現(xiàn)代物理技術(shù)考試

1、專題一 激光部分1. 什么是自發(fā)輻射，受激輻射，受激吸收？答： a.自發(fā)輻射：處于高能態(tài)的原子不穩(wěn)定,在激發(fā)態(tài)停留的時間非常短（數(shù)量級約為10-8s），會自發(fā)地返回基態(tài)去，同時放出一個光子。這種自發(fā)地從激發(fā)態(tài)躍遷至較低的能態(tài)而放出光子的過程，叫做自發(fā)輻射。 b.受激輻射：當原子處于激發(fā)態(tài)E2時，如果恰好有能量 E2-E1的光子射來，在入射光子的影響下，原子會發(fā)出一個同樣的光子而躍迂到低能級E1上去，這種輻射叫做受激輻射。 c.受激吸收：處于低能級的原子（El），受到外來光子的激勵下，在滿足能量恰好等于低、高兩能級之差（E）時，該原子就吸收這部分能量，躍遷到高能級（E2）激發(fā)態(tài)，即E=E2-E1

2、。這一過程被稱之為受激吸收。2. 激光的基本特征包括哪些？答： 1.單向性極好；2.相干性好；3.單色性極強；4.高亮度；3. 激光器的基本結(jié)構(gòu)？各部分實現(xiàn)的基本功能？答：a工作物質(zhì)：實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn),產(chǎn)生光的受激輻射放大作用; b泵浦源：為實現(xiàn)工作物質(zhì)中的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)提供所需的外界能量; c光學(xué)諧振腔：(1) 為建立激光振蕩提供正反饋; (2) 諧振腔的參數(shù)影響輸出激光束的質(zhì)量選模作用。4. 激光器中光學(xué)諧振腔的作用？ 答：（1）使激光具有極好的方向性（沿軸線）； （2）增強光放大作用（延長了工作物質(zhì)）； （3）使激光具有極好的單色性選頻。 5. 光與物質(zhì)作用受激吸收的幾率和哪些因素有關(guān)？答：1

3、 只有外來光子能量時，才能引起受激輻射2躍遷概率不僅與原子性質(zhì)有關(guān)，還與輻射場的有關(guān)。6. 激光形成的條件？答：（1）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；（2）光學(xué)諧振腔；（3）閾值條件；7. 要使受激輻射起主導(dǎo)作用形成激光必須具備什么條件？答：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。 A 必須從外界輸入能量，使粒子躍遷到高能級上去。B 工作物質(zhì)內(nèi)必須存在亞穩(wěn)態(tài)能級。8. 激光在軍事，通信，醫(yī)療，機械加工方面有哪些應(yīng)用？這些應(yīng)用利用了激光的什么特征？答：軍事：激光測距，激光制導(dǎo)，激光致盲武器。利用：單向性極好、高亮度 醫(yī)療：激光手術(shù)，利用：能量高度集中。 通信：激光通信 。 利用：方向性極好，單色相干光。 機械加工：激光焊接，激光切割。利用：能

4、量高度集中。專題二 .超導(dǎo)體1超導(dǎo)體的臨界參數(shù)包含哪些？用圖形說明他們之間的關(guān)系?答：臨界溫度（Tc）、臨界電流（Ic ）和臨界磁場（Hc ）是“約束”超導(dǎo)現(xiàn)象的三大臨界條件。2. 臨界磁場（Hc ）與臨界溫度（Tc）、臨界電流（Ic ）之間的關(guān)系？答：1.Hc(T)隨溫度的變化一般可以近似地表示為拋物線關(guān)系：式中，Hc是絕對零度時的臨界磁場。2.臨界電流隨溫度變化的關(guān)系有：式中，是絕對零度時的臨界電流。3.超導(dǎo)材料的基本特性？答：1零電阻效應(yīng)2超導(dǎo)體的完全抗磁性（邁斯納效應(yīng)）4.超導(dǎo)磁懸浮列車的工作原理，并且說明其優(yōu)缺點？答：1.利用超導(dǎo)材料的抗磁性，將超導(dǎo)材料放在一塊永久磁體的上方，由于磁

