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天体物理学范文1
位于智利阿塔卡玛沙漠中的阿塔卡玛大型毫米波及次毫米波阵列（ALMA），是目前世界上最大的地面射电天文望远镜兴建计划，由66座小型望远镜组成一个毫米波及次毫米波段的干涉仪，可视为次毫米波阵列的扩大版，是研究早期宇宙遗留辐射、恒星形成与演化、行星系统、星系甚至生命起源的利器。
该计划的三个主要合作伙伴分别为北美、欧洲及东亚地区团队。凭借以往研制射电望远镜仪器设备的经验，台湾中研院天文所于2005年和2008年先后受邀加入其中的日本计划（ALMA-J）与ALMA北美计划（ALMA-NA），负责组装来自美国、加拿大、日本、法国、荷兰及英国所提供的接收机模组，使成为完整的接受机前段次系统为其提供及组装测试信号接收机前段次系统。该所科技人员与中山科学研究院航空研究所在台中合作成立东亚接收机前段整合测试中心，不但成功提前完成原本负责的所有东亚团队17套信号接收机前段次系统，并协助北美与及欧洲团队另外完成9套前段次系统的组装和交付，保证了这座望远镜在2013年3月正式完工并运行。
到目前为止，ALMA机构已两次向全球天文研究学者公开征求观测计划书，分别称为Cycle 0与Cycle 1。在总共征得2000余份观测计划书中，只有300余份通过严格的审查。观测计划通过审核与否，主要是由审查委员会按送审计划的科学价值加以评量。台湾在此激烈的竞争下，总共通过了20余份计划书，取得了亮眼的成绩。
天文学上最终极的观测挑战之一是以相当于事件视界的角解析度来直接观测到黑洞及其周围情况，这对于研究广义相对论强场效应、黑洞边缘吸积盘及外向流过程以及黑洞的自旋等都开启了新的窗口。
台湾中研院天文所同时拥有SMA与ALMA的使用权，这两个阵列若联合成为一个甚长基线干涉测量系统（VLBI），可望达到数微角秒的角解析力。目前已知有两个超大质量黑洞，即位于银河系中心的SgrA*和M87的核心，其尺寸大得足以使用次毫米波段甚长基线干涉测量系统进行解析。因此该所提议，再增加一座射电望远镜，与SMA及ALMA相结合，组成一个纵跨地球南北表面的超大射电天文望远镜，可望达到几十万分之一角秒的解析力，将能做到对黑洞“剪影”的成像。这是仅使用由SMA及ALMA组成的单一基线所不能做到的。
美国国家科学基金会（NSF）于2011年同意，将ALMA-北美团队建于新墨西哥州的12米口径Vertex原型望远镜提供给台湾中研院天文所的研究团队。台湾科学家建议，将这座望远镜移至北极圈内格陵兰海拔3200米高的峰顶上（该望远镜也被更名为“格陵兰望远镜”），与位于夏威夷的美国史密森天文台、位于西弗吉尼亚州的美国国家射电天文台及座落于马萨诸塞州波士顿的海斯塔克天文台等共同组成面向北天球的超大“北天次毫米波VLBI”，在次毫米波段用极高的角解析力来观测M87星系巨大黑洞和喷流发源区。该计划的准备工作目前正在进行中。
参与制作天文观测仪器
除了上述种种雄心勃勃的计划外，台湾科学家目前与日本、韩国及欧洲航天局共同商议，参与由日本主导的下一代“宇宙学与天文物理太空红外望远镜计划”（SPICA）。该望远镜口径3.5米，整座望远镜温度由冷却系统降温至5K，其工作波长范围在5～210微米。SPICA的口径与之前的赫歇耳红外天文望远镜相似，但凭借较低的工作温度，可以降低背景辐射而大幅提高系统灵敏度。预计SPICA将在2020年以后发射升空，比美国的新一代詹姆斯・韦伯（James Webb）太空望远镜要晚。虽然两者在短波长范围至25微米都有观测能力，但是SPICA在波长大于20微米的区域有^佳的探测能力，并且是唯一能观测至210微米范围的太空望远镜。此外，SPICA具有较大的视野、图像能力也较佳。
