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怎么办？ 用激光照射——激光冷却技术 为什么没早实现?（70年） 因为需要“非常” 低的温度: 亿分之几 K 二、激光技术的应用 降低温度，也就意味如何使快速运动的原子慢下来？ 室温（300K)：每秒1000米 低温（1 K）：每秒100米 （1μK） ：每秒 25 公分。 朱棣文 （1948－） 二、激光技术的应用 利用六束激光，已实现把系统的温度降到千万分之一K的量级。这时候原子只有慢慢爬行了，速度大约是每秒2厘米。至此，快速运动的原子被抓住了。 二、激光技术的应用 原子干涉 为什么没早实现?（70年） 再利用改进技术，当系统温度下降到亿分之几 K时，玻色－爱因斯坦凝聚实现了 有什么用？ Bose-Einstein condensate runs circles around magnetic trap 量子计算机和量子调控 二、激光技术的应用 光谱学的历史从牛顿的色散实验开始 三、光谱及光谱分析 1859年, 基尔霍夫（Gustav Kirchoff）和本生（Robert Bunsen）研究了各种火焰光谱和火花光谱并发现对应于各种元素的特征光谱 当光源是太阳时，将得到太阳光谱。 三、光谱及光谱分析 知道太阳的物质构成 科学中的光谱学及其发展： 三、光谱及光谱分析 原子光谱与其能级结构相关 每种元素在光谱仪观察下，都像留名一样显示出自己的光谱，像一个人的指纹一样，是独特的。 三、光谱及光谱分析 天文学家胡金斯（William Huggins）拍摄了恒星的光谱，从中发现恒星的组成物质与太阳系相同。 胡金斯（William Huggins） = 三、光谱及光谱分析 光谱揭开了宇宙的神秘面纱 哈勃定律： 远方星系的离开速度正比于该星系离开我们的距离。 三、光谱及光谱分析 哈勃观察到的光谱“红移”现象 光谱分析方法的优点是灵敏、迅速。元素在物质中的含量达10-10克，就可从光谱中发现它的特征谱线，从而把它检查出来。 三、光谱及光谱分析 光谱分析还帮助人们发现了许多新元素: 铷和铯，就是从光谱中看到了以前所不知道的特征谱线，而被发现的。 上网查查看，氦（第2号元素）的发现过程也十分有趣？ 原子发射光谱线已经有100多万条 不同振动模式给出不同光谱 三、光谱及光谱分析 四、红外技术及应用 0.75微米～1000微米之间的电磁波定义为红外区 红外 1800年赫歇尔——天王星的发现者——发现红外光谱区 赫歇尔（F W. Herschel，1738-1822） 红外热辐射 四、红外技术及应用 人体红外热辐射 周围的物体都在不断地产生红外辐射 发动机 四、红外技术及应用 用红外探测技术侦察、跟踪和监视目标，称为红外跟踪； 引导炸弹投向这些目标，称为红外制导 四、红外技术及应用 红外侦察技术是利用红外成像系统进行监视、观察的一种侦察方法 红外夜视 四、红外技术及应用 红外线遥感技术就是在较远的地方(例如在离地面几百公里以上的高空)用红外线敏感装置对被测目标进行测量的一种非接触式的测量技术 秦始皇陵遥感图，揭示了封土堆下有西墓道。 四、红外技术及应用 利用地球资源遥感卫星获取地面各种特性的信息 我们总处在“光”的世界，对她的认识和应用将永不会停止 光的电磁理论 量子力学 原子结构 宇宙的膨胀 在本世纪科学发展史上最具有深远影响的五个理论... …都与光与光谱的本质相联系。 莫奈 爱因斯坦 “The real subject of every painting is light.” “For the rest of my life, I want to reflect on what light is.” 相对论理论 文化物理 固体的结构 半导体及其应用 超导材料及应用 纳米材料 §4.3 材料科学与技术 一、固体的结构 古代： 石器时代、 青铜器时代、 铁器时代 现代： 半导体、 超导体、 纳米材料、 复合材料 …… 历史上第一个技术工作者就是把石块磨平的人 材料发展的历史几乎是人类社会物质文明发展的历史 一、固体的结构 物质都是由原子、分子构成的，但整体性质和形状千差万别 固体和液体的分子都处于紧密集状态，所以又统称为凝聚态 水的三态 固体 有序结构 无序结构 晶