像、谱、色的技术.各种 地、物,例如某种土壤、岩石、作物或建筑群,都具有不同的原子和分子结 构,它们吸收和反射光的能力是不相同的,对于各种不同波长的光波来说,它们 的反射率和吸收率都不相同,各种地、物的温度在高于绝对零度的情况下也会产 生粗纤维测定仪不同的辐射.由于这个物理特性,利用已知的某些地、物的光谱特性和通过遥 感观测得到的数据进行比较,就可以预测地、物的种. 遥感的两种方式:接收自然辐射能的被动方式和接收人造辐射能的主动方 式.被动方式用来研究地、物对太阳辐射的反射情况和地、物自发辐射的情 况.主动方式是利用激光或雷达发射的微波照射地、物,研究反射回来的辐射 能的强度和波长分布.遥感获得的信息常常受到各种因素,如大气中的成分, 地、物表面的不规则形状,熔凝的程度,湿度等的影响,因此,常带有宏观的 特点. 遥感技术是把远处目标和环境所发射的各种波段的辐射和所反射的电磁波 信号加以收集、聚焦、记录下来.相当于把远程照相中的可见光换成各个波段 的电磁波.由于这些电磁波的波长远远大于可见光的波长,利用这些电磁波所 确定的空间分辨率就会比较粗.光学显微镜能辨认的空间间隔是可见光波长的 一半,现在遥感中采用的电磁波的波长可以很长,能辨认的空间间隔也就相当 大,不能鉴别比较小的物体.但是由于它接收到的电磁波的波长覆盖了很大的 范围,从中可以提取到的信息也就特别丰富,而不仅是在远处景物的表观上的 图像. 1 7第八章 波动、通讯技术的物理基础 6 随着遥感技术的发展,发展了多种遥感器,从而大幅度地提导体芯片粗纤维测定仪的价格下降,开始用作计算机的外存储器和各种电器内的信息存 储器. 微型计算机中内存的种类,根据内存的可读写性,分为只读存储器和随机 存取存储器两大类.只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)包括ROM、PROM、 EPROM和EEPROM.PROM是可编程只读存储器(ProgrammableROM)的简称, 由已写入固定程序的只读存储器及控制电路组成.EPROM是可擦可编程只读 存储器(ErasableProgrammableROM)的简称,可在低功耗下快速写入,所存信 息在用波长为2537?的紫外线照射10~20min后擦成全 “1”状态.普通光 2 下信息可以长期保存.EEPROM或EPROM是电可擦可编程只读存储器(ElectronicEPROM) 的简称,是一种可用电的方法清除存储单元内容的P物质可以以固态、液态、气态等多种形态存在,它们都 是由同一种分子组成的.组成物质的这些形态的最小颗粒称为组元.一般固 体、液体、气体物质的组元都是由该物质的分子构成的,但分子的聚集方式 不同. 固体和液体的组元都处于紧密聚集状态,常常又统称为凝聚态.粗纤维测定仪凝聚态有 明确的边界,气态则没有确定的边界粗纤维测定仪.凝聚态当中,固体有明确的、固定的边 界,液体有明确的然而不固定的边界. 后来又发现在很高的温度下,有些气体的组元不是电中性的分子,而是带正 电和带负电的离子,但任何一个小体积内,正离子和负离子的数目大体上相等,它 们所贡献的电荷互相抵消,所以总体上还是表现为电中性.这种状态不同于过去所 知的固态、液态、气态,称为等离子态,曾经被认为是物质的第四态. 实际上,这种状态具有气态所有的基本特征,仍然是一种气态.它和过去 所了解的气态的不同在于:过去所了解的气态的组元都是电中性的分子,而这 种新的状态的组元是带正、负电的离子.这种组元是带正、负电的离子的气态 是等离子气体. 