5、體的磁力線不能穿過超導(dǎo)體，磁體和超導(dǎo)體之間會產(chǎn)生排斥力，使超導(dǎo)體懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效應(yīng)可以制作高速超導(dǎo)磁懸浮列車。2.優(yōu)點：能耗低、速度快、安全性能好、舒適、占地面積小。缺點：成本高.5超導(dǎo)在交通、儲能、電力傳輸、醫(yī)學(xué)、磁分離等方面有哪些應(yīng)用？這些應(yīng)用利用了超導(dǎo)的哪些性質(zhì)？答：1、交流超導(dǎo)發(fā)電機在電力領(lǐng)域，利用超導(dǎo)線圈磁體可以將發(fā)電機的磁場強度提高到5萬6萬高斯，并且?guī)缀鯖]有能量損失，這種發(fā)電機便是交流超導(dǎo)發(fā)電機。2、超導(dǎo)輸電線路超導(dǎo)材料還可以用于制作超導(dǎo)電線和超導(dǎo)變壓器，從而把電力幾乎無損耗地輸送給用戶。3超導(dǎo)貯能超導(dǎo)材料在輸送電流時，不會損耗電力，故用它可把作發(fā)電機可以做得很小

6、。4超導(dǎo)磁懸浮列車5在磁分離技術(shù)方面，超導(dǎo)體主要是利用超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的強大磁力從食物和各種原材料(如剛玉、方解石、砂石等)中把有鐵磁性或順磁性的雜質(zhì)清除出去。故超導(dǎo)體被稱作剔除雜質(zhì)的能手。6超導(dǎo)材料在醫(yī)學(xué)方面，可以用來制造一種能測量極微小的電壓和電流的電子元件，叫做超導(dǎo)量子干涉器件。二.利用性質(zhì)：零電阻、抗磁性。專題三納米材料1納米材料有哪些奇異特性表面效應(yīng) 小尺寸效應(yīng) 量子尺寸效應(yīng) 宏觀量子隧道效應(yīng)2典型的納米材料有哪些，它們有哪些用途？答：納米顆粒型材料用途：高密度磁記錄材料、吸波隱身材料、磁流體材料、防輻射材料、單晶硅和精密光學(xué)器件拋光材料、微芯片導(dǎo)熱基與布線材料、微電子封裝材料、光電子材

7、料、電池電極材料、太陽能電池材料、高效催化劑、高效助燃劑、敏感元件、高韌性陶瓷材料、人體修復(fù)材料和抗癌制劑等。納米固體材料 用途：Fe-B納米, 納米陶瓷，納米金屬等。納米膜材料用途：功能性的薄膜材料一直是人們研究的熱點，例如 H.Matsuda 等人制備的 Fe-P納米薄膜具有優(yōu)良的磁性能;納米硅薄膜是一種新型低維人工半導(dǎo)體材料；Eniko TothKadar 等人用脈沖電沉積法制備的Ni 納米晶薄膜，具有良好的電傳導(dǎo)性；楊仕清等人研究了納米雙相交換耦合多層膜a-Fe/ Nd- Fe4B永磁體的磁性能；利用巨磁電阻效應(yīng)制成的讀出磁頭可顯著提高磁盤的存儲密度；利用巨磁電阻效應(yīng)制作磁阻式傳感器可

