Charles Townes Faktat ja laskentataulukot

Charles Townes oli amerikkalainen fyysikko, joka työskenteli korkearesoluutioisen kaasujen spektroskopian kehittämisessä sähkömagneettisessa spektrissä mikroaaltoalueella. Hän työskenteli maserin ja muun kvanttielektroniikan teorian ja soveltamisen parissa, joka yhdistää maser- ja laserlaitteet. Townes voitti myös Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1964 maserin kehittämisestä.

Katso alla olevasta tietotiedostosta lisätietoja Charles Townesista tai vaihtoehtoisesti voit ladata 23-sivuisen Charles Townes -työarkkipakettimme käytettäväksi luokkahuoneessa tai kotiympäristössä.

Tärkeimmät faktat ja tiedot

ELÄMÄKERTA

• Charles Hard Townes syntyi Greenvillessä, Etelä-Carolina 28. heinäkuuta 1915. Henry Townes, hänen isänsä, oli asianajaja ja sanomalehden toimittaja. Hänen äitinsä Ellen Hard oli valmistunut korkeakoulusta. Hän asui 20 hehtaarin maatilalla kahden veljensä ja kolmen sisarensa kanssa.
• Townes osoitti jo varhaisessa iässä suurta kiinnostusta biologia- ja luonnontieteitä kohtaan. Häntä pidettiin lahjakkaana tutkijana ja hänet kiihdytettiin kahdeksanteen luokkaan.
• 26-vuotiaana Townes osallistui kotikaupungissaan Furmanin yliopistoon ja kiinnostui fysiikan opiskelusta. Hän suoritti kaksi kandidaatin tutkintoa – fysiikan kandidaatin ja modernin kielen kandidaatin tutkinnon.
• Townes osallistui Duke Universityn fysiikan maisterin tutkintoonsa vuonna 1937. Townes kirjoitti van der Graaf -generaattoreista diplomityössään ja jatkoi ranskan, italian ja venäjän kielten opiskelua.
• Townes suoritti koulutuksensa Kalifornian teknologiainstituutissa, jossa hän kehitti tutkimusta hiili-13-ytimen pyörimisestä ja suoritti tohtorin tutkinnon fysiikassa vuonna 1939.

VARHAISET TUTKIMUKSET JA SAAVUTUKSET

• Townes vietti seuraavat kahdeksan vuotta Bell Telephone Laboratoriesissa ja työskenteli tutkijana. Townes opiskeli myös Juilliard School of Musicissa asuessaan New York City .
• Aikana Toinen maailmansota , Townes kehitti laajaa työtä tutkapommitusten ja järjestelmien suunnittelussa. Hän työskenteli myös radiossa tähtitiede . Townes osallistui ratkaisevasti kaasujen korkearesoluutioisen spektroskopian kehittämiseen sähkömagneettisen spektrin mikroaaltoalueella sodan jälkeen.
• Townes jatkoi myös työtään, kun hän liittyi Columbian yliopiston tiedekuntaan vuonna 1948.

MASERIN LÄPPÄRTÖ

• Tutkan saapuminen toisen maailmansodan aikana oli avain elektronisten laitteiden laajaan käyttöön tieteellisessä tutkimuksessa. Townes keskittyi mikroaaltojen (matalataajuisen säteilyn) käyttöön aineen rakenteen selvittämisessä.
• Suorittaakseen tämänkaltaisen tutkimuksen tehokkaasti Townes käytti oskillaattoria (värähteleviä sähkövirtoja tuottavaa laitetta) pystyäkseen tuottamaan erittäin lyhyen aallonpituuden säteilyä.
• Kuitenkin 1940-luvun lopulla todistettiin, että ei koskaan olisi mahdollista rakentaa tavallista oskillaattoria, joka voisi tuottaa säteilyä, jonka aallonpituus on alle millimetrin.
• Townes käytti stimuloidun emission ilmiötä ensimmäisessä yrityksessään tuottaa oskillaattori, joka sopisi hänen tarkoitukseensa. Mainittu ilmiö on sellainen, jonka kautta käytetyn sähkömagneettisen kentän vaikutuksen alaiset atomit lähettävät fotoneja.
• Vuonna 1951 Townesilla oli läpimurtoidea maserilleen ja hän osoitti suunnitelmat kirjekuoren kääntöpuolelle.
• Townes oppi, että hyvin lyhyen aallonpituuden säteilyn vahvistaminen edellyttää toimintaa molekyylimittakaavassa. Hän muotoili tavan, jolla molekyylikokonaisuus pystyisi tuottamaan itsestään virittyvän oskillaattorin, joka voisi vahvistaa signaaleja.
• Tiettyjen molekyylien tulee olla aktiivisessa tilassaan, jotta ne sisältävät suuren määrän energiaa. Sähkömagneettiset aallot stimuloivat molekyylejä vapauttamaan ylimääräistä energiaa samalla taajuudella ja samalla vaiheella kuin stimuloiva sähkömagneettinen energia.

