物理学简介（各专业，各方向）

物理学是研究宇宙间物质存在的基本形式、性质、运动和转化、内部结构等方面，从而认识这些结构的组成元素及其相互作用、运动和转化的基本规律的科学。

物理学的各分支学科是按物质的不同存在形式和不同运动形式划分的。人对自然界的认识来自于实践，随着实践的扩展和深入，物理学的内容也在不断扩展和深入。

随着物理学各分支学科的发展，人们发现物质的不同存在形式和不同运动形式之间存在着联系，于是各分支学科之间开始互相渗透。物理学也逐步发展成为各分支学科彼此密切联系的统一整体。

物理学家力图寻找一切物理现象的基本规律，从而统一地理解一切物理现象。这种努力虽然逐步有所进展，但现在离实现这?目标还很遥远。看来人们对客观世界的探索、研究是无穷无尽的。

物理学介绍---物理学

物理学

物理学早期称为自然哲学，是自然科学中与自然界的基本规律关系最直接的一门学科。它以研究宇宙间物质各层次的结构、相互作用和运动规律以及它们的实际应用前景为自己的任务。

从17世纪牛顿力学的建立到19世纪电磁学基本理论的奠定，物理学逐步发展成为独立的学科，当时的主要分支有力学、声学、热力学和统计物理学、电磁学和光学等经典物理。本世纪初，相对论和量子论的建立使物理学的面貌焕然一新，促使物理学各个领域向纵深展，不但经典物理学的各个分支学科在新的基础上深入发展，而且形成了许多新的分支学科，如原子物理、分子物理、核物理、粒子物理、凝聚态物理、等离子体物理等。在近代物理发展的基础上，萌发了许多技术学科，如核能与其它能源技术、半导体电子技术、激光和近代光学技术、光电子技术、材料科学等，从而有力地促进了生产技术的发展和变革。

19世纪以来，人类历史上的四次产业革命和工业革命都是以对物理学某些领域的基本规律认识的突破为前提的。当代，物理学科研究的突破导致技术变革所经历的时间正在缩短，从而在近代物理学与许多高技术学科之间形成一片相互交叠的基础性研究与应用性研究相结合的宽广领域。物理学科与技术学科各自根据自身的特点，从不 同的角度对这一领域的 研究，既促进了物理学的发展和应用，又加速了高技术的开发和提高。

我国的物理学专业，从来就不是纯物理专业，它是包括应用物理和技术物理在内的基础研究和应用研究相结合的专 业。建国以来，我国的许多新技术学科如半导体、核技术、激光、真空技术等的大部分，都是在物理学科中萌芽、形成和发展起来的。基础性工作与应用性工作同时并存、相互结合是我国物理学科的特点.

物理学科是一门基础学科。在物理学基础研究过程中形成和发展起来的基本概念、基本理论、基本实验手段和精密测量方法，已成为其他学科诸如天文学、化学、生物学、地学、医学、农业科学等学科的组成部分，并推动了这些学科的发展。物理学还与其他学科相互渗透，产生了一系列交叉学科，如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理、天体物理等。这种相互渗透过程一直在进行之中，例如量子计算问题是当前的一个研究热点，有可能对信息科学产生重要的影响。数学对物理学的发展起了重要的促进作用，反过来物理学也促进了数学和其他交叉学科的发展。

物理学也是各种技术学科和工程学科的共同基础，物理量测量的规范化和标准化已成为计量学的一个重要研究内容。依据上述认识，物理学科可包含如下几个分支∶理论物理、粒子物理与原子核物理、原子和分子物理、凝聚态物理、等离子体物理、声学、光学以及无线电物理。

理论物理

1. 概况

理论物理是从理论上探索自然界未知的物质结构、微观相互作用和物质运动的基本规律的学科。一个国家的理论物理学水平，在一定程度上反映了民族的科学素养和独立发展高水平科学技术的潜力。理论物理的研究领域涉及粒子物理与原子核物理、统计物理、凝聚态物理、宇宙学等。几乎包括物理学所有分支的基本物理问题。

2. 学科的研究范围

理论物理是在实验现象的基础上，以理论的方法和模型研究基本粒子、原子核、原子、分子、等离子体和凝聚态物质运动的基本规律，解决科学本身和高科技探索中提出的基本理论问题。研究范围包括粒子物理理论、原子核理论、凝聚态理论、统计物理、光子理论、

