邵武一中高二(4)班

邵武一中高二(4)班内容摘要：

物 理学上这种不辨过去与未来的特性被称为时间对称性。 经典物理学定律却假设时间无方向，而且也确定在宏观世界中通过了检验。 近几十年来，物理学家一直在研究时间对称性在微观世界中通过了检验是否适用。 欧洲核子中心的物理学家经过长达三年的时间最近终于获得了突破。 他们的实验观测首次证明：至少在中性 K 介子衰变过程中，时间违背了对称性。 这是物理学史上首次直接观测到时间不对称的现象。 现代宇宙理论曾认为，宇宙大爆炸之初应产生等量物质与反物质，但当今的宇宙却主要为物质世界所主宰，这一现象一直使人困惑。 欧洲核子中小实验证明，反物质转化 为物质的速度要快于其相反过程，因此它为宇宙中物质量为何远远超过反物质量提供了部分答案。 从蝴蝶翅膀到防伪纸币 13 号 洪水富 英国埃克塞特大学薄膜光子实验室的物理学家乌维西克和另外两名同事，由于一个偶然的机会。 在几年前就开始研究名叫大凤蝶的翅膀，这种蝴蝶翅膀本来是有黄有蓝的，但是在人眼里便成了闪闪发光的绿色。 他们用显微镜发现，蝴蝶翅膀上竟然布满了下凹的小坑，小坑很小，直径大约万分之四厘米，坑底是黄色，而坑坡是蓝色的，乌维西克解释是：当光被照射到坑底时，被反射呈黄色，当被照射到小坑的斜坡上被反射，同时反射光 线又入射到另一个斜坡再被反射，由于坑太小，人们无法把黄色和蓝色区分开，而感觉到是绿色。 另外，他们还发现，这两次反射也改变了光的极化方向。 人眼无法区分，但蜜蜂等昆虫却能区分。 （光子在电磁场中振动的方向） 他们目前 E 在研究如何仿照大凤蝶翅膀结构，在纸币和信用卡上也布满小坑，这样无论伪钞者无论将假币外表印制的与真币多么相似。 他们绝没有技术在假币上布满分布和大小都与真币一样的小坑；只要用专门的光学设备发出极化光一看，看看反射光的极化方向，便会真假立现。 12 粒子束武器 14 号 高小建 粒子束武器就是：通过核裂变或核聚变 形式实现爆炸或脉冲发电，以产生高功率的脉冲粒子束，这些粒子束以接近光速出来，击毁目标。 粒子束武器大致分为三个部分， BP，能源，电子喷嘴和急流加速器。 （ 1）能源：一般是由核裂变或核聚变的极高的脉冲功率形成。 人们采用专门的核爆炸式的发电机，通过核裂变或聚变释放出能量，发出高压脉冲电流，通过控制开关和特殊传输线路，传到巨型贮能器，把脉冲电荷堆积起来，在毫微秒的时间内发电。 （ 2）电子注入器把脉冲高压电站转换成电子束，高强电磁场把它在电子枪中加速，通过电子嘴向集流加速器喷射，作为加速质子介质。 （ 3）集流加速器 是粒子束的核心，在电子喷嘴和集流加速器之间，装有注入阀，引入介质，用于电子束高速碰撞，电子剥落，形成质子，并集流加速，最后接近光速射出，击毁目标。 气体液化问题 15 号 杨珍 气体液化问题是 19 世纪物理的热点之一。 1894 年荷兰莱顿大学实验物理学教授麦林昂内斯建立了著名的低温实验室。 1908年他成功液化了地球上最后一种“永久气体”氦气，并且获得了接近绝对零度（零下 273。 2 摄氏度，标为 ok）的低温。 这样的温度为超导的现象的发现提供了有力的保证。 1911年他发现：汞的电阻在 k 左右的低温度时集 聚下降，以至完全消失（即零电阻），这种现象称“超导电性”，人们发现所有超导物质：如钛、锌、铵、铅、汞等，当温度降至临界温度（超导转变温度）时，皆是出现某些共同特征：（ 1）电阻 =0。 一个超导体环移去电源后，还能保持原有的电流。 有人做过实验，发现超导环中的电流持续 2 年半而无显著衰减。 (2)完全抗磁性。 只要超导温度低于临界温度而进入超导状态以后，该超导材料便把磁力线排斥体外。 因此其体内的磁感应强度为零，这种象限称为“迈斯纳”反映。 超导的本质究竟是什么。 一开始人们便从实验与理论两方面进行探索。 直到 50年人们才获得突破性的进展，“ BCS”理论是由美国的物理学家包了，库柏和斯里昂于 1957年首先提出的并以他们名字的第一个大写字母命名的。 这一理论的核心是计算出导体中存在电子相互吸引从而形成一种共振状态，即存在“电子对”。 超导电性现象被发现后，主要应用在：超导磁悬浮列车，超导量子干涉器和超导计算机上，深入到人们的生活和工业之中。 13 量子效应集成电路理论 16 号 曾祥熠 无需导线的量子效应集成电路理论已被东芝公司的模拟实验所证实。 这为开发集成度更高，更节省电力的新一代大规模集成电路带来了希望。 