波传播学概论是什么导论的内容是什么?

诺贝尔物理学奖漫谈(兰州大学) 中国大学慕课答案2022版100分完整版

第2章引力波的发现 2017年诺奖解读(1)

1、 第一次直接探测到引力波是什么时候?是哪个国家的科学家团队?

2、 牛顿力学中存在引力波吗?

3、 爱因斯坦因为引力波的发现获诺贝尔奖

4、 引力波是以光速传播的

第2章引力波的发现 2017年诺奖解读(2)

1、 第一次间接发现引力波是什么时候?

2、 第一次探测到引力波的实验装置是什么?利用了什么原理?

A:BICEP2、宇宙微波背景辐射的各向异性
答案: LIGO、激光干涉仪

3、 第一次探测到双中子并合产生的引力波是什么时候?

4、 人类目前探测到的引力波由哪些源发出的?

5、 中国目前计划的空间引力波探测项目有哪些?

6、 双中子星并合过程中出来产生引力波,是否产生电磁波?

第3章 认识我们的物质世界 导论

1、 热学和热力学是一回事。

第3章 认识我们的物质世界 氩的发现

1、 对大气中气体组分所占比重描述正确的是

2、 原子的相对原子量是整数。

第3章 认识我们的物质世界 氦的液化

1、 氦的液化最终是谁实现的?

2、 氦是通过太阳的光谱发现的,在地球上并不存在。

第3章 认识我们的物质世界 非理想气体状态方程

1、 临界点附近的气体仍然可以用理想气体方程描述。

2、 气体的体积指的就是气体分子所占有的体积。

第3章 认识我们的物质世界 热辐射规律

1、 原子的热运动会辐射出电磁波,并且温度越高、电磁波的波长越短。

2、 普朗克关于黑体辐射的能量量子学说是严格推导出来的。

第3章 认识我们的物质世界 晶体的微观结构

1、 首先从数学上推导出了晶体对称的7种点阵。

2、 劳厄关于晶体对X射线衍射的实验,利用可见光无法实现。

第3章 认识我们的物质世界 拾遗

1、 开尔文因发现热力学第一定律和热力学第二定律、以及提出了热力学温标而获得了诺贝尔物理学奖。

2、 爱因斯坦因光电效应获诺贝尔获奖,但获奖论文是关于相对论的。

3、 门捷列夫因发现元素周期表而获得了诺贝尔化学奖。

第3章 认识我们的物质世界 分子热运动的证实

1、 道尔顿提出了原子学说,阿伏伽德罗提出了分子学说,而佩兰通过实验验证了爱因斯坦提出的布朗运动的理论。

2、 阿伏伽德罗提出的分子学说大获成功,得到道尔顿的称赞。

第4章 诺贝尔物理学奖中的富矿 霍尔效应

1、 霍尔效应发现后的100多年时间里,科学家不断探索研究,比如改变导体或半导体材料,降低温度,增加磁场等方法尝试研究霍尔现象。尤其近40年以来,霍尔效应相关研究获得诺贝尔奖项有( )

C:半整数量子霍尔效应
答案: 整数量子霍尔效应;

2、 利用霍尔效应系数可以判断半导体导电性质,空穴导电还是电子导电。

3、 量子反常霍尔效应不同于量子霍尔效应,它不依赖于强磁场而由材料本身的自发磁化产生。在零磁场中就可以实现量子霍尔态,更容易应用到人们日常所需的电子器件中,比如,信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器等。

4、 量子霍尔效应的产生需要用到非常强的磁场,因此至今没有广泛应用于个人电脑和便携式计算机上——因为要产生所需的磁场不但价格昂贵,而且体积很。所以量子霍尔效应应用非常受限。

5、 1879年,美国科学家霍尔在他攻读博士期间,研究(    )时,发现霍尔现象。
答案: (以下答案任选其一都对)金属的导电机制;

6、 我国科学家(    )自2009年起,带领由他的实验团队向量子反常霍尔效应的实验实现发起冲击,历经四年努力,终于攻克世界难题。我国科学家为国家争夺了这场信息革命中的战略制高点,非常鼓舞国人。

第5章 健康诊断与预警 核磁共振谱 (MRI)1

1、 医用核磁共振是以什么元素作为检测对象的

2、 医用核磁共振是在什么水平上的生化病理检测

3、 原子核的磁矩与什么有关

4、 磁矩在磁场中如何运动

5、 磁矩在磁场中的取向有多少个

6、 氢原子核的磁矩在外磁场中有几种取向?

第5章 健康诊断与预警 核磁共振谱 (MRI)2

1、 将发光物体放置在外磁场中可能出现的现象是

2、 沿磁场方向观察到的塞曼谱线的偏振特性是?