SPICA的科学目标主要有三项：研究行星系统的形成与演化，包括原行星盘中的气体（包含水）与尘埃与行星演化的关系、岩屑盘的矿物学、外太阳系气体行星的大气以及柯伊伯带天体的组成；星际尘埃中的生命循环，包括在银河系与邻近星系的气体与尘埃的物理与化学、尘埃的矿物学、超新星残骸中的尘埃演化以及在早期星系中星际尘埃的来源；星系的形成与演化，包括活跃星系核与大量恒星形成在不同宇宙时间与环境的关联性、恒星形成与超大质量黑洞的同时演化、恒星形成及星系质量蓄积的历史与大尺度结构的关系、宇宙红外线背景的物理。
SPICA规划搭载4个观测仪器。台湾中研院天文所将参与日本宇宙科学研究所负责研发的中红外相机与光谱仪（MCS），包括一个中解析度光谱仪和一个高解析度长波长光谱仪，能够在12～18微米提供解析度在20000～30000的光谱，以及一个能够在5～40微米提供16个不同波段图像的广角相机，其滤镜组包含一个光栅棱镜，以在全波段提供低解析度的光谱（R=50～200），包含不在光谱仪范围内的5～12微米范围。
其他重要科研成果
除台湾中研院天文所外，岛内一些高校如台湾大学、新竹清华大学、中央大学、新竹交通大学、成功大学等也在开展有关天文及天体物理学方面的研究，近年的成果包括：发展张弛程序，研究星系中央气体盘在棒形旋转体驱使下的演化过程；发展一个小波程序，分析哈伯太空望远镜中的第二代广角行星相机（WFPC2）和红外线照相机（NIC-MOS）所观测到的资料；研究磁气流，发现小波转换和重建技术可应用在观测旋涡状星系的构造上；发现在洛斯比（Rossby）数值小于1的情况下，热对流在径向方向的波长会缩短，热对流的效应会受到在径向方向磁乱流，和热辐射的双重破坏而削弱；发现环绕在白矮星的吸积盘内，热对流效应完全被破坏而消失，造成热传导几乎由磁乱流所传递；探讨X风流体的热结构问题，计算出电子游离比、温度及化学成分在X风发源地8000AU（日地距离）区域内的分布；根据估算类似木星的外太阳系行星，如果离母恒星在0.04AU以内，轨道离心率在0.2以上，这个巨大行星半径最后会超过潮汐半径，气体会通过L1点离开这个行星，同时会渐渐地远离母恒星；分析彗星微尘，研发一套能够用来分析万亿分之一克（10-12g）大小的微尘极灵敏质谱仪；发现在内在切变力对星系自旋的影响存在条件下，相对较易测量的星系自旋场可用来重建潮汐切变力与质量密度的初始值；提出一个自由参数a的二次方程序，发现a值为0.17（4σsignal）；发展复杂而健全的非球形动力模型，显示由此模型得出的数值与比用球形动力学算出的标准质量函数，更符合N个天体模拟所得结果；发展以切变力测量为基础，包括质量重建与发现星团演算法的弱透视分析计算程序；以松弛法及高阶戈多诺夫法（Godunov）编成的高效能气体动力程序，模拟星系盘面上促使棒状结构形成的密度波，并将此程序应用在3kpc旋臂问题及NGC5248的模拟上；藉由极大阵列望远镜（VLA）、超长基线波干涉仪望远镜（VSOP），观测星系中心大质量黑洞SgrA*的电波源的结构，了解活跃星系核的超光速运动、吸积盘的运转情形，及中心大质量黑洞SgrA*与银河中心气体可能发生的交互作用；利用观测类星体在可见光波段与氢原子气体的分布情形不同，了解邻近星系之间的交互作用；研究受到潮汐作用而膨胀的巨大外太阳系行星所发展的模型，可解释为什么截至目前为止，在天文学家已发现的70多个巨大外太阳系行星之中，尚未有任何轨道半径小于0.07AU的行星。
2006年，台湾科学家梁茂昌参与的国际天文研究团队，首次成功观测到距离地球约63光年远的狐狸座外太阳系行星（HD189733b）大气中存在着生命之源――水。
