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  物理--2016, 45 (8)   发布日期: 2016-08-12
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评述

古斯—汉欣位移的发现与发展 Hot!

温积森,王立刚
全文: PDF (2802 KB)   下载:( 40 )
摘要

目前古斯-汉欣位移泛指有限束宽光束在界面处反射或透射时,在入射平面内会出现偏离几何光学预言的一小段横向移动量。古斯—汉欣位移的研究可追溯至牛顿时代,但直到1947年才在实验上发现了该位移,此后人们开始对其逐步深入研究。作为一种基本的物理现象,它已延伸到声学、量子力学和物质波等领域。文章作者结合自身研究经历与认识,从古斯—汉欣位移的发现、理论解释及最新的研究进展等方面对其进行介绍。

能谷电子学专题

二维半导体中的能谷电子学 Hot!

胡凯歌,冯济
全文: PDF (3741 KB)   下载:( 54 )
摘要

文章介绍了能谷电子学背后的基本物理原理,并回顾了此方向在材料实现上的进展。在理论背景部分简单回顾了基本模型和有关贝里曲率导致量子输运和光选择的重要概念,在材料实现部分除了总结在真实材料中重要的实验和理论的发现,也讨论了在这些材料中的自旋轨道耦合和近邻诱导的塞曼效应,最后展望了能谷电子学的发展前景。

二维半导体中电子能谷研究新进展 Hot!

曾华凌,崔晓冬
全文: PDF (2723 KB)   下载:( 37 )
摘要

物质材料伴随着体系维度的降低往往会衍生出新的特性,展现丰富的物理现象,并带来新奇可观测及可操控的量子态。作为新兴超薄半导体出现的二维六族过渡金属硫化物,除了具有区别于块体材料的直接能隙,在其第一布里渊区里还存在着简并但不等价的分立能谷。由于体系中空间反演对称性的破缺,在这些能谷里,电子及空穴具有非零且相反的轨道磁矩以及贝里曲率,从而提供了利用外场对能谷自由度进行量子调控的前提。文章对二维六族过渡金属硫化物中能谷电子学的发展进行了介绍,并对未来的潜在发展方向做出一些展望。

能谷与非线性光学 Hot!

吴施伟
全文: PDF (3610 KB)   下载:( 39 )
摘要

能谷自由度是近年来随着新型二维量子材料的研究而兴起的新焦点,而非线性光学则是现代光学学科中的重要分支。这两个看似没有任何交集的领域由于都对物质材料的中心反演对称破缺极度敏感而密切关联。文章将以过渡金属二硫属化物的单层和少层为代表,介绍能谷自由度与非线性光学中最基本的二次谐波过程之间的关系。由此得出,非线性光学可以成为研究能谷物理的重要技术和手段。同时,过渡金属二硫属化物等能谷材料也大大丰富了非线性光学的研究对象,预期二维材料和器件可以成为非线性光学研究的新机遇和新热点。

谷电子自由度电学调控的首次实现

王海龙,叶堉,赵建华,张翔
全文: PDF (2980 KB)   下载:( 37 )
摘要

对电子电荷和自旋自由度的电学调控奠定了微纳电子器件和自旋电子器件的工作基础,然而人们对固体材料中电子谷自由度的有效电学调控还处在研究探索阶段。文章简要介绍作者在单层过渡金属硫族化合物(TMDC)和磁性半导体(Ga,Mn)As构成的pn结中,利用电学自旋注入方法首次成功实现对电子谷自由度进行电学调控的工作。

前沿进展

低频声学全吸收点——解决低频噪音的一种有效方法

杨旻,马冠聪,杨志宇,沈平
全文: PDF (3586 KB)   下载:( 31 )
摘要

低频噪音以其超强的穿透力和难以吸收的特性成为一个令人烦恼的工程技术难题。作者在最近的研究工作中发现的低频声学全吸收点是解决低频噪音问题的一种有效方法,即经过一些简单的设计,原本声学上的全反射表面可以借助于一种特别的表面杂化共振实现对空气中声音的阻抗匹配,从而在一些可调的特定频率不产生反射。与此同时,由于也不存在任何透射,声音在这样的表面要么全部被耗散吸收,要么转化为其他形式的能量,比如电流。在实验中,这样的“声—电”能量的转化效率可以高达23%。需要特别指出的是,在这种被设计了亚波长结构的表面(又称“超表面”)上,每一个吸收单元对于声波都如同尺寸可以忽略的“点”,这样的特性不论是在实际应用还是理论上(比如时间反演声学)都有着非常重要的意义。文章介绍了这种低频声学全吸收点的原理和实现方法。

研究快讯

分子间相干偶极耦合的实空间直接观察

张杨,董振超,侯建国
全文: PDF (2354 KB)   下载:( 29 )
摘要

分子间的能量转移是维系生命及其演化的重要方式,也是实现化学反应、构造分子功能材料的重要手段。大量的研究表明,分子间的能量转移可以通过分子间的偶极耦合来实现。偶极是表征分子内电荷空间分布的一个物理参量,偶极耦合是分子间库仑相互作用的一种基本形式。对于光子的吸收和发射过程而言,人们常常利用跃迁偶极来描述分子在基态和激发态之间的跃迁过程中所引起的电荷振荡,因此,多分子体系的光学特性和能量转移过程往往与分子间的跃迁偶极耦合有关。直觉上大家通常认为分子间的能量转移应该是以递进式的非相干传递来实现的,即由接受能量的分子传送给相邻的下一个分子。尽管不断有新的实验通过在能量域和时间域的测量(超快光谱测量)表明分子间的高效能量转移可能具有一定的相干性,但由于光学衍射极限对空间分辨能力的制约,使得对于这种偶极相互作用的相干性形式和特性一直缺乏直接的认识。