3、 垂直于磁场方向观察到的塞曼谱线的偏振特性是?

4、 从垂直磁场方向观察,正常塞曼效应谱线分裂为几条?

5、 从平行磁场方向观察,正常塞曼效应谱线分裂为几条?

6、 塞曼效应中的复杂谱线与什么有关?

7、 1902年诺贝尔物理学奖授予了哪位科学家?

8、 截止1902年,发现磁场对光有影响的效应有

第6章 会秒“变”人为“骷髅”的透视光线 X射线(1)

1、 下面那位科学家因为与X射线相关的研究而获得物理诺奖

2、 阴极产生的电子在(   )伏电压的作用下高速撞击阳极并受到阻止后产生X射线。

3、 下面那些科学家因为与X射线相关的研究而获得物理诺奖

第6章 会秒“变”人为“骷髅”的透视光线 X射线(2)

1、 X射线有哪些应用

答案: 医疗诊断与治疗;

2、 X射线有很强的穿透力。

3、 X射线对人体没有危害。

4、 在临床中能不使用电离辐射就尽量不使用。

第7章 泰山还是鸿毛 质量起源与上帝粒子

1、 为什么希格斯粒子会被称为“上帝粒子”?

A:上帝制造了这个粒子
B:这个粒子的发现证明了上帝的存在
C:比喻修辞,强调这个粒子像上帝在宗教中一样重要、不可或缺。
D:这个粒子是其它粒子的基本组成
答案: 比喻修辞,强调这个粒子像上帝在宗教中一样重要、不可或缺。

2、 下列哪些粒子是不可再分割、没有内部结构的基本粒子?

3、 目前在实验上,质子内部没有发现更小的结构.

4、 目前在实验上,电子内部没有发现更小的结构.

5、 希格斯粒子是标准模型中最后一个被实验发现的粒子,填补了标准模型最重要的一个缺口。

6、 粒子物理的标准模型现在已经发展成为万能和完美的,可以解释所有物质本原的一切规律。

7、 希格斯粒子难在实验捕获主要原因是它质量重、极不稳定、对撞产率低等。

8、 恩格勒和希格斯因“发现希格斯粒子”而获得2013年诺贝尔物理学奖。

9、 基本粒子通过与希格斯场相互作用而获得质量;并且基本粒子与希格斯场相互作用越强,其所获得的质量也越大。

10、 对希格斯粒子的研究动机只是满足部分粒子物理学家对世界本原的好奇心,对人类生活不会有积极改变,以后即使对它有了更深刻的认识,也不会有所应用于我们的社会,所以国家应该停止对希格斯粒子研究的资助。

第8章 量子“穿墙术”的奥秘 隧道效应解读

1、 隧道效应与以下哪项微观显微技术有关?

2、 下列表述隧道效应的英文正确的是?

3、 以下微观粒子,比较而言最易发生隧道效应的粒子是?

4、 在使用扫描隧道显微镜STM时,进入隧道模式后,若针尖和样品间的距离减小,则隧道电流如何变化?

D:和样品及针尖材质有关

5、 在使用扫描隧道显微镜STM时,刚进入隧道模式后,若针尖和样品间的距离减小一半,则隧道电流如何变化?

D:变化极大,可达数十倍以上
答案: 变化极大,可达数十倍以上

6、 造成IT界著名的“摩尔定律”行将失效的原因是?

A:集成电路基本元件功率受限于隧道效应
B:集成电路芯片设计受限于隧道效应
C:集成电路基本元件尺寸受限于隧道效应
D:集成电路基本元件成本受限于隧道效应
答案: 集成电路基本元件尺寸受限于隧道效应

7、 下列哪几位科学家因为与隧道效应相关的研究而获得诺贝尔物理学奖?

8、 以下哪些科学现象与隧道效应有关?

B:行星内部“地热”能量来源的放射性衰变
答案: 恒星内部的核聚变;
行星内部“地热”能量来源的放射性衰变;

9、 下列实验测试中,由扫描隧道显微镜即可观测到的有哪些?

A:石墨烯材料中碳原子的排布
B:某未知样品的元素构成
C:块体材料的内部原子排布
D:DVD光盘表面的刻录沟道
答案: 石墨烯材料中碳原子的排布;
DVD光盘表面的刻录沟道

10、 以下实验操作,可以通过STM实现的有?

