题型:实用类文本阅读 题类: 难易度:普通
天津市南开区2023-2024学年高二上学期期中考试语文试卷
材料一:
长期以来,飞秒一直被认为是可能产生的最短光脉冲的极限。今年的诺贝尔物理奖获奖者进行的实验开辟了阿秒物理学的新研究领域。一飞秒等于一千万亿分之一秒,那么阿秒有多短暂呢?1阿秒之于1秒,相当于1秒之于宇宙的年龄(138亿年)。一束光从房间的一边到达对面墙上,就需要100亿阿秒。光在真空中的速度比其他任何东西都快。我们可以将最短的光脉冲视为光波中单个周期的长度。阿秒脉冲的诀窍在于,可以通过组合更多更短的波长来产生更短的脉冲。
要为光添加新波长,需要的不仅仅是激光,获得有史以来研究过的最短瞬间的关键是激光穿过气体时出现的现象。1987年,勒惠利尔发现,当她将红外激光透过稀有气体时。会产生与以前实验中所不同的“泛音”。正是这些“泛音”,便我们能够捕捉到在吉他和钢琴上演奏相同音符时出现的差异。每个“泛音”是激光中每个周期具有给定周期数的光波,它们由激光与气体中的原子相互作用引起,这些相互作用赋予一些电子额外的能量,这些额外的能量然后会以光的形式散射出去,而这些来自电子的光脉冲是“泛音”出现的原因。
一旦这些“泛音”存在,它们就会相互作用。在适当的情况下,“泛音”重合,从而出现一系列紫外线脉冲,其中每个脉冲长达几百阿秒。
物理学家在20世纪90年代就明白了这背后的理论,但实际识别和测试脉冲的突破发生在2001年。
2001年,阿戈斯蒂尼及其在法国的同事,成功地产生并研究了一系列连续的光脉冲。他们使用一种特殊的技巧,将这些光脉冲与原始激光脉冲的延迟部分放在一起,以查看“泛音”如何彼此同步。这个过程让他们测量出每个脉冲只持续了250阿秒。与此同时,克劳斯和其在奥地利的伙伴们,研究出一种可以选择单个脉冲的技术,他们成功隔离的脉冲持续了650阿秒。这些实验表明,科学家们可以观察和测量阿秒脉冲,并且这些阿秒脉冲也可用于新实验。
现在科学家们已经可以管窥阿秒世界,这些短暂的光爆发可用来研究电子的运动。目前,科学家们已经可以制造出低至几十阿秒的脉冲,而且这项技术一直在发展。
(摘编自刘霞《用光“凝聚”最短的瞬间!2023年诺贝尔物理学奖解读》)
材料二:
阿秒光脉冲可被理解为高速相机原理,想抓拍到人运动过程中的精彩瞬间,需要一个反应速度快的相机。它正是微观反应研究中的“高速相机”,可观察电子运动的瞬间过程。读中学时,我们听化学老师举着课本讲述化学反应发生时电子得失的变化,但遗憾的是从没真正见到过电子运动的实际观察图。这将被阿秒光脉冲实现,原子核的典型运动时间尺度是飞秒(10的-15次方秒),而电子的运动时间尺度正是阿秒。阿秒光脉冲是一种极短的光脉冲,其脉宽在阿秒级别以下。
一项新研究发现诞生后,总会催生人们对其应用场景的期待。
阿秒脉冲可用于测试物质的内部过程,这一点已被用于探索原子和分子的详细物理学,它们推动分子使其发出可测量信号的能力,有望在电子和医学领域“夫显身手”。
(摘编自袁岚峰《诺奖阿秒光脉冲有什么用?》)
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