术成果等。设有综述与评论、激光技术、红外技术、光电器件、光电材料、市场动态和文献信息等栏目。 主管单位:中华人民共和国信息产业部 主办单位:华北光电技术研究所 编辑单位:《激光与红外》编辑部 主 编:袁继俊 主 任:所洪涛 地 址:北京8511信箱(北京朝阳区、酒仙桥路4号) 邮政编码:100015 电 话:64362211-310 传 真: 电子邮件: 国内刊号:11-2436/TN 国际刊号:1001-5078 邮发代号:2-312 定 价:8 5、激光杂志(双月刊) 本刊是国家新闻出版局批准的国内外公开发行的刊物,以报导光电与激光技术为主的科技期刊。从1992上起被列为中国科技论文统计源刊物,所刊登论文被美国《EI》检索。 主管单位:重庆市科学技术委员会 主办单位:重庆市光学机械研究所 编辑单位:《激光杂志》编委会 主 编:程正学 主 任:刘凌云 地 址:重庆市石桥铺渝州路35号 邮政编码:400039 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:50-1085/TN 国际刊号:0253-2743 邮发代号:78-9 定 价:10 6、激光技术(双月刊) 本刊是国家新委批准出版的全国性自然科学技术期刊,属国家级科学技术刊物。本刊从科学技术的角度反映激光在我国国防、工业、农业、生物、医学、通信及人们生活相应用,进展及成果,跟踪国外高技术发展;密切注视各国激光技术的研制状况和动态,为我国科研、教学、生产和应用提供最新信息。 主管单位:中国兵器工业总公司 主办单位:西南技术物理研究所 编辑单位:激光技术编委会 主 编:侯天晋 主 任:於祖兰 地 址:成都市238信箱209分箱 邮政编码:610041 电 话:-291 传 真: 电子邮件: 国内刊号:51-1125/TN 国际刊号:1001-3806 邮发代号:62-74 定 价:15 7、红外与毫米波学报(双月刊) 本学报由中国科学院主管,中科院上海技术物理研究所主办。主要刊登在红外物理、凝聚态光学地质、非线性光学、红外光电子学、红外与毫米波技术等方面有创新的论文、具有国内外先进水平的研究报告。并设置了交叉学科研究专栏。 主管单位:中国科学院 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海技术物理所 编辑单位:《红外与毫米波学报》编辑委员会 主 编:褚君浩 主 任:糜正瑜 地 址:上海中山北一路420号 邮政编码:200083 电 话:-36323或36307 传 真: 电子邮件: 国内刊号:31-1577/TN 国际刊号:1001-9014 邮发代号:4-335 定 价:10 8、 光电工程(月刊) 本刊刊登内容包括工程光学和光电技术方面的学术论文和技术报告,主要有自适应光学,应用光学,微光学,光电捕获跟踪测量技术,光学设计,薄膜光学,自动控制,电视技术,激光技术,光刻,精密刻划和光电传感技术,光通信,光计算,以及光学方面的其它高新技术。 主管单位:中国科学院 主办单位:中国科学院光电技术研究所 编辑单位:《光电工程》编辑部 主 编:马佳光 主 任: 地 址:四川省成都市双流350信箱29分箱 邮政编码:610209 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:51-1346/O4 国际刊号:1003-501X 邮发代号: 定 价:11 9、 激光与光电子学进展(月刊) 本刊由中科院上海光学精密机械研究所和国家惯性约束聚变委员会联合主办。旨在关注科技发展热点,报道高新技术前沿,追踪科技研发动态,介绍科学探索历程;展示最新科技产品,汇萃时尚科技讯息。 主管单位:中国科学院 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所 编辑单位:《激光与光电子学进展》编辑部 主 编:范滇元 主 任:陈秀娥 地 址:上海市嘉定清河路390号(上海市800-211信箱) 邮政编码:201800 电 话:,69918166 传 真: 电子邮件: 国内刊号:31-1690/TN 国际刊号:1006-4125 邮发代号:4-179 定 价:20 10、 光电子技术与信息(双月刊) 本刊为光电子学、光电子技术类科技双月刊。主要报道范围有激光技术(如激光加工、激光医学及其他激光应用技术)、红外技术、大气光学与环境光学、光学与光电探测技术、光纤通信与传感技术,以及光电子新材料、新器件和新技术探索等国内外光电子技术领域的研究现状、应用水平及最新进展。 