现在的集成 电路是靠连接线路元件的金属导线来传递信号，量子效应集成电路的基本单元，靠单元之间的相互作用来传递信号。 这种信号是靠封闭的量子箱里的电子之间相互产生的库仑作用而进行运动和变化的。 量子效应集成电路的设计思想十多年前就已提出，其目的是为了开发集成度更高，耗电更低的大规模集成电路。 量子电路在理论上被认为是可行的，然而多年来其研究只停留在两千单元组合的实验上，而且很难实现稳定的信号传递。 东芝公司研究证明量子效应集成电路能够持续地稳定工作，所以量子效应集成电路是具有使用价值的，它的开发与应用前景十分乐观。 宇宙开发 17 号 高云花 在失重条件下，熔化了的金属的液滴，形状呈绝对球形，冷却后可以成为理想的滚珠。 而在地面上，用现代技术制成的滚珠，并不诚绝对球形，这是造成轴承磨损的重要原因之一。 玻璃纤维是一种很细的玻璃丝，直径为几千微米。 它是现代光纤通信的主要部件。 在地面上，不可能制造很长的玻璃纤维。 因为没等到液态的玻璃丝凝固，由于重力的作用。 它就被拉成小段，而在太空轨道上，将可以制造出几百米长的玻璃纤维。 在太空轨道上，可以制成一种新的泡沫材料 泡沫金属。 在失重条件下，在液体的金属中通以气体， 气泡将不会“上浮”，也不会“下沉”。 而是均匀的分布在液态金属中，凝固后就成为泡沫金属，这样可以制成轻得像软木塞似的泡沫钢，用它做机翼，既轻又结实。 同样的道理，在失重条件下，混合物可以均匀地混合，由此可以制成地面上不能得到的各种合金。 电子工业，化学工业，核工业等部门，对高纯度材料的需要不断增加，其纯度要求“ 6 个 9”至“ 8 个 9”。 在地面上，冶炼金属需要在容器内进行，总会有一些容器的微量元素被渗入到被冶炼的金属中，而在太空中的“悬浮冶炼”是在失重条件下进行的，不需要容器；消除了容器对材料的污染 ，可获得极高纯度的产品。 14 在电子技术中作用的晶体，在地面上生长时，由于重力影响，晶体的大小受到限制，而且要受到容器的污染，在失重条件下，晶体的生长是均匀的，生长出来的晶体也要大得多，在不久的将来，如能在太空建立工厂，生产出砷化镓的纯晶体，它要比现有的硅晶体要优越的多，将会引起电子技术的重大突破。 在太空失重的条件下，会生产出地面上难以生产的一系列产品，建立空间工厂，已不再是幻想，同学们可以展开想象的翅膀，提出自己的太空实验设想，为宇宙开发贡献一份力量。 神通广大的超声 18 号 曹胡兰 超声波的频率高 ，有的高达几十亿赫。 具有奇特的性质，在工农业、生产医药卫生以及科学研究等方面都有广泛的应用 频率很高的超声波在媒质中可以形成剧烈的振动，产生机械、热光电化学和生物等各种效应。 可以用超声波清洗小到钟表零件一类的精密零件，大到一二十米长的整个导弹壳体和反应堆里的热交换器部件。 可以用超声波钻孔，对象宝石、玻璃、陶瓷等坚硬的脆性材料钻出任何形状的孔，如果在切削工具上加进超声波振动，可以使切削阻力隆低到 1/10，并且提高切削质量，用超声波法可以使物质软化流动，这种方法所需能量只有普通加热法的千万分之一，因此超声在 拉管、拉丝、挤压成型和铆接等工艺上大有用处。 超声波还能“粉碎”液体，使各种在通常情况下不能混合的液体（像油和水）混合在一起，超声波也能“粉碎”细菌，因此可以用来对食物进行杀菌消毒。 液晶 19 号 朱远珍 某些有机化合物，具有一种特殊的物质状态，叫做液晶。 液晶一方面相像液体，具有流动性；另一方面又像晶体，光学性质具有各像导性。 液晶是介于液体和固体之间的过度状态，微观结构也介于固液之间。 液晶是不稳定的，外界影响的微小变动会影起液晶分子排列的变化，改变它的光学性质。 有一种液晶，在外加电压的影响 下，可以制成显示元件。 在两电极间将液晶涂成文字或数码，加上适应电压，透明的液晶变得混浊了，文字或数码就显示出来了。 这种显示元件用于电子手表，电子计算器，微电仪以及其他仪器中。 还有一种液晶，具有灵敏的温度效应，温度改变是会改变颜色。 只要温度升高 1 摄氏度，液晶就会按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序改变颜色；温度降低，又按相反 15 顺序改变颜色。 液晶的这种性质，可以用来探测温度，例如在医学上可以用来检查肿瘤。 在皮肤表面涂上一层液晶，由于肿瘤部分的温度与周围正常组织的温度不一样，液晶会显示出不同的颜色，电路中的 短路点温度高，用同样的办法可检查出短路点。 