諾貝爾獎與光學

諾貝爾獎與光學

NobelPrizeandOptics信息科學與工程學院光科學與工程系教師：孫劍副教授jsun@

電話：55664529辦公室：光學樓400室

應(yīng)質(zhì)峰副教授zfying@

助教：梁佩佩（11110720001@）復旦通識教育目的：提高學生的人文修養(yǎng)、打開學生的思想視野、增強其獨立思考的能力和學術(shù)創(chuàng)新的能力。為今后學生在某一專業(yè)領(lǐng)域中做出創(chuàng)造性成果提供可能性。科技進步與科學精神展示科學與技術(shù)的思想基礎(chǔ)和歷史進程的課程。包括數(shù)學和自然科學的主要學科及若干重要的技術(shù)科學的基本歷史進程，重在展示自然科學思想史和技術(shù)原理史，以幫助學生領(lǐng)會科學思想的要點，形成科學探索和技術(shù)創(chuàng)新的精神。諾貝爾獎與光學課程教學目的通過對與光學有關(guān)的諾貝爾獎剖析，學習科學研究的基本方法，借鑒杰出科學家的創(chuàng)造發(fā)明思路；培養(yǎng)做學問、做人的世界觀、價值觀；了解并掌握光學基本知識。諾貝爾獎與光學課程內(nèi)容諾貝爾和諾貝爾獎項基礎(chǔ)知識光學基本知識光量子理論光學與激光的成就和應(yīng)用激光的產(chǎn)生全息術(shù)的發(fā)明和發(fā)展激光光譜學激光冷卻和捕獲原子的方法激光通訊交叉學科的典范21世紀的光學教學參考資料PPT講義網(wǎng)址：http://

（課程名）主要參考資料:郭奕玲、沈慧君《諾貝爾物理學獎一百年》，上海科學普及出版社;薛鳳家《諾貝爾物理學獎百年回顧》，國防工業(yè)出版社，2003;倪光炯、王炎森等，《改變世界的物理學》，復旦大學出版社2003;凱爾.柯克蘭德《光與光學》上?？茖W技術(shù)文獻出版社2008；諾貝爾獎網(wǎng)站：/

以及其它科普書籍和網(wǎng)站教學方式:以課堂講授為主,配以一定課時的討論和實驗室參觀。考核方式:小論文（獨立完成，15%），期末開卷考試（60%），結(jié)合出勤率（10%）、課堂討論情況（15%，包括小組報告）等綜合評定成績。小論文要求自由選擇與本課程相關(guān)的題目撰寫論文；第十四周前交電子版，期末考試時交書面版；具體格式、篇幅要求（2-3頁）請參見模板。小組報告要求同學自由組成小組，每組4-6人，可以參照“討論課參考題目”選題，也可以自由選擇與本課程相關(guān)的題目進行PPT展示；PPT展示時間10-15min，提問互動環(huán)節(jié)5min，請同學們掌握好時間；組長請協(xié)調(diào)好每位組員的分工，在PPT展示的最后一頁顯示組員和分工；自由組成小組后，請小組組長把小組組員名單在第五周之前發(fā)給助教，小組報告和討論于第六周課程開始進行。偉大的發(fā)明家諾貝爾