主管单位:中国科学院 主办单位:中国科学院安徽光学精密机械研究所、中国光学学会光电技术专业委员会 编辑单位:《光电子技术与信息》编辑部 主 编:余吟山 主 任: 地 址:合肥市1125信箱 邮政编码:230031 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:34-1138/TN 国际刊号:1006-1231 邮发代号:26-145 定 价:6 11、 中国光学快报(英文版)(月刊) 本刊是我国唯一全面反映激光领域最新成就的英文版专业学报类期刊。主要发表我国在激光、光学、材料应用及激光医学方面卓有成就的科学家的研究论文。 主管单位:中国科学院 主办单位:中国光学学会 编辑单位:《中国光学快报》编辑部 主 编:徐至展 主 任:颜严 地 址: 上海800-211信箱(上海喜定区清河路390号) 邮政编码:201800 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:31-1890/O3 国际刊号:1671-7694 邮发代号:4-644 定 价:35 12、 中国激光(月刊) 本刊是我国唯一全面反映激光领域最新成就的专业学报类期刊。主要发表我国在激光、光学、材料应用及激光医学方面卓有成就的科学家的研究论文。涉及领域包括激光器件、新型激光器、非成性光学、激光在材料中的应用、激光及光纤技术在医学中的使用,锁模超短脉冲技术、精密光谱学、强光物理、量子光学、全息技术及光信息处理。 主管单位:中国科学院 主办单位:中国光学学会 编辑单位:《中国激光》编辑委员会 主 编:周炳琨 主 任:雷仕湛 地 址:上海市嘉定区清河路390号(上海800-211信箱) 邮政编码:201800 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:31-1339/TN 国际刊号:0258-7025 邮发代号:4-201 定 价:25 13、量子电子学报(双月刊) 本刊主要刊登光学、激光以及光学的电子学交叉学科等量子电子学领域具有创新意义的研究成果。刊 物曾多次获搣中国光学期刊攠、搣华东地区优秀期刊攠及、搣安徽省优秀期刊攍och 奖。已被国际权威检索期刊《科学文摘》(SA)、《化学文摘》(CA)以及国内《中国科学引文数据库》、《中国期刊网》等收录。 主管单位:中国科学院 主办单位:中国光学学会基础光学专业委员会 编辑单位:《量子电子学报》编委会 主 编:龚和本 主 任:王广昌 地 址:合肥市1125邮政信箱 邮政编码:230031 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:34-1163/TN 国际刊号:1007-5461 邮发代号:26-89 定 价:12 14、 光学与光电技术(双月刊) 本刊属无线电电子学电信技术类学术型刊物,是民用与军用相结合怕综合性光电技术信息载体,由中国船舶重工集团公司华中光电技术研究所与湖北省光学学会联合主办。 主管单位:湖北省科学技术协会 主办单位:华中光电技术研究所 湖北省光学学会 编辑单位:《光学与光电技术》编辑部 主 编:潘德彬 主 任:刘爱东 地 址:武汉市雄楚大街981号 邮政编码:430073 电 话:-2351 传 真: 电子邮件: 国内刊号:42-1696/O3 国际刊号:1672-3392 邮发代号: 定 价:10 15、 光电子技术(季刊) 本刊是由国家科委批准公开发行的学术类刊物,主要刊登国内外光电子技术领域的学术论文、研究报告和综述文章,及时报道该领域的新技术、新产品、新材料、新工艺及有关器件、整机的应用。 主管单位:信息产业部 主办单位:南京电子器件研究所 编辑单位:《光电子技术》编辑部 主 编:陈向真 主 任:刘广荣 地 址:南京中山东路524号(南京1601信箱) 邮政编码:210016 电 话:-5864 传 真: 电子邮件: 国内刊号:32-1347/TN 国际刊号:1005-488X 邮发代号: 定 价:8 16、 光电子穧激光(月刊) 本刊为专业技术性刊物。报道光电子、激光技术领域的研究成果,内容包括新型光电子器件、装置和材料、光电控制和检测、光存贮和光电信息处理、通讯和光纤应用技术光电集成技术、光计算和光学神经网络、激光加工和激光应用、光电生物医学等方面。 主管单位:天津市教育委员会 主办单位:国家自然科学基金委员会信息科学部 中国光学学会光电技术专业委员会 天津理工学院 编辑单位:《光电子穧激光》编辑部 主 编:巴恩旭 主 任:汪美林 地 址:天津杨南开区红旗南路263号 邮政编码:300191 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:12-1182 国际刊号:1005-0086 邮发代号:6-123 定 价:10 17、应用激光(双月刊) 本刊1981年创刊,刊登激光技术在我国工业、农业、科研、医学等领域的应用文章,深受广大读者欢迎,1985年发行量达到4250册/期。