量子物理與現(xiàn)代科技

——量子物理與現(xiàn)代科技從輝煌走向輝煌

如果說(shuō)量子物理的建立是20世紀(jì)科學(xué)史上最偉大而輝煌的而成就的話，那么，它在各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用則讓它從輝煌走向輝煌，讓我們今天的生活如此豐富多彩，下面，就讓我們領(lǐng)略量子在現(xiàn)代科技中發(fā)揮的無(wú)可替代的作用！前言量子力學(xué)為近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)

納米技術(shù)激光半導(dǎo)體一、納米技術(shù)納米技術(shù)與納米材料納米技術(shù)：在納米尺度（1－100nm）上制造材料和器件的工藝。其實(shí)質(zhì)就是在分子水平上一個(gè)原子、一個(gè)原子地制造具有嶄新的分子組織的納米結(jié)構(gòu)的能力。納米材料：由納米級(jí)結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的任何類(lèi)型的材料。2.納米尺度的觀測(cè)掃描探針顯微術(shù)(ScanningProbeMicroscopy)

是利用探針尖端與表原子間的不同種類(lèi)的局域相互作用來(lái)測(cè)量表面原子結(jié)構(gòu)，獲得原子級(jí)分辨圖象。

掃描隧道顯微鏡隧道效應(yīng)理論

在量子力學(xué)中，隧道效應(yīng)是粒子波動(dòng)性的直接結(jié)果。當(dāng)一個(gè)粒子進(jìn)入到一個(gè)勢(shì)壘中，而勢(shì)壘的勢(shì)能比粒子的動(dòng)能大時(shí)，根據(jù)量子力學(xué)原理，粒子越過(guò)壁壘而出現(xiàn)在勢(shì)壘的另一邊的幾率不為零，而經(jīng)典力學(xué)給出的幾率則為零。掃描隧道顯微鏡工作原理

電子從一極通過(guò)隧道效應(yīng)穿過(guò)空間勢(shì)壘到另一極，形成隧道電流。電流大小取決于針尖與表面間距及表面電子狀態(tài)。掃描隧道顯微鏡要測(cè)量隧道電流變化，只能用于導(dǎo)體或半導(dǎo)體研究，并且得到的不是實(shí)際表面形貌。后來(lái)又發(fā)明了掃描探針顯微鏡（近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡、熱掃描顯微鏡、原子力顯微鏡），它們可在原子水平測(cè)量各種表面的形貌，研究表面彈性、塑性、硬度等。3.對(duì)納米世界的操縱主要利用掃描探針顯微鏡和分子外延技術(shù)。移動(dòng)原子

用掃描探針顯微鏡還可操縱原子。IBM公司1990年第一次在一塊鎳晶體上用35個(gè)原子拼出了IBM3個(gè)字母，寬度在3個(gè)納米內(nèi)。美國(guó)正在研制一種納米操縱器，使用類(lèi)似游戲機(jī)搖桿來(lái)控制掃描隧道顯微鏡掃描隧道顯微鏡：圖中的“IBM”是由單個(gè)原子構(gòu)成的

二、激光1.激光與激光技術(shù)激光：激光是指窄幅頻率的光輻射線，通過(guò)受激輻射放大和必要的反饋共振，產(chǎn)生準(zhǔn)直、單色、相干的光束的過(guò)程。激光技術(shù)：是20世紀(jì)60年代初期發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，它不僅引起了現(xiàn)代光學(xué)應(yīng)用技術(shù)的巨大變革，還促進(jìn)了物理學(xué)和其他有關(guān)科學(xué)的發(fā)展。產(chǎn)生原理簡(jiǎn)介：

一個(gè)原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí)，會(huì)放出一個(gè)光子，叫做自發(fā)放光。原子在高能級(jí)時(shí)受到一個(gè)光子的撞擊，就會(huì)受激而放出另外一個(gè)相同的光子，變成兩個(gè)光子，叫做受激放光。如果受激放光過(guò)程持續(xù)產(chǎn)生，則所發(fā)出的光子會(huì)越來(lái)越多。只要我們把高能級(jí)的原子數(shù)量控制在高于低能級(jí)的原子數(shù)量，那么受激放光過(guò)程就會(huì)持續(xù)產(chǎn)生，從而產(chǎn)生激光。

2.激光產(chǎn)生原理美軍使用激光器的實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)光波長(zhǎng)的紅綠藍(lán)激光(635nm,532nm,445nm)3.產(chǎn)生激光的物質(zhì)——激光器目前激光器的工作物質(zhì)有近千種，產(chǎn)生激光的波長(zhǎng)從紫外線到遠(yuǎn)紅外線。按照它們的工作物質(zhì)來(lái)分，可分為氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器和液體激光器等。按照激光的輸出方式來(lái)分，可分為連續(xù)輸出激光器和脈沖輸出激光器。下面介紹幾種激光器氦氖激光器

這是研制成功的第一種氣體激光器，也是最常用的一種，通常在可見(jiàn)光頻段（6328?）工作，功率一般約數(shù)毫瓦，連續(xù)發(fā)光。因?yàn)橹圃旆奖?、較便宜、可靠，所以使用較多。由于單色性好，相干長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十米以致數(shù)百米。紅寶石激光器

紅寶石激光器的工作物質(zhì)是紅寶石棒。已經(jīng)成為在醫(yī)學(xué)、工業(yè)以及眾多科研領(lǐng)域不可或缺的基本儀器設(shè)備。4.激光的應(yīng)用

激光應(yīng)用很廣泛，主要有光纖通信、激光光譜、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光切割、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矯視、激光美容、激光掃描、激光滅蚊器等等纖綠激光指示可見(jiàn)激光警告標(biāo)下面就大家感興趣的激光在軍事上的應(yīng)用——激光武器做一個(gè)簡(jiǎn)介激光武器——現(xiàn)今及未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的新寵兒激光武器(LaserWeapon)是一種利用沿一定方向發(fā)射的激光束攻擊目標(biāo)的定向能武器，具有快速、靈活、精確和抗電磁干擾等優(yōu)異性能，在光電對(duì)抗、防空和戰(zhàn)略防御中可發(fā)揮獨(dú)特作用。和傳統(tǒng)武器相比，激光武器具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。一是快速：激光傳播速度高達(dá)每秒30萬(wàn)公里。二是選擇性好：激光本身不會(huì)爆炸，可以打擊靠近友方的目標(biāo)。三是反應(yīng)活：只需轉(zhuǎn)動(dòng)一面鏡子，便可以大幅改變發(fā)射方向，比其他任何武器都易于操縱。四是可以連續(xù)發(fā)射：一個(gè)激光器可以在短時(shí)間內(nèi)擊毀多個(gè)目標(biāo)，做到以寡敵眾。