物理攫英

物理学家为什么应当学点历史

邹振隆 译
全文: PDF (2093 KB)   下载:( 58 )
摘要

正如物理学不是关于世界的事实清单一样,历史也不是人名录和编年表。它是一种强大有力而富有启发性的思维方式。
物理学中有些事不能很好地被物理学教育涵盖。它们凌乱粗糙,众说纷纭。物理学家常常不明白这些争议对科学本身的贡献,但历史可以提供帮助。科学史这一分支学科就是研究这种去粗取精的历程。科学史家的视角可以帮助物理学家理解自己工作的走向,给他们提供许多有用的工具。

通向天基引力波探测器

王树峰 译
全文: PDF (1407 KB)   下载:( 28 )
摘要

来自LISA 探路者任务的初步结果表明,对于处于自由落体状态的两个测试立方体,它们之间的相对加速的噪声很小,满足天基引力波探测的要求。 
2016年2月,激光干涉引力波天文台(LIGO)探测到由两个黑洞合并引发的引力波。这一结果的公布使很多物理和天文学领域的科学家感到震惊和兴奋。当所有的眼光转向LIGO时,LISA探路者(LPF)正静悄悄但信心十足地为引力波天文学的下一场革命铺平道路。LPF 是激光干涉空间天线(LISA)引力波探测器的一项技术验证任务。2015 年12 月上旬,宇宙飞船发射升空。经过50 天的飞行,LPF到达日地系统拉格朗日点1并进入轨道。飞船发射6 个月后,LPF团队宣布了任务的首批结果。

黑洞有量子软毛

易疏序 译
全文: PDF (1669 KB)   下载:( 26 )
摘要

四十年前,Stephen Hawking 提出了一个挑战标准量子物理的观点:黑洞可以摧毁信息。这催生了被称为“黑洞信息疑难”的悖论,至今悬而未决。Hawking 本人和他剑桥大学的同事Malcom Perry 以及哈佛大学的Andrew Strominger 的新研究显示,这个悖论的一些前提可能是错的。他们的工作并没有完全解决问题,不过却指出了一个有望终结这个悬案的方向。

物理学史和物理学家

先做孔雀 后再开屏——法拉第的故事

陈关荣
全文: PDF (5711 KB)   下载:( 41 )
摘要

1820 年的一天,一封不同寻常的信件从南大西洋上的孤岛圣海伦娜(Saint Helena)寄出,来到了坐落于伦敦的英国皇家研究院(Royal Institute)。发信人是一位名声显赫的法国伟人,收件人是一个29 岁的实验员。年轻的英国人吃惊地看到来函者的署名,忐忑不安地打开了来信:“当我读到您在科学上的重要发现时,我深深地感到遗憾:我自己过去的岁月实在是浪费在非常无聊的事情上。”

物理学漫谈

诗情画意的物理学

金晓峰
全文: PDF (1934 KB)   下载:( 37 )
摘要

在很多人眼中,科学和艺术似乎处于人类文明的两个极点,相距甚远。不仅人文类的学者会这么认为,很多科学家也如此认为。这与我们的教育长期文理分隔,乃至到了大学以后,学科越分越细相关。事实上,一个接受过完整教育的人,不应该有这样的看法。
自古以来科学与人文就是密不可分的。长期以来科学与人文的割裂,不仅使我们的教育不可能完整,更会使得我们的社会走入歧途。大学里的通识教育实施已有10年,但通识教育是不是意味着我们给文科学生灌输一点“简陋”的或者说是“精简”的科学知识,给理科学生培养一点文学爱好,就算是通识教育了呢?

问题讨论

多少我们熟知的公式其表述是不恰当的

曹则贤
全文: PDF (3257 KB)   下载:( 85 )
摘要

恰当性是赫兹为事物之物理图像所设立的考察标准之最后一项。一些人们熟知的数学物理公式,包括牛顿积分公式、欧拉多面体公式、傅里叶级数表达式、狭义相对论速度相加公式和质能关系,其常见的表述形式依然存在一些不恰当的地方。

读者和编者

Q&A 问答

中国科学院物理研究所
全文: PDF (1498 KB)   下载:( 21 )
摘要

Q:路面有水,水会减少汽车轮胎与路面的摩擦力,出现打滑现象。但是,人工清点纸币时,干燥的手指在纸币上却打滑,将手指沾水后反而不打滑了。是什么原因?
A:主要差别在水层的厚度,是不是足够厚到让水可以自由地做层间流动。如果是,那自然水就会打滑。如果不是,比如只在手指上,玻璃上涂了很薄的一层水膜,那这时水会因为表面浸润和张力的缘故增大摩擦。

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