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不一样的伽利略

2008-09-23 01:50 by 生化老师

物理电视导赏: 从《神探伽俐略》中看物理

日剧《神探伽利略》已于本星期日在香港电视台播出,当中剧集的背后,引用了不少物理及科学的例子,故除欣赏这精彩节目之余,向学生推介,及引起研究科学及物理的兴趣。

不一样的伽俐略

在物理及天文学的历史上, 伽利略是一个举足轻重的人物,而在来年国际天文年是纪念伽利略把望远镜指向天际四百年,从而开始探索宇宙的新理程。更多关于伽利略的资料可参伽利略·伽利莱 - 维基百科，自由的百科全书。

引用自http://wwwz.fujitv.co.jp/galileo/

引用自大人の科学.net

节目简介

《神探伽利略》根据东野圭吾侦探小说改编而成，主要讲述天才物理学家汤川学和热血女警内海熏一同解开谜样的犯罪案件的故事。

以下便是本星期的节目内容:

第一集 人体自燃

可参阅日本伽利略 http://wwwz.fujitv.co.jp/galileo/

深夜中某处发生了人体自燃案件，警方迷惑不解，不知人是怎么突然燃烧起来的。怪才科学家物理学科准教授汤川学，经过调查、取证，判断犯人是利用CO2激光射线经过多角度反射击中人体致人燃烧死亡。

在剧集中提出的实验理论,不少与物理及科学知识相关。以下的课题便是一些值得延伸学习的知识。

LASER (激光)及 CO2激光射线 (LASER)

一般认为激光可能只是集束的能量光束,但这也许并不够具体说明激光名称的由来,对应它的名称,或称为激活的光束更加贴切。

在高中物理的内容中,正好解释了激光如何运作。

激光的英文名称为Laser，全称Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，意思是「通过受激辐射线的放射达到光的放大」，指通过受激辐射放大和必要的反馈，产生准直、单色、相干的光束的过程及仪器。

主要部件
1. 活跃雷射介质 (如二氧化碳)
2. 光泵浦能量
3. 高反射率反射镜
4. 输出功率耦合器
5. 雷射光束

例子:二氧化碳雷射器：波长约10,6 μm （红外线），重要的工业雷射。

引用自www.wensh.net

何谓受激辐射?

基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出了的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大” ，简称激光。

http://baike.baidu.com/view/684703.htm

2. http://www.hk-phy.org/articles/laser/laser.html

http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=Laser&variant=zh-tw

在剧集中,由于是侦探类别关系,科学知识多应用于解开谜样的犯罪案件,故多是反面应用例子,但科学的应用不但限于此,正在改变人类的生活,只有你能细心留意,你便会发现这一点, ,学习科学亦不需单凭记忆,科学物理只在生活中,。

延展开读:

The Lives of Galileo, a journey through the history of Astronomy (引用自国际天文年国际网站)

人体自燃 (超自然现象)

刊登于 3.课程资源, a.必修部分, 5.放射现象和核能, b.选修部分, 1.天文学和航天科学, 4.谈天说星, 天文趣谈 | 未有回应 »

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检举

从粒子撞击机(LHC)到宇宙起源

2008-09-12 23:37 by 生化老师

从构想到建成历时近20年、花逾700亿港元的粒子撞击机（LHC）实验，终于在本港时间星期三下午顺利展开。科学家希望让近乎光速(99.9%)的粒子对撞粉碎，模拟宇宙大爆炸一刻，检视粒子的构成。

图片引用自模拟宇宙大爆炸实验今日首阶段顺利展开 - Wikinews

研究目标

是次研究的最大目标是找出希格斯玻色子（Higgs boson，又称「神的粒子」）。它是当代物理学基石，被认为是所有粒子质量的来源，找到它将有助科学家更了解地心吸力。专家也期望找到超对称粒子（Supersymmetry particles），他们相信这种粒子附在已知的粒子旁，但从未获证实，找到它就有助解释宇宙内九成质量的来源。

在介绍相关粒子撞击实验之先，介绍有关基本粒子与的希格斯玻色子的关系:

基本粒子构成

基本粒子指质子、中子、电子、光子和各种介子，这是当时人类所能探测的最小粒子。而现代物理学发现质子、中子、介子都是由更加基本的夸克quark和胶子gluon构成。同时人类也发现了性质和电子类似的一系列轻子lepton，还有性质和光子、胶子类似的一系列规范玻色子Bosonen。

图片引用自基百科—基本粒子

何谓希格斯粒子?

A simulated event in the CMS detector, featuring the appearance of the 上帝粒子.

图片引用自希格斯玻色子 - Wikipedia

希格斯粒子是纳入玻色子的一类,而希格斯粒子(Higgs)是粒子物理标准模型中唯一还没有在加速器上产生出来的粒子。粒子物理学家们认为希格斯粒子与其它粒子的相互作用使其它粒子具有质量。相互作用越强质量就越大。希格斯粒子本身质量极大，目前的加速器能量还无法达到，而理论的计算也比较困难。

物理学家们普遍希望能够于这次运行的LHC加速器上能产生出希格斯粒子。

(ALICE and the soup of quarks and gluons) 下载

粒子撞击实验的概念相对艰深。为此科学家特别用上深入浅出的有趣手法向公众解释。他们制作了一本漫画《ALICE and the soup of quarks and gluons》（ALICE正是撞击器其中一个探测装置的名字），以《爱丽斯梦游仙境》为蓝本，通过名为卡洛（Carlo）的物理学家和小女孩爱丽斯的对话，解释撞击实验。漫画中，卡洛对爱丽斯说：「我们通过撞击两个核子，创造出迷你版宇宙大爆炸。这会释出巨大能量，把紧扣在核子里的数以千计夸克（quarks）和胶子（gluons）释出。它们形成类似浓汤的状态，我们称为夸克—胶子等离子体。」这碗汤迅速冷却，一些夸克和胶子结合在一起，就形成了质子和中子，亦即物质的基础原料。

引用自http://hk.news.yahoo.com/article/080910/4/85qm.html

同时, 亦有由研究员制作至YouTube的Large Hadron Rap歌曲，向年青人简单介绍这个实验。