以后人们又知道固态、液态也都不是单一的,实际上由于分子的聚集方式 的不同,还有不同的固态. 物理学中把物质的一种均匀聚集状态称为一种相,固态实际是一大类相的 统称.不同相的差别在于它们组元的类型不同,或它们组元聚集的形式不同. 金刚石和石墨都是纯粹由碳原子组成的晶体,由于结晶结构不同,是不同 的相,显现出截然不同的物理性质.金刚石是已知的物质中,硬度最高的、无 色、透明的晶体.物质软硬的程度用硬度来描写,金刚石的硬度是10度,别 的物质的硬度都小于10度.石墨则是黑色晶体,硬度很低,是铅笔芯的主要 原料.高压下水的晶体就有六种不同的相粗纤维测定仪.食盐也是晶体,但是食盐的组元不 §9. 8 1 物质的聚集状态 1 3 是整个的氯化钠分子而是带负电的氯离子和带正电的钠离子,因此食盐是一种 离子晶体. 一般气体的组元是分子,即单原子或多原子的中性分子.如果气体的组元 是带正负电的离子,则这粗纤维测定仪种气体就是一种等离子气体.等离子气体具有很好的 导电性,通常把等离子气体简称为等离子体.已知各种组元宏观物质的相列入 表9-1. 表9-1 已知宏观物质的相 组 元气态液态有序结构固态无序结构固态 中性原子、分子气体液体共价晶体、分子晶体玻璃、塑料、橡胶等 正离子和负离子等离子气体离子晶体 正离子和电子金属晶体 形成相的条件 物质形成均匀聚集状态需要一定的条件,物质聚集形成一个相的必要条件 可以归纳为3个: 1.组元的数目N应当足够地大.如果只有少数几个组元,就谈不上聚集 成一种相.所讨论系统包含的组元数应该远大于10 00. N>>10 00. 2.有形成一个相的足够大的空间体积,以便通过组元之间的相互作用充 分交换能量和动量达到热平衡.对于液态和气态等组元在其中可以自由运动的 系统,体积的半径R应远远大于组元在其中运动时的平均自由程L, R>>L. 这个条件的物理含义是,当一个组元穿过整个体积时,将要经历相当多次和其 它组元的碰撞.如果组元的相互碰撞截面为 σ,组元数密度为 ρ,则它们与平 均自由程L满足关系: 由于组元的碰撞截面 σ与组元数密度 ρ无关,最小组元数随组元数密度 ρ的增 大而减小.对于晶体和非晶体等固态,组元的位置运动范围受到很强的约束限 制,则体积的半径应远大于相邻组元之间的平均距离. 3.有足够长的粗纤维测定仪存活时间,以便通过组元间的充分多次相互作用实现热平 衡.对于组元在其中可以自由运动的系统,存活时间 τ应远远大于组元连续两 1 8第九章 凝聚态物理、材料物理和介观物理 4 次碰撞的平均时间间隔, τ>> Lv. 当组元的运动范围受到很强的约束限制时,存活时间应远大于组元以平均速率 珋v运动到相邻组元处所需的时间. 如果这三个条件都得到满足,这个多组元系统就可形成一个较为均匀稳定 的聚集状态,即形成一个粗纤维测定仪. 原子的半径量级为1?,一般的固态和液态中两个相邻分子、原子或离子 间距离的量级也是1?,常温下气体中相邻分子平均距离的量级是10?.一般 即使固体或液体,其半径至少要达到几十埃的量级,才有可能形成一个相.只 有在超高压下才可能在更小的体积内形成一个相.这是组元为分子、原子或离 子时所给出的限制. 考虑半径为0.1mm的小水珠,从宏观的尺度来看这是一个很小的体积, 17 可以很容易地估算出其中约包含有1.4×10个水分子,其中所拥有的组元数 当然足够多了,体积也足够大了.其中水分子以平均520m/s的速度运动,这 样即使是10-6s也已经是足够长的存活时间,足够使这个小水珠形成一个有确 定温度的均匀的稳定的相. §9.2 固体的结构 半导体是指导电能力介于金属和绝缘体之间的固体材料.固体物质的导电