成为同类刊物中发行量最大的期刊。《应用激光》论文被搣中国科技引文数据库攠选为引文源期刊,并被美国EI、德车FIZ选用。1996年《应用激光》列入全国搣影响因子攠最大的前五十种刊物之一。 管单位:上海科学院 主办单位:中国光学学会激光加工专业委员会 编辑单位:《应用激光》杂志社 主 编:王之江 主 任: 地 址:上海市宜山路770号 邮政编码:200233 电 话:-3401 传 真: 电子邮件: 国内刊号:31-1375 国际刊号:1000-372X 邮发代号:4-376 定 价:7.5 18、 西安电子科技大学学报(自然科学版)(双月刊) 本学报是信处科学与电子科学的学术理论刊物。被国内外多种重要检索系统收录,2000年再次被列为中文核心期刊。报道范围包括通信与信息工程,信号与信息处理,计算机科学与技术,机械制造与自动化,物理电子学,微电子学与固体电子学,电磁场与微波技术,应用数学,密码学,管理科学与工程等。 主管单位:教育部 主办单位:西安电子科技大学 编辑单位:《西安电子科技大学学报》编辑部 主 编:梁昌洪 主 任:李维东 地 址:西安市太白南路2号349信箱西安电子科技大学学报编辑部 邮政编码:710071 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:61-1076/TN 国际刊号:1001-2400 邮发代号: 定 价:10 19、 电子科技大学学报(双月刊) 本学报是电子科技大学主办的由国家教育部主管的自然科学类期刊,是集创造性、学术性、科学性为一体的电子综合性刊物。主要刊登电子通信、电子测量、电视技术、生物电子学、雷达、电子对抗、遥感遥测、信息论、电磁场工程、天线、微波理论与技术、半导体物理与器件、电子材料与元件、电子机械、自动控制、电子物理与器件、激光与光纤技术、计算机科学与技术、管理科学、系统工程、数理化等基础科学理论和应用技术的学术论文;科研成果的学术性总结;新技术、新工艺的论述;国内外科技动态的综合评述;不同学术观点的争鸣等。 主管单位:国家教育部 主办单位:电子科技大学 编辑单位:《电子科技大学学报》编辑部 主 编:林为干 主 任:徐安玉 地 址:成都东郊建设北路 邮政编码:610054 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:51-1207/T 国际刊号:1001-0548 邮发代号:62-34 定 价:5 20、光通信技术(月刊) 本刊为专业技术性刊物。报道光通信、光纤维传感技术在公用通信、专用通信和国防通信中的应用研究成果,包括系统与网络、光纤光缆与器件、光通信相关技术的开发及新技术新产品介绍等,还刊登专题讲座、厂商简介、书刊评价、人物专访、重大活动报道。读者对象为相关专业及部门的工程技术人员和管理人员。 主管单位:信息产业部 主办单位:信息产业部电子第34研究所 编辑单位:《光通信技术》编辑部 主 编:汤志强 主 任: 地 址:广西桂林市5号信箱 邮政编码:541004 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:45-1160/TN 国际刊号:1002-5561 邮发代号:48-126 定 价:7 21、 光学精密工程(双月刊) 本杂志是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所和中国仪器仪表学会精密机械分会主办的专业性学术期刊,由科学出版社出版。著名光学专家王大珩院士、唐九华院士担任顾问,陈星旦院士任编委会主任,中国科学院百人计划首批入选者、长春光机所所长,青年科学家曹建林博士担任主编。《光学精密工程》辟有综合评述、空间光学、图像处理、信息处理、纤维光学、微纳技术、精密机械、激光与技术、光学检验设备、光学以其余技术、测试技术及设备、信息光学、光电跟踪与自动控制、摄像技术及装置、光电技术及器件、光学工艺及设备、计算机应用与软件工程、光谱分析与光谱测量、激光测距与跟踪、摄像技术与装置、计算机辅助设计、薄膜光学、光衍射仪器与器件等专栏。 主管单位:中国科学院 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会 编辑单位:《光学 精密工程》编辑委员会 主 编:曹健林 主 任:白雨虹 地 址:长春市东南湖大路16号 邮政编码:130033 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:22-1198/TH 国际刊号:1004-924X 邮发代号:12-166 定 价:18 22、 光通信研究(双月刊) 本刊是武汉邮电科学研究院和烽火通信科技股份有限公司合办的技术类期刊。