MASER

• Maser määritellään mikroaaltovahvistukseksi stimuloidulla säteilyemissiolla. Townes rakensi ensimmäisen vuonna 1954 H.J. Zeigerin ja James P. Gordonin kanssa Columbian yliopistossa.
• Maser käyttää ammoniakkikaasua. Pienellä reiällä se kollimoidaan (rinnakkaisena) tyhjiöön, joka toimii kuin molekyylisäde. Molekyylit ovat kahdessa energiatilassa, ja ne heijastuvat eri suuntiin niiden energiasta riippuen sovelletun sähkömagneettisen kentän vaikutuksesta.
• Jos molekyyleillä on korkeampi energia, ne taivutetaan kammioon, joka tunnetaan resonanssiontelona (on eräänlainen resonaattori, joka rajoittaa sähkömagneettisen kentän). Amplifikaatio tapahtuu, jos onteloon taittuvien molekyylien määrä on riittävän suuri.
• Townes tunnisti olosuhteet, jotka ovat välttämättömiä maserien toiminnalle eri aallonpituusalueilla. Tämä sisältää spektrin infrapuna-, näkyvä- ja ultraviolettiosat.
• Townesin maserin kehittäminen osoittautui ratkaisevan tärkeäksi nykyaikaisessa kokeellisessa tutkimuksessa. Maser-vahvistimet käyttävät erittäin korkeaa signaali-kohinasuhdetta. Epävarmuusperiaatteessa maser-vahvistimet ovat erittäin lähellä yhden fotonin vahvistamista, koska ne lähestyvät sen maksimitarkkuutta.
• Kvanttitasolla suoritetuissa kokeissa Townesin maserit ovat erittäin hyödyllisiä. Ne ovat hyödyllisiä myös pitkän matkan tutka- ja mikroaaltouuniviestinnässä sekä radioastronomian heikompien signaalien vastaanottamisessa ja havaitsemisessa.
• Townes voitti Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1964 hänen ratkaisevasta työstään kvanttielektroniikassa, joka sai hänet kehittämään maserin.

MASERS LASERS

• Vuonna 1957, kun Townes työskenteli maseria, hän ja Arthur L. Schawlow pyrkivät muotoilemaan tapoja tuottaa erittäin keskittyneitä valonsäteitä. Tuona aikana laserit olivat mahdollisia puhtaasti tieteelliseen käyttöön.
• Molemmille fyysikoille myönnettiin laserteknologian (valon vahvistus stimuloidulla säteilyemissiolla) patentit vuonna 1960. He eivät kuitenkaan koskaan hyötyneet niistä henkilökohtaisesti.

Charles Townesin työarkit

Tämä on fantastinen paketti, joka sisältää kaiken, mitä sinun tarvitsee tietää Charles Townesista 23 perusteellisella sivulla. Nämä ovat käyttövalmiit Charles Townes -työarkit, jotka sopivat täydellisesti opettamaan opiskelijoille Charles Townesista, joka oli yhdysvaltalainen fyysikko, joka työskenteli korkearesoluutioisen kaasuspektroskopian kehittämisessä sähkömagneettisessa spektrissä mikroaaltoalueella. Hän työskenteli maserin ja muun kvanttielektroniikan teorian ja soveltamisen parissa, joka yhdistää maser- ja laserlaitteet. Townes voitti myös Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1964 maserin kehittämisestä.

Täydellinen luettelo mukana olevista työarkeista

• Charles Townesin tosiasiat
• Townesin profilointi
• Townesin täyttyminen
• Masers Jumbling
• Townesin aikajana
• Maserit ja laserit
• Charlesin kysymykset
• Townesin analyysi
• Miten se tapahtui?
• Townes: Faktaa tai bluffia
• Townesin lainauksia

Linkitä / lainaa tämä sivu

Jos viittaat johonkin tämän sivun sisältöön omalla verkkosivustollasi, käytä alla olevaa koodia mainitaksesi tämän sivun alkuperäisenä lähteenä.

Linkki näkyy muodossa Charles Townesin faktat ja työarkit: https://kidskonnect.com - KidsKonnect, 30. elokuuta 2020

Käytä minkä tahansa opetussuunnitelman kanssa

Nämä laskentataulukot on erityisesti suunniteltu käytettäväksi minkä tahansa kansainvälisen opetussuunnitelman kanssa. Voit käyttää näitä laskentataulukoita sellaisenaan tai muokata niitä Google Slidesin avulla tehdäksesi niistä täsmällisempiä oppilaiden kykytasojen ja opetussuunnitelmastandardien mukaan.

Jaa Ystäviesi Kanssa: