物理學(xué)與高新技術(shù)

1、歷史的沉積，時代的前沿物理學(xué)與高新技術(shù)論文經(jīng)過一學(xué)期的物理學(xué)與高新技術(shù)學(xué)習(xí)，我受益良多。這學(xué)科是以大學(xué)物理學(xué) 為基礎(chǔ)，闡述物理原理在高新技術(shù)中的應(yīng)用，著重闡明物理學(xué)基礎(chǔ)理論與高新技 術(shù)的聯(lián)系。從時時刻刻讓我們接觸地面的地心引力，到走路必不可缺的摩擦阻力。 從我們所熟悉的牛頓的蘋果，到一個個投身于物理事業(yè)奮斗終身的安培奧斯特。 從剛剛發(fā)現(xiàn)并開始研究雖然有錯誤但成為起點(diǎn)的亞里士多德，到今天一項(xiàng)項(xiàng)物理 諾貝爾獎項(xiàng)的頒發(fā)，一樣樣物理研究成果的發(fā)明創(chuàng)造。從小學(xué)的自然科學(xué)學(xué)到現(xiàn) 在的大學(xué)物理，我知道，我和物理這兩個字，一直都是分不開的。一、信息技術(shù)生活中離不開信息，信息普遍存在于自然界和人類社會活動中，它

2、的表現(xiàn)形 式遠(yuǎn)遠(yuǎn)比物質(zhì)和能量復(fù)雜。信息是一個發(fā)展中的動態(tài)范疇，它隨人類社會的演變 而相應(yīng)的擴(kuò)大或收縮，總的來看信息所涵蓋的范圍是不斷擴(kuò)大的，可以斷定隨人 類社會的發(fā)展信息范疇將進(jìn)一步擴(kuò)大。而信息的傳遞，都是依靠著物理原理和物理現(xiàn)象，聲音和光的傳遞，信息作 為物質(zhì)世界的一個基本概念，應(yīng)該具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢砘A(chǔ)。通過對物質(zhì)、能量和信 息的分析類比，可以引進(jìn)序間作為信息的物理坐標(biāo)。隨著信息的物理基礎(chǔ)的確立， 導(dǎo)致對物理學(xué)基礎(chǔ)的整體擴(kuò)充。二、紅外技術(shù)紅外技術(shù)的內(nèi)容包含四個主要部分，紅外輻射的性質(zhì)，紅外元件、部件的研制、 把各種紅外元、部件構(gòu)成系統(tǒng)的光學(xué)、電子學(xué)和精密機(jī)械、紅外技術(shù)在軍事上和 國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)

3、用。 紅外技術(shù)發(fā)展的先導(dǎo)是紅外探測器的發(fā)展。60年代激光的 出現(xiàn)極大地影響了紅外技術(shù)的發(fā)展，促使出現(xiàn)新的探測器件和新的輻射傳輸方式， 推動紅外技術(shù)向更先進(jìn)的方向發(fā)展。 紅外應(yīng)用產(chǎn)品種類繁多，應(yīng)用廣泛。紅外 線自1800年被發(fā)現(xiàn)以來，人們對她的研究從來沒有停止過，目前已經(jīng)開發(fā)出了眾 多的應(yīng)用產(chǎn)品，從醫(yī)療、檢測、航空到軍事等領(lǐng)域，幾乎處處都能看到紅外的身 影。本文選擇了紅外熱像、紅外通訊、紅外光譜儀、紅外傳感器等幾個比較大的 產(chǎn)品領(lǐng)域做介紹。紅外技術(shù)的發(fā)展前景十分的廣闊，在軍用和民用領(lǐng)域都有著極 其廣闊的應(yīng)用。按應(yīng)用領(lǐng)域可分為：安防領(lǐng)域、消防領(lǐng)域、電力領(lǐng)域、企業(yè)制 程控制領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、

4、遙感領(lǐng)域等。三、激光技術(shù)激光的出現(xiàn)改變了人們很多方面的生活。激光具有單色性好、方向性強(qiáng)、亮度高等特點(diǎn)。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的激光工作物質(zhì)有 幾千種，波長范圍從軟X射線到遠(yuǎn)紅外。激光技術(shù)的核心是激光器，激光器的 種類很多，可按工作物質(zhì)、激勵方式、運(yùn)轉(zhuǎn)方式、工作波長等不同方法分類。根 據(jù)不同的使用要求，采取一些專門的技術(shù)提高輸出激光的光束質(zhì)量和單項(xiàng)技術(shù)指 標(biāo)，比較廣泛應(yīng)用的單元技術(shù)有共振腔設(shè)計與選模、倍頻、調(diào)諧、Q開關(guān)、鎖模、 穩(wěn)頻和放大技術(shù)等。為了滿足軍事應(yīng)用的需要，主要發(fā)展了以下5項(xiàng)激光技術(shù)：激光測距技術(shù)。它 是在軍事上最先得到實(shí)際應(yīng)用的激光技術(shù)。20世紀(jì)60年代末，激光測距儀開始 裝備部隊(duì)，現(xiàn)已研制生產(chǎn)

5、出多種類型，大都采用釔鋁石榴石激光器，測距精度為5 米左右。由于它能迅速準(zhǔn)確地測出目標(biāo)距離，廣泛用于偵察測量和武器火控系統(tǒng)。 激光制導(dǎo)技術(shù)。激光制導(dǎo)武器精度高、結(jié)構(gòu)比較簡單、不易受電磁干擾，在精 確制導(dǎo)武器中占有重要地位。70年代初，美國研制的激光制導(dǎo)航空炸彈在越南戰(zhàn) 場首次使用。80年代以來，激光制導(dǎo)導(dǎo)彈和激光制導(dǎo)炮彈的生產(chǎn)和裝備數(shù)量也日 漸增多。激光通信技術(shù)。激光通信容量大、保密性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)。光 纖通信已成為通信系統(tǒng)的發(fā)展重點(diǎn)。機(jī)載、星載的激光通信系統(tǒng)和對潛艇的激光 通信系統(tǒng)也在研究發(fā)展中。強(qiáng)激光技術(shù)。用高功率激光器制成的戰(zhàn)術(shù)激光武器， 可使人眼致盲和使光電探測器失效。利用高能激

6、光束可能摧毀飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星 等軍事目標(biāo)。用于致盲、防空等的戰(zhàn)術(shù)激光武器，已接近實(shí)用階段。用于反衛(wèi)星、 反洲際彈道導(dǎo)彈的戰(zhàn)略激光武器，尚處于探索階段。激光模擬訓(xùn)練技術(shù)。用激 光模擬器材進(jìn)行軍事訓(xùn)練和作戰(zhàn)演習(xí)，不消耗彈藥，訓(xùn)練安全，效果逼真?，F(xiàn)已 研制生產(chǎn)了多種激光模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，在各種武器的射擊訓(xùn)練和作戰(zhàn)演習(xí)中廣泛應(yīng) 用。此外，激光核聚變研究取得了重要進(jìn)展，激光分離同位素進(jìn)入試生產(chǎn)階段， 激光引信、激光陀螺已得到實(shí)際應(yīng)用。四、等離子體技術(shù)從廣義上說，等離子體是泛指一些具有足夠的能量自由的帶電粒子，其運(yùn)動 以受電磁場力作用為主的物質(zhì)，例如，半導(dǎo)體、電解液都是等離子體。從狹義 上講，等離子體是普通氣

7、體溫度升高時，氣體粒子的熱運(yùn)動加劇，使粒子之間發(fā) 生強(qiáng)烈碰撞，大量原子或分子中的電子被撞掉，當(dāng)溫度高達(dá)百萬開到1億開，所 有氣體原子全部電離.電離出的自由電子總的負(fù)電量與正離子總的正電量相等.這 種高度電離的、宏觀上呈中性的氣體叫等離子體。等離子體又叫做電漿，它廣泛 存在于宇宙中，常被視為是除去固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。五、空間技術(shù)航天運(yùn)輸系統(tǒng)方面降低航天器發(fā)射價格和縮短發(fā)射準(zhǔn)備時間是主要努力方向 之一。現(xiàn)有的低軌道運(yùn)輸價格大約為每公斤1萬至2萬美元，距離每公斤1千美 元的奮斗目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。因此，航天大國都在研究發(fā)展新的多次使用的天地運(yùn)輸 系統(tǒng)。但相當(dāng)長一段時間內(nèi)航天發(fā)射仍然離不開一次性

8、的運(yùn)載火箭，因此高能、 無污染、大推力、低成本的新型運(yùn)載火箭的研制仍是航天大國努力的方向。由于 具有很高的經(jīng)濟(jì)效益，將重點(diǎn)發(fā)展并更多地進(jìn)入商業(yè)化。各種應(yīng)用衛(wèi)星將繼續(xù)提 高水平，降低造價，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。同時，航天大國將研究建立天基綜合信息網(wǎng)， 它將對經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展和軍事應(yīng)用產(chǎn)生重大的影響。三、人造衛(wèi)星 總體水平的提高，要求各相關(guān)技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。除大型衛(wèi)星平臺技術(shù)外，微小衛(wèi) 星技術(shù)將是未來的重要研究方向。四、載人航天 載人航天是人類開發(fā)宇宙空間的必然發(fā)展。當(dāng)今世界載人航天計劃的核心，是在靠近地 球的軌道上建立六、新材料技術(shù)新材料技術(shù)被稱為“發(fā)明之母”和“產(chǎn)業(yè)糧食”。新材料技術(shù)的發(fā)展不僅促進(jìn)

9、了信息技術(shù)和生物技術(shù)的革命，而且對制造業(yè)、物資供應(yīng)以及個人生活方式產(chǎn)生 重大的影響。新材料技術(shù)的發(fā)展不僅促進(jìn)了信息技術(shù)和生物技術(shù)的革命，而且對 制造業(yè)、物資供應(yīng)以及個人生活方式產(chǎn)生重大的影響。記者日前采訪了中國科學(xué) 院“高科技發(fā)展報告”課題組的有關(guān)專家，請他們介紹了當(dāng)前世界上新材料技術(shù) 的研究進(jìn)展情況及發(fā)展趨勢。材料技術(shù)的進(jìn)步使得“芯片上的實(shí)驗(yàn)室”成為可能， 大大促進(jìn)了現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展。新材料技術(shù)的發(fā)展賦予材料科學(xué)新的內(nèi)涵和廣 闊的發(fā)展空間。目前，新材料技術(shù)正朝著研制生產(chǎn)更小、更智能、多功能、環(huán)保 型以及可定制的產(chǎn)品、元件等方向發(fā)展 納米材料20世紀(jì)90年代，全球逐步掀起 了納米材料研究熱潮

10、。由于納米技術(shù)從根本上改變了材料和器件的制造方法，使 得納米材料在磁、光、電敏感性方面呈現(xiàn)出常規(guī)材料不具備的許多特性，在許多 領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。目前已經(jīng)成功合成了氧化錫、氧化銦、氧化隔等材料 納米帶。由于半導(dǎo)體氧化物納米帶克服了碳納米管的不穩(wěn)定性和內(nèi)部缺陷問題， 具有比碳納米管更獨(dú)特和優(yōu)越的結(jié)構(gòu)及物理性能，因而能夠更早地投入工業(yè)生產(chǎn) 和商業(yè)開發(fā)。七、新能源技術(shù)在工業(yè)社會不斷發(fā)展的進(jìn)程中，能源的需求也在不斷地增長，而日漸告罄的 能源總是催促著物理學(xué)家尋找出新的能源來。在不同的時代，有著不同的物理突 破，也伴隨著不同的能源進(jìn)程。不用時期都有各種能源問題，解決能源問題，可 以有三種途徑：轉(zhuǎn)變能源利用方式，提高能源利用率；以新的途徑開發(fā)新能源； 直接利用物理方式獲取能源。在各個階段，為了能源的需求，物理學(xué)做出了自己 卓越的貢獻(xiàn)，各個物理學(xué)家的研究成