是我国最早的以高新科技光纤通信为内容的科技期刊,全国电信技术类中文核心期刊。主要刊载光纤通信网络、系统、设备、光纤光缆、光有源器件、光无源器件、仪器、仪表等领域的科研成果、应用等方面的学术论文以及与其有关的前沿学科。 主管单位:武汉邮电科学研究院 主办单位:武汉邮电科学研究院 编辑单位:烽火科技学院《光通信研究》编辑部 主 编:毛谦 主 任:程晓红 地 址:武汉市洪山区邮科院路88号 邮政编码:430074 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:42-1266/TN 国际刊号:1005-8788 邮发代号: 定 价:8 23、 红外与激光工程(双月刊) 本刊由航天机电集团主管,国内外公开发行,是无线电电子学、电信技术类核心期刊。本刊主要包括红外、激光和光电技术在航天、卫星和战术导弹武器系统研究、设计和应用上有创见的学术论文和科研报告,各种新的光电技术实验方法和结果,新工艺、新材料、国内外先进光电技术方面的优秀论文及信息报导,本刊栏目多,内容丰富,可供从事光学与应用专业方面的科研、厂矿、企事业单位、各大专院校及部队有关人员阅读参考,亦可供国内外各大图书馆及信息部门收藏。 主管单位:中国航天科工集团 主办单位:中国宇航学会光电技术专业委员会 编辑单位:《红外与激光工程》编辑部 主 编:孙再龙 主 任:赵雪艳 地 址:天津市225信箱32分箱 邮政编码:300192 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:12-1261/TN 国际刊号:1007-2276 邮发代号:6-133 定 价:10 24、华中科技大学学报(自然科学版)(月刊) 本刊为科学技术综合性学术刊物,国内外公开发行。主要刊登机械工程、电子技术、信息科学、材料 科学、能源技术、船舶与海洋工程、土木建筑、生物医学、管理科学、基础理论等学科的最新科研成果,其中,以机械科学、电子技术、计算机技术等为优势专业。 本刊为中国自然科学核心期刊和中国科学技术论文统计用刊源之一。目前,已被国内外30余家权威文摘期刊和重要数据库收录。 本刊先后荣获首届国家期刊奖、第二届国家期刊奖提名奖、第二届全国优秀科技期刊评比一等奖、全国高校自然科学学报系统及教育部优秀科技期刊评比一等奖、湖北省十大名刊等多项荣誉称号。 管单位:教育部 主办单位:华中科技大学 编辑单位:《华中科技大学学报》编辑部 主 编:樊明武 主 任: 地 址:武汉喻家山华中科技大学校内 邮政编码:430074 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:42-1658/N 国际刊号:1671-4512 邮发代号:38-9 定 价:6 25、强激光与粒子束(月刊) 本刊主要报道我国激光与粒子束技术领域的基础理论、实验与应用研究的成果和最新进展。 内容涉及高功率激光(含高功率微波)与粒子束的产生、传输及其与物质的相互作。主要学科包括:强激光与粒子束物理,激光器与加速器技术,等离子体物理及惯性约束聚变等。 主管单位:四川省科协 主办单位:中国工程物理研究院 四川核学会 编辑单位:《强激光与粒子束》编辑部 主 编:杜祥琬 主 任: 地 址:四川绵阳919-805信箱 邮政编码:621900 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:51-1311/O4 国际刊号:1001-4322 邮发代号:62-76 定 价:10 26、光学学报(月刊) 本学报是国内外公开发行的光学学术刊物,反映中国光学科技的新概念、新成果、新进展。内容主要包括量子光学、非线性光学、适应光学、纤维光学、激光与物质相互作用、激光器件、全息和信息处理、光学元件和材料等。为我国光学科技人员与国内外同行进行学术交流、开展学术讨论以跟踪学科前沿和发展我国光学事业服务。 主管单位:中国科学技术协会 主办单位:中国光学学会 编辑单位:中国光学学会《光学学报》编辑委员会 主 编:徐至展 主 任: 地 址:上海市嘉定区清河路390号(上海800-211信箱) 邮政编码:201800 电 话: 传 真: 电子邮件: 国内刊号:31-1252/04 国际刊号:0253-2239 邮发代号:4-293 定 价:25 上面可能有你感兴趣的