和諾貝爾獎項阿爾弗雷德.諾貝爾AlfredNobel (1833-1896)國籍:瑞典諾貝爾生平1833年10月21日出生在瑞典首都斯德哥爾摩。父親伊曼紐爾·諾貝爾是位發(fā)明家。1837年父親破產(chǎn)，出走芬蘭謀生，幾年后移居俄國在彼得堡從事制造機器、鐵件和軍工設(shè)備。1841年至1842年間，在斯德哥爾摩圣雅可比教會學校學習。1842年，全家遷居俄國首都彼得堡1843年至1850年間，在俄國家中跟俄羅斯和瑞典籍家庭教師學習。1850年至1852年，已精通英、德、法、俄語和瑞典語，先后到德國、法國、意大利和北美旅行學習。1853年，克里米亞戰(zhàn)爭爆發(fā)?；囟砹_斯幫助父親的工廠生產(chǎn)軍用物資。開始接觸硝化甘油炸藥的制造技術(shù)。1856年，克里米亞戰(zhàn)爭俄國戰(zhàn)敗，父親工廠陷入困境。1857-1859年，獲得關(guān)于氣量計、水表和氣壓計的專利，鼓舞了他作為一個發(fā)明家的興趣。1859年，父親和弟弟返回瑞典。他與兩個哥哥留在俄羅斯。后哥哥開發(fā)油田成功。1863年，返回瑞典，與父親和弟弟進行炸藥研究。諾貝爾生平1863年10月，諾貝爾獲得發(fā)火件（雷管）的發(fā)明專利權(quán)。這項發(fā)明人們稱之為“諾貝爾引燃器”（黑火藥雷管）。1864年，諾貝爾和他的父親在斯德哥爾摩郊區(qū)建立一個硝化甘油實驗室。實驗室發(fā)生多次爆炸，同年9月3日的爆炸，死5人，包括他的弟弟，諾貝爾因不在場而幸免。實驗轉(zhuǎn)移到郊外湖中的船上進行。發(fā)明雷酸汞雷管。1865年，諾貝爾硝化甘油有限公司在斯德哥爾摩建立，這是世界上第一家生產(chǎn)危險性較小的硝化甘油的工廠。1867年諾貝爾用硅藻土吸收硝化甘油制成穩(wěn)定的黃色炸藥（dynamite），并取得專利。但爆炸力降低。1875年，制成由火棉與硝化甘油混合形成的具有彈性的爆膠。這種炸藥既有硝化甘油那樣大的爆炸力，又具有黃色炸藥那樣的安全性。1887年，用等量火棉和硝化甘油加入10％樟腦制成巴里斯特炸藥，又稱硝化甘油無煙火藥。后來又發(fā)明了用來制造軍用炮彈、手雷和彈藥的無煙炸藥。1896年12月10日，諾貝爾在意大利圣雷莫與世長辭，終年63歲。諾貝爾不僅在炸藥方面做出了貢獻，而且在電化學、光學、生物學、生理學和文學等方面也有一定的建樹。諾貝爾的一生中，僅在英國申請的發(fā)明專利就有355項之多。諾貝爾精神創(chuàng)業(yè)精神——強烈的科技創(chuàng)新意識、市場開發(fā)意識、專利保護意識（專利:355項，其中炸藥129項）奮斗精神——跨國公司的先驅(qū)，21國家，90余座工廠——最富的科技企業(yè)家無私奉獻精神——一生奉獻給科技事業(yè)，立遺囑巨額資產(chǎn)給全社會諾貝爾獎的設(shè)立

立下遺囑，設(shè)立基金，以其利息獎勵給前一年對人類利益做出最卓越貢獻的人

prizestothosewho,duringtheprecedingyear,shallhaveconferredthegreatestbenefittomankind諾貝爾基金會成立1898年瑞典國王宣布諾貝爾遺囑生效1900年諾貝爾基金會正式成立設(shè)董事會和理事會，及五個諾貝爾委員會確定頒獎機構(gòu)獎勵基金2800萬瑞典克朗，投資收入10%追加入獎勵基金，90%分給各委員會（現(xiàn)在每一獎項約100萬美元）諾貝爾獎1901年開始，每年在12月10日去世紀念日頒發(fā)諾貝爾獎。設(shè)物理學、化學、生物學或醫(yī)學、文學以及和平事業(yè)五種獎金。1969年起增設(shè)諾貝爾經(jīng)濟學獎。（由瑞典中央銀行出資）諾貝爾獎獎項及評獎機構(gòu)物理:瑞典皇家科學院化學:瑞典皇家科學院生理或醫(yī)學:瑞典皇家卡羅林醫(yī)學院文學:瑞典文學院和平:挪威議會經(jīng)濟:瑞典皇家科學院諾貝爾獎的評選諾貝爾獎頒獎大廳-斯德哥爾摩音樂廳

