物理学是科技创新的源泉

 物理     |     by 思玛特SMTRU     |      2018-12-27

  摘    要: 本文作者论述了x射线的重要性, x射线不仅在医学方面有很大的作用, 而且也影响了许多重大的发明。半导体的发明是微电子产业在20世纪得以蓬勃发展。原子能理论, 也使得人类得到了巨大的清洁能源。激光理论也广泛应用于在工农业、通信等方面。所以说物理学可以推动科技创新。由此可知:物理学在科学创新中起着重要作用, 这一结论告诉人们, 高校是用于培养人才的, 学校的理工科方面的有关专业应该重视大学物理的课程教学。

  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

  物理学是研究物质世界最基本的结构、他们之间的相互作用以及, 他们的运动规律的科学。

  物理学涉及的内容非常广, 同时物理学也被视为各种科学创新的基础。根据物理学的发展史可以发现:物理学中所包含的科学思维的方法方式可以培养学生的科技创新和科技发展的能力, 所以物理学在高等学校的理工科专业中是一门必修的基本课程, 教育部有关文件也规定了各种学科的关于物理课程的最低学时数, 但许多高校并没有按照教育部的基本要求来开设大学物理的课程。在许多高校, 极力压缩了大学物理课程及大学物理实验课程。使得学生没有达到教育部最低的标准所要求的课时。本文通过论述物理学对于科技创新的重要性, 来提高教育管理者, 给你大学物理课程的认识。

  2. 物理学是科技创新的源泉

  第一次工业革命蒸汽机的发明以及第二次工业革命的电动机, 这些创新发明, 都体现了物理学类与科学技术的发展起到至关重要的作用。所以我们说, 物理学是科技创新的源泉。在1895年, 威廉·伦琴 (Wilhelm R魻ntgen) 发现一种射线, 这种射线在电场磁场中不发生偏转, 但是穿透能力很强, 所以他将这种射线命名为x射线。在1912年, 劳厄确定它是一种光波。因为x射线的发现, 有了如今的医学影像技术, 根据各种X光片来诊断疾病。另外, 也由于这一发现, 有了现在广泛应用于各个领域的x射线衍射仪。X射线衍射仪成为各个科学家研究物质结构的必备工具。

  1907年, 威廉·汤姆孙 (W.Thomson) 发现电子, 经过不断发展, 最终美国的工程师基尔比创造出第一批集成电路。随后, 微处理器等也逐渐问世。电子机具有核电性也具有核磁性。在20世纪, 计算机出现了, 其硬件基础也需要物理学知识。计算机也随着物理学的进步, 计算机的电子元件经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路等过程。

  1916年, 爱因斯坦发现了光受激辐射的原理, 几十年之后, 第一台激光器问世, 激光的单色性、相干性、方向性都比较好, 亮度也比较高, 所以激光可以广泛应用于用于医疗、农业等各个方面。激光也可以用于进行材料的加工, 如切割、焊接、微加工等。激光加工技术有几大特点:1) 用激光加工可以不接触工件儿, 对其不能造成污染。2) 其中的光点小, 能量相对集中。3) 激光束容易聚焦, 导向等, 便于自动化的控制。4) 安全可靠, 对加工材料, 不会造成挤压等损害。5) 用激光切割, 其切割面比较光滑, 没有毛刺, 切割面细小。用激光进行工件的加工, 广泛应用于在汽车, 飞机等行业。

  2014年, 蓝色发光二极管的发明, 使人们获得白光光源的方式更加的节能。三基色红绿蓝中, 红光和绿光LED早已经问世, 但蓝光制造很是困难, 通过科学家的努力, 最终, 发明创造了蓝光LED, 这种灯用于照明不仅使消费者感到更加舒适, 而且耗能更低。这一物理学研究给人类的带来巨大好处。如果将普通使用的灯泡都换成这样的LED灯, 那么全世界所共同节约电能, 也是一个巨大的数字。

  2010年, 美国科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫, 发明了石墨烯材料。当时, 普遍采用硅材料来制造集成电路的晶体管, 但是, 当硅材料的尺寸小于十纳米时, 其制造出的晶体管的稳定性就会变差, 而如果换成是石墨烯, 则可以避免这个问题。石墨烯材料稳定性特别好, 即使被切割为1纳米左右, 其稳定性和导电性也非常好。也因此, 引发了电子工业革命。

  2013年, 清华大学薛其坤院士领头组成了一个实验团队, 首次观测到了霍尔效应。其实, 在2010年, 我国的理论物理学家方忠、戴希等合作, 提出了实现量子化反常霍尔效应的最佳体系可能是磁性掺杂的三维拓扑绝缘体, 他们根据这一理论, 根据实验研究, 最终观测到了量子反常霍尔效应。通常, 在我们使用计算机的时候, 计算机会发热产生能量耗损, 有时候速度也会变慢等, 这都是因为芯片中的电子没有按照自己特定的轨道运行, 相互碰撞产生了能量耗损, 所以出现计算机的发热, 使用速度变慢等问题。而量子霍尔效应可以使电子在自身特定的轨道运行使其不再产生碰撞, 而减少能量的耗损。这个研究成果对未来计算机的发展, 带来十分好的空间。物理学的发明发现, 都会推动着社会的发展, 科学技术的创新, 为人类创造巨大的物质财富。所以说物理学是科技创新的源泉。

  3. 结语

  本文通过论述了X射线、电子、激光、蓝光LED等的发明发现, 对于社会发展以及科学技术的创新做出了巨大贡献, 所以得出结论:物理学是科技创新的源泉。目前来看, 很多国外的大学非常注重物理这门学科, 但国内高校有很少的学校能够做到将物理这门学科重视起来, 所以对于物理学, 我们应该给予重视, 通过一些物理知识的学习, 为社会发展和可学技术的创新做出贡献。国内高校也应严格按照教育部的要求, 按照规定课时合理安排物理学课程, 为社会培养优秀的创新能力的人才。

  参考文献:

  [1]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) .
  [2]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.
  [3]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.


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