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量子霍尔效应学位论文

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.

〔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.

《 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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“你说这么薄算二维吗?”复旦大学物理学系教授修发贤拿起一张A4纸:“这个厚度最起码已经到几十微米了,但真正的二维是几个原子层厚,仅有几纳米,是纸张厚度的万分之一。”

量子霍尔效应是20世纪以来凝聚态物理领域最重要的科学发现之一,迄今已有4个诺贝尔奖与其直接相关。但100多年来,科学家们对量子霍尔效应的研究仍停留于二维体系,从未涉足三维领域。

修发贤课题组近日在该领域实现突破,在拓扑半金属砷化镉纳米片中观测到了由外尔轨道形成的新型三维量子霍尔效应的直接证据,迈出了从二维到三维的关键一步。

12月18日,相关研究成果在线发表于《自然》。

给电子“定规矩”

三维量子霍尔效应真的存在吗

早在130多年前,美国物理学家霍尔就发现,对通电的导体加上垂直于电流方向的磁场,电子的运动轨迹将发生偏转,在导体的纵向方向产生电压,这个电磁现象就是“霍尔效应”。如果将电子限制在二维平面内,在强大的磁场作用下,电子的运动可以在导体边缘做一维运动,变得“讲规则”“守秩序”。

但以往的实验证明,量子霍尔效应只会在二维或者准二维体系中发生。“比如说这间屋子,除了上表面、下表面,中间还存在一个空间。”修发贤用手上下比划着。人们知道,在“天花板”或者“地面”上,电子可以沿着“边界线”有条不紊地做着规则运动,一列朝前,一列向后,像是两列在各自轨道上疾驰的列车。那么,在立体空间中呢?

三维体系中存在量子霍尔效应吗?如果有,电子的运动机制是什么?

观测到量子霍尔效应

但电子运动机制并不明确

6年前,修发贤加入复旦大学物理学系。2014年,在拓扑半金属领域,他选择了材料体系非常好的砷化镉“试着研究一下”,谁料“一发不可收拾”。从大块的体材料,到大片的薄膜,再到纳米类结构和纳米单晶,他带着学生们孜孜不倦地深耕于此,乐此不疲。

“我们在砷化镉纳米片中看到这一现象时非常震惊,三维体系里边怎么会出现量子霍尔效应?”2016年10月,修发贤及其团队第一次用高质量的三维砷化镉纳米片观测到量子霍尔效应时,就像目睹 汽车 飞到空中那样又惊又喜。

很快,他们的这一发现发表在了《自然—通讯》上。随后,在样品制备过程中借鉴修发贤团队前期已发表的经验,日本和美国也有科学家在同样的体系中观测到了这一效应。但遗憾的是,基于当时的实验结果,实际的电子运动机制并不明确。

课题组提出了他们的猜想:一种可能的方式是从上表面到下表面的体态穿越,电子做了垂直运动;另一种可能是电子在上下两个表面,即在两个二维体系中,分别独立形成了量子霍尔效应。

研究人员决定“打破砂锅问到底”。但是,面对千分之一根头发丝粗细的实验材料和快如闪电的电子运动速度,这实验该怎么做?