A:摆放原子,书写特定字符
C:拆解原子,探究其内部结构
D:移动晶体内特定原子,制造空位缺陷
答案: 摆放原子,书写特定字符;
移动晶体内特定原子,制造空位缺陷

第9章 物质的“指纹”- 拉曼光谱 漫谈1930年诺贝尔物理学奖(1)

1、 散射是指光线通过不均匀的介质而偏离其原来的方向,朝(   )方向传播的光学现象。

2、 用哪种散射现象可以解释晴朗的天空呈蓝色。

4、 从散射前后光的能量是否变化进行分类,散射可以分为 (    )两大类。

5、 发生非弹性散射时,散射前后光的能量发生了变化,与此同时散射前后光的 (    ) 。


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6.5开尔文波与罗斯贝波

    前已提及,海洋中存在着各种不同周期的波动,对短波而言,例如风浪、涌浪只考虑重力对它们的作用,故称为重力波,地转效应可以忽略不计。但当波浪周期很大时,地转效应则不可忽视。一般认为当波动周期接近半摆日

    这是一种长周期重力波,即它同时受重力和科氏力的作用。因此它既具有重力波的基本特性,又在科氏力的作用下产生其他一些特点。

    现讨论北半球的一列振幅为a的自由长波,当它通过一条无限长、具有侧向铅直边界,水深为h的水道时,在科氏力的作用下波动的情况。

    如图6—10所示,设水道的宽度为2b,x轴取在水道中央,y轴与水道垂直。波动以波速c沿x轴传播。求解波动方程(从略),其解的形式为

    变化是同步的;由于水道的限制,故水质点在y方向上的速度分量v=0。它具有重力波的基本特性。但在重力波中,波动振幅为常量,而开尔文波的振幅却是y的函数。在水道的左岸(面向波浪传播方向),

    只在水道中央,即x轴上y=0处,其振幅为a。由上述可见水道左岸波动的振幅比右岸小。即波峰处,波面是右高左低,波谷处波面是左高右低(图6—11)。

    不难理解,造成上述现象的原因正是由于科氏力作用的结果。由于u与ζ的变化是同步的,即|ζ|最大时,|u|也最大。当波峰到达时,ζ最高,u在x方向上也最大,此时在科氏力的作用下,海水向右岸堆积,导致海面自左岸向右岸上倾;当波谷到达时,ζ最低,u在x的负方向上最大,在科氏力的作用下,海水自右岸向左岸堆积,导致海面从右岸向左岸上倾。所以当波动通过水道时,水道两岸的波动振幅不等,右岸大,而左岸小。这是开尔文波的基本特征。对南半球而言恰好相反。

    罗斯贝波,亦称行星波,它是一种远远小于惯性频率f的低频波。它的

    考虑β效应,求解波动方程得出的结论说明,它与前述波动具有一些基本不同的性质。

    式中K为波数,反映波浪传播的方向,称为波数向量。它的三个分量分别为kx、ky、kz。由于我们讨论的波动只沿水平方向传播,故kz=0。因此

    在我们取的坐标系中x向东,y向北,z向上,因此β值永远为正。K及其分量皆为实数,所以cx始终为负值,(cy为正或负则由ky决定),说明罗斯贝波的传播方向始终偏向西方。

    其波速为0.16m/s。与相应的长重力波相比,小几个量级;其周期为14天,比相应的长重力波大好几个量级。

    罗斯贝波的传播机制,可用位涡守恒的原理来解释。若海底平坦,则有位涡守恒

    式中,ζ为相对涡度,f为行星涡度,二者之和为绝对涡度。显然当f增大时,ζ值为负,即产生顺时针旋转;反之,当f减小时,ζ值为正,产生逆时针旋转。用图6—12可以说明罗斯贝波传播的机制。

    在图6-12中,设在参考纬圈上海水的相对涡度ζ为零,经过扰动,向北运动的海水,由于f值增大,据式(6—39),则ζ为负值,故产生顺时针的环流。同理,向南运动的海水,将产生逆时针方向的环流。且离开参考纬圈越远的海水涡度越大。可以设想,在实线上与D点相距无穷小的两点,所产生的环流将在D点相切,而偏北那点环流的南向分量要比偏南那点的向北分量大。因此在D点产生了一个净向南的分量。同理,在A点也产生一净向南的分量,在C,B两点产生净向北的分量。因此,下一时刻各点新位置的连线将如图中虚线所示,它表明罗斯贝波向西传播了。

    由于罗斯贝波的波长很大,相比之下它在铅直方向上的运动十分微弱,在实际海洋中,可以认为它只是一种水平流系,流向基本与波向垂直。

    海洋中还存在着许多长波运动形式,例如陆架波,它的特点是波动能量明显地集中在大陆架上沿海岸传播等等。本章不再作进一步介绍。

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