原子分子理论、等离子体理论、量子场论与量子力学、引力理论、数学物理、理论生物物理、非线性物理、计算物理等。

凝聚态物理

1. 概况

凝聚态物理学是从微观角度出发，研究由大量粒子（原子、分子、离子、电子）组成的凝聚态的结构、动力学过程及其与宏观物理性质之间的联系的一门学科。凝聚态物理是以固体物理为基础的外向延拓。凝聚态物理的研究对象除晶体、非晶体与准晶体等固相物质外还包括从稠密气体、液体以及介于液态和固态之间的各类居间凝相，例如液氦、液晶、熔盐、液态金属、电解液、玻璃、凝胶等。经过半个世纪的发展，目前已形成了比固体物理学更广泛更深入的理论体系。特别是八十年代以来，凝聚态物理学取得了巨大进展，研究对象日益扩展，更为复杂。一方面传统的固体物理各个分支如金属物理、半导体物理、磁学、低温物理和电介质物理等的研究更深入，各分支之间的联系更趋密切；另一方面许多新的分支不断涌现，如强关联电子体系物理学、无序体系物理学、准晶物理学、介观物理与团簇物理等。从而使凝聚态物理学成为当前物理学中最重要的分支学科之一，从事凝聚态研究的人数在物理学家中首屈一指，每年发表的论文数在物理学的各个分支中居领先位置。目前凝聚态物理学正处在枝繁叶茂的兴旺时期。并且，由于凝聚态物理的基础性研究往往与实际的技术应用有着紧密的联系，凝聚态物理学的成果是一系列新技术、新材

料和新器件，在当今世界的高新科技领域起着关键性的不可替代的作用。近年来凝聚态物理学的研究成果、研究方法和技术日益向相邻学科渗透、扩展，有力的促进了诸如化学、物理、生物物理和地球物理等交叉学科的发展。

2.学科研究范围

研究凝聚态物质的原子之间的结构、电子态结构以及相关的各种物理性质。研究领域包括固体物理、晶体物理、金属物理、半导体物理、电介质物理、磁学、固体光学性质、低温物理与超导电性、高压物理、稀土物理、液晶物理、非晶物理、低维物理（包括薄

膜物理、表面与界面物理和高分子物理）、液体物理、微结构物理（包括介观物理与原子簇）、缺陷与相变物理、纳米材料和准晶等。

粒子物理与原子核物理

1. 概况

本学科研究粒子（重子、介子、轻子、规范粒子和夸克等）和原子核的性质、结构、相互作用及运动规律, 探索物质世界更深层次的结构和更基本的运动规律。从根本意义上讲，粒子物理和核物理的研究处于整个物理学研究的最前沿。由于宇宙中大量核过程的存在，这门学科对于认识物质世界的另一极端，即天体的形成和演化的规律起着重要的作用。核物理的研究曾导致了核能的广泛利用。粒子物理和核物理的实验研究对极为精密和极为复杂的仪器设备以及先进实验术的需求是高新技术发展的推动力之一。近二、三十年来，由于各种大型加速器的建立和各种新型探测技术的发展，以及基于规范场理论（量子色动力学（QCD）和弱电统一规范理论）的创立，我们能够从夸克和胶子的动力学出发来研究强相互作用、强子和原子核结构以及新的强子物质的形成和性质。高能重粒子碰撞形成的极高温度和密度条件下可能产生的强子物质，即夸克－胶子等离子体的研究，对QCD为基础的新的强子态的研究，对超新星爆炸核物理的研究，对新元素

的合成，奇异核的产生及原子核的超形变和高自旋态的研究，以及对QCD非微扰问题的研究等引起了人们广泛的关注。随着对这些具有挑战性的问题的深入了解，人类对物质世界更深层次的结构和运动规律的认识必将进一步深化。

2. 学科的研究范围

原子核物理和粒子物理的理论研究和实验研究; 原子核物理与粒子物理同其他学科交叉领域的研究。例如∶核天体物理与高能天体物理等; 核技术在其他学科和工、农业生产部门的应用。