把“房子”放歪

发现来源于外尔轨道的运动机制

“我们把‘房子’放歪了!”实验材料虽小,灵感却可以从日常生活而来。修发贤课题组想了一个办法,他们创新性地利用楔形样品实现可控的厚度变化。“屋顶被倾斜了,房子内部上下表面的距离就会发生变化。”修发贤比划出一个“横倒的梯形”。

通过测量量子霍尔平台出现的磁场,可以用公式推算出量子霍尔台阶。实验发现,电子在其中的运动轨道能量直接受到样品厚度的影响。这说明,随着样品厚度的变化,电子的运动时间也在变。所以,电子在做与样品厚度相关的纵向运动,其隧穿行为被证明了。

“电子在上表面走四分之一圈,穿越到下表面,完成另外一个四分之一圈后,再穿越回上表面,形成半个闭环,这个隧穿行为是无耗散的,所以可以保证电子在整个回旋运动中仍然是量子化的。”修发贤说,整个轨道就是三维的“外尔轨道”,是砷化镉纳米结构中量子霍尔效应的来源。

至此,三维量子霍尔效应的奥秘终于被揭开了。

对于这次成果的诞生,修发贤觉得,在砷化镉的研究方面,这才刚刚开始。

定量研究的相关论文例子

首先你要确定一个定量的答案为研究目标. 设定实验方案,要测那些数据,要自己估计或假设那些数据(可能不需要),要查阅那些数据(可能不需要),规划后做实验. 然后用实验结果和你查阅的数据及估算的数据一起得出结果.这个结果可以几个数据,也可以是有参数的曲线等等. 例如有滚轮的凳子的滑动摩擦力,最大静摩擦力与承重的关系. 你自己可以设计实验,测几组数据,作出摩擦力与承重曲线,再假设曲线方程,再算出曲线参数.最后误差分析. 你网上随便搜搜,论文有的是,看看他们的结构就明白了.