8、大大提高靈敏度。納米磁性液體材料用途：做為密封材料、新型潤滑劑阻尼器件、磁性藥液等。碳納米管用途：在電子方面，利用碳納米管奇異的電學(xué)性能，可將其應(yīng)用于超級電容器、場發(fā)射平板顯示器、晶體管集成電路等領(lǐng)域。在材料方面，可將其應(yīng)用于金屬、水泥、塑料、纖維等諸多復(fù)合材料領(lǐng)域。它是迄今為止最好的貯氫材料，并可作為多類反應(yīng)的催化劑的優(yōu)良載體。在軍事方面，可利用它對波的吸收、折射率高的特點，作為隱身材料廣泛應(yīng)用于隱形飛機和超音速飛機。在航天領(lǐng)域，利用其良好的熱學(xué)性能，添加到火箭的固體燃料中，從而使燃燒效率更高。3利用納米知識解釋荷花出淤泥而不染的現(xiàn)象蓮花葉面表面的結(jié)構(gòu)與粗糙度為微米至納米尺寸的大小，當遠大于

9、該結(jié)構(gòu)的灰塵、雨水等降落在葉面上時，只能和葉面上凸狀物形成點的接觸，液滴在自身的表面張力作用下形成球狀，在滾動中吸附灰塵，并滾出葉面。4納米科技在軍事、醫(yī)學(xué)、航天、居家方面有何應(yīng)用？軍事領(lǐng)域利用原子操縱技術(shù)加工出的納米齒輪、納米彈簧、納米噴嘴、納米軸承、微型傳感器、微型執(zhí)行機構(gòu)等零部件，能夠制成一系列新產(chǎn)品。據(jù)報道，日本已組裝出一種只有米粒大小的汽車；德國則研制出了長24毫米、高8毫米、重量只有400毫克的微型直升機；而美國研制的微型發(fā)動機，在微小的空間中能裝下1000臺。能執(zhí)行各種軍事任務(wù)的超微型智能武器裝備，目前正在研制的主要是執(zhí)行偵察監(jiān)視任務(wù)、破壞敵方電腦網(wǎng)絡(luò)、信息系統(tǒng)、武器火控和制導(dǎo)系

10、統(tǒng)的“間諜草”、“機器蟲”、袖珍遙控飛行器、“螞蟻雄兵”和微型攻擊機器人等。 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便，用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進入人體后可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織。使用納米技術(shù)的新型診斷儀器只需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病?？茖W(xué)家們設(shè)想利用納米技術(shù)制造出分子機器人，在血液中循環(huán)，對身體各部位進行檢測、診斷，并實施特殊治療。它可將藥物輸送到特定的機體組織或器官內(nèi)；可在以前不可能達到的部位施行外科手術(shù)；更耐用或更有抵抗力的器官或機體組織；更輕、更“聰明”的生物假肢材料；生物感知系統(tǒng)裝置，可探測到早期疫情?？茖W(xué)家設(shè)想制造出負責清

11、掃血管的納米機器人（清潔工），專門負責清掃血管壁上的膽固醇、凝血等沉積物，以預(yù)防腦血栓等心血管??；同時也可以制作出清掃體內(nèi)癌細胞的機器人。航空航天領(lǐng)域納米器件在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅是增加有效載荷，更重要的是使耗能指標成指數(shù)倍的降低。這方面的研究內(nèi)容還包括：研制低能耗、抗輻照、高性能計算機；微型航天器用納米集成的測試、控制電子設(shè)備；抗熱障、耐磨損的納米結(jié)構(gòu)涂層材料。 采用納米材料技術(shù)對機械關(guān)鍵零部件進行金屬表面納米粉涂層處理，可以提高機械設(shè)備的耐磨性、硬度和使用壽命。堅韌的碳纖維，其密度是鋼的1/6，強度為鋼的10100倍，重量則只有鋼的1/4。將納米碳管做成太空升降機的纜繩，由于它的強度高

