物理学和生物学.ppt

燃烧过程模拟 在玻璃内燃机进行燃烧过程的测量 通过火 焰发光强度 监测燃烧过 程的传播 测 量 过程 氧化氮 碳黑 碳氢化合物 污染物形成 离析物和产物 火焰传播 流场 温度 燃烧 燃料/空气比 温度 流场 残留排放部分 点火延迟时间 点火 蒸汽分布 流场/喘流 混合 流体－蒸气比 液滴温度 相对速度 汽化速率 气化 喷射特性，喷射解体 液滴速度 液滴直径 喷射－壁相互作用 注入 实例3：医学中的成像技术。 医学诊断的成像技术得益于物理学——医生在不开刀的情况下，观察患者体内情况。1895年，伦琴首次公开使用x射线照相，他展示了他夫人的手像。没出几年，x射线技术在医学领域得到空前广泛的应用。大约20年前，x射线层析术能产生人体内部特别包括致密的骨骼结构的三维图像。 利用量子力学中核自旋性质，核磁共振成像(MRI，也叫NMR成像)技术能够产生软组织图像。最近几年，利用高温超导体研制的高灵敏度超导量子干涉器件(SQUID)探测器使成像方法得到进一步改进，从而使患者更加舒适。图像分辨率提高，能增加确诊率磁场强度降低，成像时间缩短，减轻了对患者的压力。功能成像也取得了重要进展，不仅在解剖学上，而且在生理学上展现身体有关的详细情况。例如，可用功能MRI显示脑部功能异常。 吸进核自旋极化的氦3，使MRI能诊断肺部疾病 肺的外部或 非呼吸区 （黑色区） 移植的肺 正常区（绿色） 患者被损伤的和完全被破坏的肺（红、橙、黄） 共振信号可用来示踪氦3原子在整个肺部的扩散途径，并分辨正常的胞状组织和病变组织的差别。 能够在l／IO秒时间间隔摄制肺部三维图像，由此可得到肺在呼吸时所发生过程的录像。这个录像可以帮助我们查出肺中的问题和障碍。 与空气进入肺中的氧接触后，氦3极化特征会在几秒钟之内消失。精确测定此极化衰变时间，能测定肺部局部含氧量和肺部氧的消耗量。这样，人们首次用空间分辨和非侵人方式诊断肺部主要功能 实例4：用激光治病，用重离子加速器治疗癌。 用nd:YAG激光器成功治疗长在婴儿脚上的血管瘤 实例5:光伏效应来自太阳的电能 光伏效应能把阳光直接转换成电能。如果光子，即光的粒子，被适当的材料吸收，就能在材料里产生或多或少接近自由运动的带正负电荷的载流子。在此过程中，光子将大部分能量转换给这些电荷载体。在光伏型能量转换中，正负电荷被分离，并分别向小同电极运动，从而使两电极带电，并产生电压。此电压在外电路中产生电流，做功。其能量就是从太阳能转换过来的。 应该完全清楚地认识到有3个问题影响这个原理的技术实用性。首先，由于材料中有些过程会使带电载流子重新损失掉，必须尽快地将由光激发的电荷转移到电极上。否则，大部分能量会在这些复合过程中转变成不希望有的热能。其次，必须保证，能量转换器能把覆盖宽的太阳光谱的不同能量(能量差别高至8倍)的光子高效转化为电能。同样重要的最后一点，是低成本地生产所需的能量转换器。 实例6：高温超导体使电能没有损失 大约15年前，发现30多种金属元素和1000种以上台金和化合物在低于临界温度Tc时转变成超导状态。在此状态下，它们能够传输临界电流密度Jc以下的电流而没有损失，一旦电流密度超过这个Jc值，超导体就恢复为普通导体。那时所有已知超导体的Tc值都低于-250℃或2 3 K。这些超导体目前统称为低温超导体(LTSCs)。1986年，缪勒和柏诺兹(1987年诺贝尔奖得主)发现Ba-La-Cu-O(钡镧铜氧)化合物有超导电性，很快发现许多高温超导体，它们的临界温度在某些情况下比LTSCs高100K。目前，在常压下最高Tc值是由A．sehilling等和朱经武等在Hg-Ba-La-Cu-O化合物中测得的，分别为133K和135K。目前已知在50多种HTSCs中有些Tc值高于液氮的沸点(77K或-196℃)。这就给超导体技术应用提供了新的可能性，因为用液氮冷却比用在LTSCs的液氦冷却便宜1／50～1／100。 具有垂直磁铁轨道的超导慈悬浮列车 Page * * Page * 物理工程和人类未来 沈文庆 上海市科协 (SAST) 4 Feb, 2008 天体物理和宇宙学，基本粒子和原子核—空间和时间、 能量和物质的基本结构。 天体物理和宇宙学 粒子物理 原子核—物质的构成单元，恒星的燃料 量子世界一瞥 快、更快、最快—超短激光脉冲 从微结构自备新材料 等离子体—物质的第四种状态 ? 原子、分子、量子光学和等离子体—光与物质的相互作用 凝聚态物质—从基础研究到未来的技术 半导体 凝聚态物质中的奇