论关于教育定量研究的三个问题

论文关键词:研究定量研究定性研究

论文摘要: 定量研究方法是教育研究中的主要研究范式之一。在教育研究中应用定量研究方法时,应明确其适用范围;在处理、使用数据时,应实事求是,注意数据的有效性;应客观看待其局限,注意与其他研究方法尤其是定性研究方法的整合使用。 定量研究是对事物的量的分析和研究,是通过结构观察、、实验、测验等方法搜集数据,并结合已有的量化资料对事物进行客观研究,以揭示事物变量之间的因果关系的一种研究方法。定量研究从理论上讲起源于实证主义。孔德的实证主义哲学及其方法论、纽拉特和卡尔纳普等的实证主义以及美国的实用实证主义的发展,使定量研究应运而生,并在20世纪中后期发展成熟。[1]起初,定量研究作为主要研究范式之一,主要被运用在自然科学和科学领域。后来,随着教育的不断发展,西方一大批自然科学家和教育研究者如高尔顿、桑代克等,开始把定量研究应用到教育领域中。我国的定量研究兴起于20世纪30年代左右,经过几十年的发展,虽有了很大进展,但仍然不够成熟和完善。其中,教育领域中定量研究的运用更是有许多问题值得注意。下面就其中的三个问题进行简要分析,希望对改进教育定量研究有所帮助。 一、教育研究中定量研究方法的适用范围问题 关于定量研究在教育中的应用,一直以来都有两种不同的倾向。最初,定量研究在教育中的应用遭到许多质疑和批评,后来随着其在教育领域中的广泛应用以及一些显著成效的取得,又出现了另一种倾向,即把教育研究完全定量化,不论什么教育问题,都要用定量方法来研究。显然,这两种倾向都是不利于教育研究的。我们知道,任何方法都不会是万能的,教育定量研究也不例外,它不可能适合一切教育研究。因此,在教育研究中选择研究方法时,一定要遵循“方法与问题相适应”的原则,根据所研究的教育问题的具体特性来慎重选择。如果不适合用定量方法,一定不能苛求。这就要求我们要明确定量研究在教育领域中的适用范围。下面就从两个方面来简要说明教育定量研究的适用范围。 1.教育定量研究适合于对教育中的物质现象进行研究 教育定量研究是对教育现象的量的方面的研究,然而并非所有的教育现象都能量化。一般而言,教育现象中属于物质现象的方面,如各级各类教育事业发展的规模和速度、教材与教学质量、毕业生就业率等,量化是比较外显的,可以采用定量方法进行研究。而那些属于精神现象方面的,如学生的学习态度、教师的师德状况等则很难量化或难以量化到让人满意的程度,采用定量方法进行研究效果可能不会很好。[2] 2.教育定量研究适合于对研究者不熟悉的或较大样本的教育对象进行研究 定量研究注重的是研究的条件和结果,而不是研究的中间过程。它不考虑研究者对研究过程和结果的影响,而且,它往往是通过大量的抽样来进行研究,进而从样本推断总体的情况,研究的结果具有普遍性,因此适合对研究者不熟悉的或较大样本的教育对象(如某区义务教育普及状况、某地流动子女就学状况、某大学毕业生就业状况等)进行研究。像学生个案研究、学生袋评价等则不适宜用定量研究。[3] 二、教育研究中定量数据的处理问题 由于教育定量研究是对教育现象的量的研究和分析,因此,在这个过程中就难免会遇到数据处理的问题。教育研究中定量数据的处理要注意两个问题。 1.要遵循实事求是的原则 教育研究中,在对搜集来的资料和数据进行量化分析时,一定要遵循实事求是的原则。有时,有些研究可能要对许多数据进行统计分析,研究者此时一定不要因为怕麻烦而简化数据或者故意丢掉一些数据。此外,对资料和数据统计分析的结果有时可能会跟自己的研究假设有出入甚至大相径庭,这时研究者一定要尊重客观事实,不能为了证明自己的研究假设而人为地篡改数据。比如研究某大学的就业率,数据统计分析的结果是50%,而研究者就可能出于某种目的而把这一数据改为80%。这种做法是对客观事实的不尊重,也是对教育研究的不负责任。 2.要保障数据的有效性① 在教育研究中,除了要实事求是地处理搜集来的数据,还要保障数据的有效性。只有有效的数据才能保证研究的信度和效度,才能说明所研究的问题。这就要求我们一定要注意,有时有些数据虽然是客观的,但对研究不一定是有效的。比如研究某大学的A、B两个专业的就业率,数据统计结果显示A专业就业率为60%,B专业为100%。但A专业有100名学生,而B专业只有1名学生。虽然数据统计结果显示B专业的就业率远高于A专业,但我们并不能因此就说B专业比A专业好就业。很显然,这个例子中B专业这个100%的就业率就是无效的,是不能说明所研究问题的。 三、教育研究中定量方法与定性方法的整合问题 近些年来,关于研究方法的整合问题已经有许多学者在研究。我们知道,每种研究方法都不可能单独解决所有研究问题,因此多元方法整合进行研究就成为了研究方法的发展趋势。在教育领域,人们也越来越重视将定量研究与其他研究方法尤其是定性研究方法进行整合。定性研究是对事物的质的方面的研究,是“以研究者本人作为研究工具,在自然情境下采用多种资料收集方法对社会现象进行整体性探究,采用归纳法分析资料和形成理论,通过与研究对象互动对其行为和意义建构获得解释性理解的一种研究方法”。[4]在教育研究中将定量研究与定性研究整合不仅是必要的,而且在整合中也要注意做到优势互补。 1.二者整合的必要性 在研究中,研究对象的复杂性以及定量研究方法本身的局限,决定了定量方法不可能单独解决所有教育问题。定量方法只有与定性方法整合使用,才能促进教育研究进一步向前发展。 (1)教育研究对象的复杂性。教育研究对象的复杂性决定了在教育研究中不可能追求完全定量化,有些研究只有将定量研究与定性研究整合才能完成研究。教育研究所要研究的教育现象,由于时间的一维性以及教育系统内部各要素之间的非线性作用,不仅不可重复、不可控制,而且都有一个个独立的具有反思能力的人参与,完全定量是根本不可能的。即便在教育研究中我们人为控制的教育现象,也无法做到与当时情景完全相同,充其量只是帮助控制某种教育实验中的某些无关变量。[5]另外,从辩证唯物主义方面来说,任何教育现象都是量与质的统一体,不存在只有量没有质或只有质没有量的教育现象。因此,我们要想清晰透彻地研究、理解一种教育现象,就必须同时对它的量的方面和质的方面进行研究。 (2)教育研究中定量研究本身的局限。教育研究中定量研究方法本身存在着很多局限。首先,由于适用范围的限制,它对那些不能量化的教育现象无能为力;其次,定量研究的结果具有概括性,虽然能由样本推测教育现象总体的特征,但只能代表总体的一个平均数值,而不能体现出每个个体的特殊性;再次,定量研究要求严密性,但实施起来却很复杂、困难,如问卷和测量量表的编制有许多要求,样本的抽取要求随机,要对调查资料进行数理等;[6]最后,由于技术与测量工具的发展尚不完善,许多教育问题难以采用定量方法进行研究,或者即使采用定量方法,结论也可能出现偏差,难以有效地说明问题。[7]教育定量研究的这些局限也决定了其不可能单独解决所有教育问题,有些教育问题的研究必须要借助其他方法尤其是定性方法的帮助才能达到令人满意的效果。