原子与分子物理

1. 概况

原子分子物理学研究原子分子结构、性质、相互作用和运动规律，阐明物理学基本定律，提供各种原子分子信息和数据。原子分子物理学是揭示微观世界奥秘的先驱，是现代物理学创立的奠基石。原子、分子和团簇是物质结构从微观过渡到宏观过程的必经层次和桥梁。从天体到凝聚态、等离子体，从化学到生命过程都与原子分子过程息息相关。 原子分子物理学是基础性强、渗透面宽、应用范围广的物理学分支学科。不仅为现代科学各分支学科提供基础理论、实验方法和基本数据，而且在能源、材料、环境、医学和生命科学以及国防研究中发挥重要作用，在开拓高新技术产业和推动科技发展和促进社会进步方面占有不可忽视的重要地位

2. 学科研究范围

原子与分子物理学研究原子分子的结构、性质、相互作用和运动规律，阐明物理学基本定律，提供各种各样的原子分子信息和数据。原子结构与原子光谱，分子结构与分子光谱，原子分子与电磁场的相互作用，原子分子的非线性光学性质，物理学基本定律的验证和基本物理学常数的精密测量，原子分子碰撞物理，粒子束与物质的相互作用，单原子分子测控科学与技术，激光束与离子束相互作用，电子和离子、原子、分子间碰撞动力学，负离子产生及其特性，与原子分子物理有关的新概念、新理论、新方法、新技术、新设备及其在国民经济领域中的应用。

光 学

1. 概况

光学是研究光辐射的性质及其与物质相互作用的一门基础学科，具有悠久的历史。本世纪六十年代初激光问世，这一划时代的成就为光学学科本身开创了新的纪元。不仅使光学再度成为人类探索大自然奥秘的主要手段及前沿学科，也带动了科学技术和工业的革命性变化。光学作为一门既古老又年轻的学科在基础科学与高新技术的发展

中正占有越来越重要的地位。 激光为人类提供了性能奇特的相干光源，新的光学效应随之不断涌现，新的分支学科如非线性光学、量子光学、光电子学、原子光学等层出不穷。激光与其它学科的结合又使诸如激光化学、激光生物学、激光医学、光量子信息科学等交叉学科应运而生。激光的应用从核聚变、光通信、光信息处理到印刷、记

录技术几乎无所不在，给人类社会的文明进程产生了深远的影响。近年来飞秒高功率激光、X射线激光、光集成、光纤技术、激光冷却、光量子通讯、量子计算机和量子密码术等的迅速发展更展示了光学学科的深厚潜力和广阔前景，使光学学科的地位与作用与日俱增，必将为人类社会生产力的发展发挥极其重要的作用，成为“科学技术是第一生产力”的生动例证。 光学学科的发展与理论物理、凝聚态物理及材料科学等的发展密切相关，也对信息科学、生物、化学及医学等的进步产生深刻影响。

2. 业务范围

研究光辐射的基本性质及其与物质相互作用的基本特征，包括光的产生、传输与探测规律，光与原子、分子、凝聚态物质、等离子体相互作用的线性和非线性光学过程及光谱学特征。研究光学与其它学科交叉的有关问题及应用。

等离子体物理学

1. 概况

等离子体物理学主要研究等离子体的整体形态和集体运动规律、等离子体与电磁场及其它形态物质的相互作用。等离子体物理学是二十世纪发展起来的一门新的物理学独立分支学科。

等离子体是宇宙中最广泛存在的物质状态，认识和掌握各种条件下等离子体运动规律是人类认识宇宙中各种现象的基本前提。所以，等离子体物理是向我们提供太阳、恒星、行星际介质和银河系知识的基石之一。

等离子体物理学研究为人类解决能源问题带来希望。地球能源枯竭和现有化石燃料与核电站带来的环境污染、生态危机一直是威胁人类生存的全局性问题。通过受控核聚变来发展用之不竭的清洁能源已成为人类解决能源危机的主要选择。然而，聚变概念的改进和聚变实验堆的优化均要求改善约束和加热等离子体的方法。掌握高温等离子体的运动规律是实现受控聚变的关键。

等离子体物理学研究也是人类认识和控制地球环境变化、开发空间产业、维持全球通讯的重要保证。研究太阳等离子体热核能量的输出和传输，研究磁层和电离层中能量的转化和分配，对于认识和保障地球环境有深远的意义。空间等离子体物理学研究能为保障航天安全和空间应用的正常进行提供理论依据。研究电离层等离子体环境及其对电波传播的影响，起着保障和改善通讯、导航和授时精度的重要作用。