12、、重量輕，即使是從太空下垂到地面，它也完全可以承受自身的重量而不會斷開，它是目前唯一可作為太空云梯的理想材料。家居生活方面納米TiO2：在光照條件下，會產(chǎn)生具有非常強的氧化能力的空穴，從而將附在表面上的有機物、細菌及其它灰塵分解掉，直至生成CO2和H2O。殺菌、除味：由于納米ZnO具有大的比表面積，可以很快地吸收并分解臭氣，同時還能有效地殺菌，對黃色葡萄球菌和大腸桿菌的殺菌率高達95%以上。專題四核能技術(shù)1.獲得核能的途徑有哪些？答：1.235U核吸收一個中子裂變、2.核聚變.2.核能與其他能源相比有哪些優(yōu)缺點？答：優(yōu)點：1.效率既高又不污染環(huán)境，2.運行成本低、3.減少燃料的運輸量。缺點：1

13、產(chǎn)生強大的輻射，傷害人體，2. 廢料也很難處理。3. 核電雖然造價較高。3.核裂變與核聚變方程，并討論它們各自特點。答：1核裂變方程，核聚變方程。特點：2.裂變：一個重核經(jīng)中子轟擊分裂成幾個輕核聚變：幾個輕核聚合成一個重核并附有中子放出4.原子彈和氫彈破壞力包括哪些？ 答：1光輻射：強光可以引發(fā)近處的一切物體的燃:2. 中子和輻射：這種強粒子輻射可以立即使人和動物死亡，也可能使人患放射病3. 沖擊波：它可推倒建筑物、殺傷人員專題五 天體物理1. 利用哈勃定律解釋宇宙大爆炸模型理論.答：由哈勃定律：1.河外星系的視向退行速度與距離成正比，即距離越遠，視向速度越大。2. 在任何星系上，看其他星系都

14、是退行的退行速度與距離成正，即越遠的退行越快。宇宙在加速膨脹！3. 宇宙初期是溫度極高、密度極大、體積極小的“奇點”。即宇宙由大爆炸產(chǎn)生。2.利用圖形說明恒星的演化過程。答：（1）星云階段：（2）原恒星階段：慢收縮階段（1）主序星階段：大量燃燒HHe，直到H聚變不再進行，向紅巨星轉(zhuǎn)化。此后，隨星核質(zhì)量的不同，恒星取不同途徑死亡（2）紅巨星階段：中心H燒完，壓力引力，核開始收縮，中心T升高，核密度增大。同時，外層得到核收縮釋放的E，膨脹，形成V大，密度小，溫度低，而光度很大的紅巨星?。?）超新星爆發(fā)： 紅巨星后，核中心聚變停止，開始冷卻，輻射壓降低。 引力壓力，導(dǎo)致整個星體向中心塌縮，內(nèi)部溫度大

15、大提高。 內(nèi)部在高溫下爆炸，非常明亮，產(chǎn)生超新星！超新星爆發(fā)是恒星死亡的一種形式，其結(jié)果：A.恒星瓦解成星云；B.拋掉大量物質(zhì)，塌縮成白矮星、中子星、黑洞。專題六 粒子物理6.1宇宙中有哪些基本粒子輕子 強子 規(guī)范玻色子6.2宇宙中的相互作用包括哪些？它們是如何實現(xiàn)的？粒子之間的相互作用有四種，即強作用、電磁作用、弱相互作用、引力作用，總是通過交換媒介粒子來實現(xiàn)的。類別作用對象相對強度距離(m)媒介粒子作用時間(s)主要理論強作用夸克1 10-15膠子10-23量子色動力論電磁作用帶電粒子10-2無窮長程光子10-20 10-16量子電動力學(xué)弱相互作用大多數(shù)粒子10-13 10-17中間玻色子 10-8量子味動力學(xué)引力作用全部粒子10-39無窮長程引力子廣義相對論、量子引力理論6.3自然界中的對稱性包括哪些，對稱性原理內(nèi)容空間對稱性包括旋轉(zhuǎn)對稱、平移對稱、鏡象反射對稱；時間對稱性包括時間平移對稱性、時間反演對稱性。原理內(nèi)容是：1原因中的對稱性必反映在結(jié)果中，即結(jié)果