2.二者的整合要做到优势互补 在教育研究中,定量方法与定性方法既有区别又有联系。两者的'区别,从研究目的上说,定量研究的目的是对教育现象的量的规定性的研究,定性研究则是对教育现象的质的规定性的研究;从适用范围上说,与上述定量方法的适用范围不同,定性研究主要适用于对教育现象精神方面的或研究者比较熟悉的较小的样本以及具体的个案进行研究;从研究方法上说,定量方法是一种演绎过程,注重统计分析和研究的结果,定性研究则基于描述性分析,注重研究的过程;从研究结论上说,定量研究的结论具有科学性、客观性和精确性,可以推论到总体,定性研究的结论在很大程度上带有模糊性和不确定性,不能推论到总体。[8] 两者的联系表现在:定量研究不能代替定性研究,定量研究必须以定性研究为基础。在教育研究中,无论定量分析如何发展,其工具和技术有多么完善,所能解决的也只是教育现象中量的方面的关系,教育现象中本质方面的东西必须借助定性分析才能认识。而且,定量研究的结论如果没有通过定性研究进行清晰透彻的解释,就只能是一堆死的数据,是无法明确地揭示所研究的教育现象的。[9] 由上述定量研究与定性研究的关系可以看出,两者在许多方面都是互补的。在教育研究中,将两者整合使用,一方面可以弥补各自单独使用时的缺陷,另一方面可以发挥各自的优势,使教育研究在量的方面科学、精确,在质的方面清晰、透彻,从而提高说服力。因此,在教育研究中,我们应避免“泛化”定量研究,而应重视两者的整合使用,充分发挥各自的研究个性和特色,形成巨大张力,达到优势互补。[10]比如研究大学毕业生就业分布状况,就可以通过问卷等定量方法获得各个地区就业学生的数据,然后再通过定性分析产生这种分布状况的原因,并提出相应对策。这样将定量与定性结合使用,既发挥了定量分析的精确性、客观性和简洁性,让学生就业分布状况一目了然,又发挥了定性分析的全面性、深刻性和探索性,给出了清晰的原因分析及对策,两者优势互补,很有说服力。 四、结语 总之,定量研究作为教育研究中的主要研究范式之一,有优势也有局限。我们只有把握其适用范围,将其与定性研究结合起来,进行优势互补,才能提高教育研究的科学性和精确性。 注释: ① 这部分内容参考老师课堂讲授内容,如有错误和疏漏,那是笔者理解有误,特此说明。 参考文献: [1]沃野.关于科学定量、定性研究的三个相关问题[J].学术研究,2005,(4):41-47. [2][3][10]付瑛,周谊.教育研究方法中定性研究与定量研究的比较[J].教育探索,2004,(2):9-11. [4]陈向明.质的研究方法与社会科学研究[M].北京:教育科学出版社,2002:22-23. [5]栗玉香,冯国有.教育科学研究不宜苛求定量分析[J].上海教育科研,1991,(2):33-35. [6]吴争程.定量方法在我国社会研究中的应用现状探析[J].湖北学院学报(人文社会科学版),2009,6(1):12-13. [7]常 蕤 .教育研究中的定量研究 刍 议[J].沧州师范专科学校学报,2003,19,(1):61-62. [8]伍红梅.定量研究与定性研究的比较及结合[J].成都航空职业技术学院学报(综合版),2009,9(3):70-72. [9]嘎日达.论科学研究中质与量的两种取向和方法[J].北京大学学报(社会科学版),2004,41(1):54-62.

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