等离子体物理学研究促进了低温等离子体技术以极为迅猛的势头在国民经济各领域中广泛应用。等离子体处理加工技术已成为一些重要产业（如微电子、半导体、材料、航天、冶金等）的关键技术，而在灭菌、消毒、环境污染处理、发光和激光的气体放电、等离子体显示、表面改性、同位素分离、开关和焊接技术等等方面的应用已创造了极大的经济效益。

等离子体物理学研究开辟了由高技术开发的新领域。非中性等离子体的研究产生了一批崭新的具有革命性意义的高技术项目，如相干辐射源的研制和粒子加速器新概念的提出。这些项目已初见成效并将在能源、国防、通讯、材料科学和生物医学中发挥重要作用。对基本物理过程的深入研究已成为推动这些技术取得突破性进展的关键。

等离子体物理学各领域的研究还提出了一些带有共性、密切相关的基本问题，诸如波和粒子相互作用与等离子体加热、混沌、湍流和输运、等离子体鞘层和边界层、磁场重联和发动机效应等。这些问题构成了等离子体物理进一步发展的核心内容。

2. 研究范围

磁约束聚变等离子体、惯性约束聚变等离子体、空间等离子体、天体等离子体、低温等离子体、非中性等离子体、尘埃等离子体、基础等离子体等。

声 学

1.概况

声学主要研究声波的产生、接受机理和其在各种媒质中的传播规律与相互作用原理。近代声学，如非线性声学、声与光、声与热等与近代物理学的其它分支有密切的关系。声学是一门交叉性极强的边缘学科，声学与电子学、计算技术、信息科学等相结合，渗透到国民经济、国防建设、科学研究乃至文化艺术的不同的领域和学科中，既致力于当今科学的前沿领域又重视应用基础研究，使声学成为与前沿科学、高新技术密不可分的应用学科。

2. 学科研究范围

a. 非线性声学

声孤子混沌，声与物质的非线性相互作用，声空化、声凝聚、声制冷，流体、生物媒质、固体及界面的非线性声特性以及非线性声参量表征与成象。

b. 光声科学

光声、光热谱及显微成象技术，固体表面及亚表面结构的分层检测，对半导体材料和器件及其它凝聚态物质的定量无损评价，新型声成象方法及其逆问题，脉冲激光超声激发和检测在材料无损评价中的应用。

c. 超声学

声波传播理论和声器件，及在通讯、雷达和电子对抗中的应用，多相媒质中声传播理论，生物媒质及固体中超声检测和声测井新技术、声化学、声传感、新型超声换能器等超声电子器件，以及超声的工业应用等。

d. 环境声学与电声学

建筑声学、噪声与振动的有源控制，环境噪声声评价与扬声器等电声器件和系统的振动分析、计算机辅助设计和测试以及电声参数测量新技术。

e. 语音信号处理

噪声中语言信息提取，汉语分析、合成、识别、混沌编码通信、数字声频技术等

无线电物理

1. 概况

电磁场和波是自然界最基本的物理现象，现代电子信息科学技术的发展有力地促进了作为信息和能量载体的电磁场和波的研究和应用。无线电物理研究电子信息科学技术中电磁场和波(光、红外、毫米波、微波等)与物质相互作用和信息传输的理论、方法及技术, 是现代电子信息科学的基础，在电子高科技中有极为广泛的应用。例如, 现代高频高速电子技术、空间和城市无线通讯、 雷达与天线技术、广播与电视、空间全球遥感、电子计算机技术、电子信息计算技术、光声电耦合技术、电磁兼容技术、微波超导、新型复合材料诊断、生物医学电子工程、地球物理能源资源探测、射电天文等等，都是无线电物理的研究领域。当今高科技的发展已促使电子信息科学的研究从简单物质到复杂系统、定性或解析解到定量和数值解、线性或稳态问题到非线性和瞬态问题、正向研究或一般性参数计算到逆向反演和可视化仿真的转化。这不仅创建了无线电物理新的基础理论，而且形成了电子信息科学技术、应用物理、地球、空间、材料等不同学科的广泛交叉和应用。无线电物理中电磁和电子信息的获取、传输、处理和利用形成了众多交叉学科高科技的应用基础，同时，它的广泛应用又促进了物理学基础理论的深入发展。

2.学科研究范围

电磁场与微波、天线与电波传播、复杂系统中电磁散射辐射与传输、空间遥感理论与技术、计算电磁和计算电子学、通讯中的波传输、数字传输理论与技术、毫米波理论与测量技术，微波超导、微波等离子体等