The1997NobelPrizeAwardCeremonyisabouttobegin.Onstagearethe1997NobelLaureates,theSwedishRoyalFamily,previousNobelLaureates,andmembersoftheRoyalSwedishAcademyofSciences,theNobelAssemblyofKarolinskaInstitutet,theSwedishAcademyandtheBoardofDirectorsoftheNobelFoundation.1997年諾貝爾物理獎授獎儀式——朱棣文TheNobelPrizeAwardCeremony2012TheSwedishRoyalFamily.Inthefrontrow(lefttoright)areQueenSilvia,KingCarlXVIGustaf,andCrownPrincessVictoria,inthesecondrow,(lefttoright)PrincessMadeleine,PrinceCarlPhilipandPrinceDaniel.MoYanwithhiswifeMrsQinlanDu,showinghisNobelPrizeMedalaftertheNobelPrizeAwardCeremony.TheNobelBanquet2012Almost1,300guestsseatedintheBlueHalloftheStockholmCityHall.TheDivertissementbyCirkusCirk.GuestproceedupstairstotheGoldenHallfordancing.諾貝爾物理獎物理學發(fā)展與人類文明進步密切相關(guān)2004年6月10日，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”。物理學是認識自然界的基礎(chǔ)物理學是當今眾多技術(shù)發(fā)展的基石物理教育為人類發(fā)展提供了必要的科學基礎(chǔ)諾貝爾物理獎1901-2012(6年因故未頒獎)106項

共193人獲得諾貝爾物理獎光學——物理學中重要的分支 物理獎中有40多項與光學相關(guān)諾貝爾物理獎獲獎?wù)咂骄挲g：55歲最年輕的獲獎?wù)撸篖awrenceBragg（25歲）獲獎兩次：JohnBardeen，MarieCurie諾貝爾物理獎一覽表（1901—2010）（最近）獲獎時間獲獎原因獲獎?wù)吖鈱W1901發(fā)現(xiàn)X射線德國/倫琴☆1902發(fā)現(xiàn)磁場對原子輻射現(xiàn)象的影響（塞曼效應(yīng)）荷蘭/洛倫茲和塞曼☆1903發(fā)現(xiàn)天然元素鈾、釙、鐳、釷的放射性法國/貝克勒爾和居里夫婦1904測定氬氣的密度并確定其性質(zhì)英國/瑞利1905關(guān)于陰極射線的研究德國/勒納德1906對氣體導電的理論和實驗的貢獻（發(fā)現(xiàn)電子、測定電子的荷質(zhì)比）英國/湯姆孫1907對光學精密儀器及用之于光譜學與計量學的研究（邁克耳孫光速實驗）美國/邁克耳孫☆諾貝爾物理獎一覽表（1901—2010）（最近）獲獎時間獲獎原因獲獎?wù)吖鈱W2005對基于激光的精密光譜學發(fā)展的貢獻對光學相干的量子理論的貢獻美國/霍爾和德國/亨施美國/格勞伯☆2006發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性美國/馬瑟和斯莫特2007發(fā)現(xiàn)巨磁電阻效應(yīng)法國/費爾和德國/格林貝格爾因2008發(fā)現(xiàn)亞原子物理學中自發(fā)性對稱破缺機制/有關(guān)對稱性破缺起源的發(fā)現(xiàn)美國/南部陽一郎、日本/小林誠和益川敏英2009有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學通信方面發(fā)明了半導體成像器件——電荷耦合器件（CCD）圖像傳感器英國/美國高錕美國/博伊爾和史密斯☆2010二維空間材料石墨烯（graphene）方面的開創(chuàng)性實驗荷蘭/蓋姆,英國/俄羅斯/諾沃肖羅夫☆2011年諾貝爾物理獎因超新星的研究而對宇宙學的貢獻。美國加州大學伯克利分校教授索爾·佩爾馬特出生于美國而擁有美、澳雙重國籍的澳大利亞國立大學教授布萊恩·施密特美國約翰斯·霍普金斯大學教授亞當·里斯。這三位科學家對超新星的觀測證明，宇宙在加速膨脹、變冷，這一發(fā)現(xiàn)“震動了宇宙學的基礎(chǔ)”。2012年諾貝爾物理獎SergeHarocheCollègedeFranceandEcoleNormaleSupérieure,Paris,FranceDavidJ.WinelandNationalInstituteofStandardsandTechnology(NIST)andUniversityofColoradoBoulder,CO,USATheNobelPrizeinPhysicsfor2012"forground-breakingexperimentalmethodsthatenablemeasuringandmanipulationofindividualquantumsystems"