液晶早在十九世纪八十年代就被发现，直到电子技术和其他一些技术迅速发展起来以后，近二十几年来，人们对液晶的研究有了重要的进展，使它获得了广泛的应用。 简谱运动与电磁振荡的对比 21 号 林 杰 简谐运动与电磁振荡有许多相似之处，利用物理知识点的相同、或相似来认识新的物理规律这是学好物理较为有效的方法之一。 本文主要以水平方向振动的弹簧振子的运动和 LC 振荡电路的振荡为例，对这两个重要的物理运动过程加以对比，研究它们的相同和相异。 1．关于装置结构的对比 简谐运动的振动装置是由弹簧和振子两部分组成，如图 1 甲所示。 在振动过程中弹簧蕴藏有动能。 动能和势能之和为振动系统的能量。 电磁振荡电路也有两部分组成，它们是电容器和电感线圈，如图 1 乙所示。 在振荡过程中电容器蕴藏有电场能，电感线圈中蕴藏有磁场能。 电场能与磁场能之和为振荡电路的总能量。 2．关于能量来源的对比 简谐运动的能量和电磁振荡的能量皆来源于系统之外的物体，系统本身并不能自己产生能量，因此系统能量的大小决定于外界因素，与自身的装置无关。 简谐运动的能量来源于外界对系统的做功，其途 径有两个一个是将振子拉离平衡位置，以增加弹簧的势能，此过程是外界对弹簧做功将外界能量转化为振动系统的能量，然后由静止释放，使系统振动起来如果在振动过程中无能量损失．系统将会永远的振动下去，系统的能量是守恒的，守恒在开始振动时弹簧的弹性势能上，另一个是振子在平衡位置时，外界给 一个瞬时冲力，以增加振子的动能，系统也将振动起来，无能量损失的条件下，系统的能量也守垣，守恒在开始振动时振子的动能的大小上。 电磁振荡的能量也来源于外界系统的做功，其途径也由两个：一个如图 2 甲所示，先将单刀双掷开关达到 1 上，给电容器充 电，电源的电能转化为电容器的电场能，然后将单刀双掷开关达到 2 上， LC 振荡电路就会振荡起来，如果无能量损失振荡系统的能量就会守恒，守恒在电容器开始放电时电容器的电场能的数值上。 另一个如图 2 乙所示，先将开关 K 闭合，达到稳定 16 后电源的电能转化为电感线圈的磁场能，然后断开开关 K， LC 振荡电路就会振荡起来，如果无能量损失振荡系统的能量就会守恒，守恒在电容器开始充电时电感线圈的磁场能的数值上。 3．关于峰值的对比 简谐运动过程中随运动而变化的物理量为振子的速度，以及与速度有关的振子的动量、动能；还有弹簧的伸缩量，以及与伸 缩量有关的恢复力、加速度、弹簧的弹性势能。 所谓峰值就是这些物理量在变化过程中的最大值。 当振子到达平衡位置时，振子速度以及与速度有关的物理量都达到最大值，即为峰值；但弹簧的伸缩量以及与伸缩量有关的各物理量都达到最小值，即为零。 当掁子到达两个端点时，弹簧的伸缩量以及与伸缩量有关的各物理量都达到最大值，即峰值；但振子的速度以及与速度有关的各物理量都达到最小值，即为零。 电磁振荡过程随振荡而变化的物理量也有两组物理量。 一组为电容器的电量，以及与电量有关的电场强度、电容器的电压、电场能；另一组为通过线圈的电流强度，以 及与电流强度有关电磁感应强度、感应电动势、磁场能。 这些物理量在变化过程中的最大值也叫峰值。 当电容器开始放电的瞬间，电容器电量、以及与电量有关的能量、及自感电动势都达到最大值，即为峰值；通过线圈的电流、以及磁感应强度、磁场能都达到最小值，即为零。 当电容器放电完毕的瞬间，通过线圈的电流、以及磁感应强度、磁场能都达到最大值，即峰值。 电容器电量、以及与电量有关的能量、及自感电动势都达到最小值，即为 0 4．关于运动过程的对比 简谐运动过程是周期性的，振子完成一个全振动所用的时间为一个周期，一个周期由四 个过程组成，两个加速过程和两个减速过程，四个过程的运动时间相等，因此简谐运动是一个“对称”运动 电磁振荡也是周期性的，电流完成一个全变化所用的时间为一个周期，一个周期也是由四个过程组成的，两个放电过程和两个充电过程．四个过程所用时间相等。 因此电磁振荡也是一个“对称”运动。 5．关于运动周期的对比 简谐运动的运动周期为振动系统的固有周期，它是由振动系统本身的性质决定的，与系统的能量及各个物理量的峰值等无关。 其决定式为kmT 2。 电磁振荡的振 荡周期为 LC 振荡电路的固有周期，它是由 LC振荡电路本身的性质决定的，与电路的能量以及各个物理量的峰值无关。 其决定式为 LCT 2。