杰出的物理学家

日期:  
2018年 10月 30日
作者: 
Anne Corning  | 
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今年的诺贝尔物理学奖已于10月2日正式宣布,共有三位获奖者,其中包括96岁的美国人Arthur Ashkin,他是最年长的诺贝尔奖获得者,获奖原因是他在 “光镊”开发领域的杰出工作。2018年诺贝尔物理学奖的其他两位获得者分别是法国人Gerard Mourou和加拿大人Donna Strickland(历史上第三位获得诺贝尔物理学奖的女性),获奖原因是他们在脉冲激光领域的杰出工作。瑞典皇家学院(在过去的117年中负责颁发诺贝尔奖的机构)表示,这三位科学家的发现和发明“给激光物理学领域带来了重大变革”。

Donna Strickland1995年,当时她是一名光学研究生,同时也是皮秒研究小组(Picosecond Research Group)成员之一,该图片显示她正在将光纤对位。光纤用于产生频率啁啾和拉伸光脉冲,随后可以将光脉冲放大和压缩,以实现高峰值功率脉冲。

光镊(最初称为“单光束梯度力光阱”)利用光束移动分子和微生物(如细菌),并且不对它们造成任何破坏。这促进了众多应用技术的诞生,包括用于将健康血细胞与受感染血细胞分开的技术。

据BBC报道,“Mourou博士和Strickland博士为有史以来最短、最强烈激光脉冲的诞生铺平了道路。他们开发了一种称为‘啁啾脉冲放大(CPA)’的技术。该技术目前已应用于针对癌症的激光治疗以及每年进行的数百万台激光矫正眼科手术。”该技术未来还有可能用于创造更高效的太阳能电池或更快速的电子产品。

在Radiant,我们的队伍中有许多物理学专家(以及机械和电气工程师、材料学专家、计算机学专家、数学专家、核能工程师、环境科学专家等)。在业务领域中,我们每天都会处理涉及光学物理、电磁辐射及亮度和色度测量的问题。因此,您可能会说,我们这里在一定程度上偏向于科学领域。事实上,我们总部办公室的每间会议室都是以一位著名物理学家的名字命名的。受到最近宣布的这些诺贝尔奖项获得者的启发,我们认为,我们本周可以为大家介绍一些杰出的物理学家。

James Maxwell (1831 - 1879) 

James Clerk Maxwell于1831年6月13日出生于苏格兰爱丁堡。他在14岁时发表了第一篇科学论文,并先后成为了伦敦国王学院和剑桥大学的一名教授。

在Maxwell之前,物理学界关于电力和磁力一直没有统一的概念。他创造了关于电磁辐射频谱的突破性理论,并建立了质能等效理论(这为爱因斯坦的相对论普铺平了道路)。

在电磁学研究领域,Maxwell得出的结论是,光本身是一种以波的形式存在的电磁干扰。他的模型还表明,电磁波可以在实验室里产生,Heinrich Hertz后来证明了这一理论,这为如今无线电波的应用奠定了基础。

Maxwell研究过色彩感知现象,他对光和色的分析促进了三原色分离技术的发明。1861年,他使用红色、绿色和蓝色滤色片制作了第一张苏格兰格子呢缎带彩色照片。这一技术为现代彩色摄影术的诞生奠定了基础。如今,Radiant的ProMetric® 成像色度计使用红色、蓝色和绿色CIE三色刺激滤色片,以Maxwell的初始概念为基础,确保与人眼对光线和色彩的感知相匹配。

Heinrich Hertz (1857 – 1894)

Heinrich Rudolf Hertz于1857年10月22日出生于德国。当他还是一名年轻的教授时,他已经开始研究Maxwell的电磁理论。他不仅是理论物理学家,同时也是发明家。他发明了一种设备,可用于在实验室产生电磁波,并测量其长度和速度。

Hertz发现,电磁波的振动性质和这些波对反射和折射的敏感性与光波和热波是相同的。因此,他证实了James Maxwell的电磁学理论,从而证明光和热都是电磁辐射。

Hertz研究过光电效应:一种当光线(或电磁辐射)落在材料上时,该材料会发射带电粒子(光电子)的现象。光电效应暗示了量子世界的存在,Niels Bohr、Albert Einstein等物理学家后来推动了这一研究。

Marie Curie (1867 - 1934)

Marie Curie (née Sklodowska) 1867年11月7日出生于 华沙(波兰首都)。 她在巴黎索邦大学学习了物理学和数学,在那里,她遇到了物理学教授Pierre Curie,并在后来嫁给了他。日后,她还成为了该大学物理实验室的负责人。

Curie使用静电计发现来自铀样品的射线导致其周围的空气导电,从而推断出这种辐射来自铀原子本身。她的发现激发Pierre放弃自己的工作,加入到她的研究中。

Curie夫妇的研究促进了世界对原子结构、物质与能量之间的关系(推动了James Maxwell的早期研究工作)以及放射性元素钋(以波兰命名)和镭的分离的全新认识。她开发了用于表征和研究放射性材料特性的方法,特别是这些材料在肿瘤治疗等药物疗法领域的应用。

一战期间,Curie创建了野外放射造影中心,在战场上提供X射线成像,帮助治疗了约100万受伤士兵。

Curie是索邦大学第一位被任命为普通物理学教授的女性(1906年),也是第一位获得诺贝尔奖的女性(与她的丈夫一起获得诺贝尔物理学奖,1903年)。此外,她还获得了另一项诺贝尔化学奖(1911年),成为了历史上获得过两项诺贝尔奖的四人之一。

Niels Bohr (1885-1962)

Niels Henrik David Bohr于1885年10月7日出生于丹麦哥本哈根。1916年,他成为了哥本哈根大学理论物理研究所的负责人。在Max Planck和Edward Rutherford研究工作的基础上,Bohr推进了一种新的原子模型:被电子包围的带正电原子核,其中每个电子都有一个单独的轨道。

他表示,外层轨道中的电子数量决定了每个元素的化学性质。他发现,当电子从外层轨道跳到内层轨道时(当被电荷加热或“激发”时),它会发射特定颜色的光线。通过棱镜使这种光线发生折射后,将产生该元素特有的彩色线条(原子光谱)图案。

1922年,Bohr获得诺贝尔物理学奖。此后,他继续研究原子和原子核,促进了人类对核裂变的认识。

自1933年开始,Bohr帮助许多著名的犹太科学家离开德国。在纳粹占领丹麦之后,他面临随时被逮捕的威胁,于1943年与家人一起逃亡瑞典。然后,他开始为盟军工作,帮助他们研发核弹。后来,他将大部分工作投入到原子物理学的和平应用领域,倡导国家之间的科学开放精神。

我们是否遗漏了您最喜欢的物理学家?请继续关注我们未来的“杰出的物理学家”系列文章... 

 

图片来源

Donna Strickland:此图片文件根据“ Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International”条款获得了许可,https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Donna_Strickland_as_a_graduate_student_at_the_University_of_Rochester_(cropped).jpg.

Marie Curie:此图片文件根据“Creative Commons Attribution 4.0 International“ 条款获得了许可,

Niels Bohr, Heinrich Hertz, 和 James Clerk Maxwell的图片: 来自他们原籍国和美国的公享领域

 

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