“發(fā)現(xiàn)測量和操控單個量子系統(tǒng)的突破性實驗方法”TheNobelPrizeinPhysicsfor2012保持個體粒子的量子力學屬性的情況下對其進行測量和操控量子計算機極端精準的時鐘TheNobelPrizeinPhysics2013Here,atlast!TheNobelPrizeinPhysics2013wasawardedjointlytoFran?oisEnglertandPeterW.Higgs"forthetheoreticaldiscoveryofamechanismthatcontributestoourunderstandingoftheoriginofmassofsubatomicparticles,andwhichrecentlywasconfirmedthroughthediscoveryofthepredictedfundamentalparticle,bytheATLASandCMSexperimentsatCERN'sLargeHadronCollider"PeterW.Higgs

UniversityofEdinburgh,UKFran?oisEnglert

UniversitéLibredeBruxelles,Brussels,Belgium人物及獲獎時間獲獎原因

普朗克

1918inrecognitionoftheservicesherenderedtotheadvancementofPhysicsbyhisdiscoveryofenergyquanta能量子

愛因斯坦

1921forhisservicestoTheoreticalPhysics,andespeciallyforhisdiscoveryofthelawofthephoto-electriceffect光電效應(yīng)部分與光學有關(guān)的諾貝爾獎獲得者人物及獲獎時間獲獎原因玻爾1922年forhisservicesintheinvestigationofthestructureofatomsandoftheradiationemanatingfromthem原子結(jié)構(gòu)理論人物及獲獎時間獲獎原因密立根1923年"forhisworkontheelementarychargeofelectricityandonthephotoelectriceffect“測量電子電荷和光電效應(yīng)實驗人物及獲獎時間獲獎原因Raman1930年forhisworkonthescatteringoflightandforthediscoveryoftheeffectnamedafterhim研究光的散射并發(fā)現(xiàn)以他名字命名的“拉曼效應(yīng)”

人物及獲獎時間獲獎原因Townes

Basov,Prokhorov1964年forfundamentalworkinthefieldofquantumelectronics,whichhasledtotheconstructionofoscillatorsandamplifiersbasedonthemaserlaserprinciple量子電子學的開創(chuàng)性工作，微激射器及激光原理上的振蕩和放大人物及獲獎時間獲獎原因AlfredKastlerRaman1966年forthediscoveryanddevelopmentofopticalmethodsforstudyingHertzianresonancesinatoms發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了研究原子中赫茲共振的光學方法（光磁雙共振）人物及獲獎時間獲獎原因

Gabor1971forhisinventionanddevelopmentoftheholographicmethod全息術(shù)

GerhardHerzberg1971forhiscontributionstotheknowledgeofelectronicstructureandgeometryofmolecules,particularlyfreeradicals.對分子的電子構(gòu)造與幾何形狀，特別是自由基的研究人物及獲獎時間獲獎原因ArnoPenzias，RobertWilson1978fortheirdiscoveryofcosmicmicrowavebackgroundradiation發(fā)現(xiàn)宇宙中微波的本底輻射人物及獲獎時間獲獎原因

Bloemberge,Schawlow1981fortheircontributiontothedevelopmentoflaserspectroscopy激光光譜

NormanF.Ramsey1989

fortheinventionoftheseparatedoscillatoryfieldsmethodanditsuseinthehydrogenmaserandotheratomicclocks發(fā)明分離擺動場方法及應(yīng)用人物及獲獎時間獲獎原因

朱棣文等

1997年fordevelopmentofmethodstocoolandtrapatomswithlaserlight激光冷卻與原子阱

諾貝爾化學獎獲得者

Zewail

1999年forhisstudiesofthetransitionstatesofchemicalreactionsusingfemtosecondspectroscopy用飛秒光譜研究化學反應(yīng)人物及獲獎時間獲獎原因ZhoresI.AlferovHerbertKroemer2000fordevelopingsemiconductorheterostructuresusedinhigh-speed-andopto-electronics發(fā)展了用于高速電子學和光電子學的半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu)人物及獲獎時間獲獎原因2005年

RoyJ.

Glauberforhiscontributiontothequantumtheoryofopticalcoherence光學相干的量子理論

JohnL.TheodorHallW.H?nschfortheircontributionstothedevelopmentoflaser-basedprecisionspec-troscopy,includingtheopticalfrequencycombtechnique基于激光的精密光譜學和光梳技術(shù)