赫比格-哈罗天体（HH object）是年轻原恒星在两极方向产生喷流的一系列的块状云气。2009年，台湾中研院天文所李景辉等人使用次毫米波阵列望远镜，观测到源自于一颗邻近年轻0级原恒星的HH211赫比格-哈罗天体，拥有一对高度准直的喷流，不仅显示出喷流内的内震波，而且在原恒星的两侧都可以看到喷流至少1次的摆动，相对于原恒星呈现反射对称，完全符合喷流的理论模型。
次毫米星系出现在宇宙大爆炸之后20到60亿年间，地球上所看到的其实是早期遥远的宇宙所传来的图像。中研院天文所王为豪2010年运用最新升级改良过的次毫米波阵列望远镜，观察到新的次毫米星系，并推测此类星系的数量可能超过之前天文学界的估算。
暗物质是宇宙中的一个谜，由于无法被可见光所探测，所谓暗物质粒子的存在迄今无法证实。中研院天文所人员参与一组国际研究团队，利用日本斯巴鲁望远镜观察25个大质量星系团，藉由引力透镜来详细测量这些星系团的暗物质空间分布，在2010年首度证实天文学界目前对暗物质的主流预测模型。
该研究人员还利用日本的朱雀号X射线观测卫星，对位于Abell 1689星系团最的高温气体进行温度测量，结果发现高温气体存在一个各向异性的温度分布，显示星系团会藉由加热而成长，而触发加热机制的是气体掉入星系团内所产生的能量，至于这些气体的来源，则是位于星系团外被称为“宇宙网”的细丝状大尺度结构，说明镶嵌着这个星系团的大尺度结构会影响星系团的成长。
自1998年发现宇宙正在加速膨胀的现象以来，天文学家一直就测量大尺度宇宙结构的方法，致力寻找更完美的技术。2010年，台湾中研院天文所张慈锦与彭威礼等人利用美国国家射电天文台的绿堤望远镜进行观测，成功研发出通过测绘太空中极遥远的氢气体所发出的射电波，测量不同星系内的氢气体分布，最终绘制出“宇宙网”图像的新技术。与先前使用可见光观测所绘制的结构图详加比对，吻合度相当高，验证该方法的正确性。藉此，科学家将能更深入地探索宇宙中的暗能量及其本质和特性。
行星如何形成是天文学最热门的研究领域之一，台湾天文学家高见道弘、金孝宣、周美吟等人2011年利用日本斯巴鲁望远镜，成功地在距离地球460光年的银河系外金牛座RY恒星附近搜さ奖怀莆“原行星盘”的尘埃气体云。研究人员成功地在波长为1.65微米的近红外波段取得一张金牛座RY星图像，与其他许多在较长波段观测的原行星盘图像相比，这里盘面辐射的光偏离恒星中心位置，原因是些近红外波段的辐射是从盘的表面层发出的散射光，为金牛座RY星原行星盘在垂直方向结构提供重要特征线索，对行星形成过程的相关研究有重要意义。
一些活跃星系核喷出的强力等离子体喷流范围可长达千万光年，远比星系本身还大，并且速度高达光速的99%以上。自上世纪70年代以来，科学家一直无法解开这些喷流如何被加速到接近光速之谜。2012年，台湾科学家利用欧洲VLBI网，首度发现在室女座星系团中的巨型椭圆星系M87中心超大质量黑洞附近所产生喷流的自行速度变化的失落环节。原来在黑洞附近喷流刚开始产生时速度并不快，但在距离黑洞约1万到数十万黑洞大小的空间区域内，由于磁流体力学的作用，喷流不但发生形状上的变化（趋向束状），还历经了由低速（光速的1%）加速到高速（光速的99%）的过程。
天体物理学范文2
掉落的牛奶产生“超新星”
在厨房工作时，你是否曾经失手掉落刚刚开瓶的牛奶或者果汁，瓶中的牛奶随后从瓶口喷出，溅了你一脸？休斯就曾有过这样的经历，但他瞬间意识到，这可以和天体物理学中的Ⅱ型超新星爆发联系起来。
当一颗大质量恒星――大约10倍于太阳或者更大――来到了“生命”的尽头，它就会发生惨烈的爆炸，即产生了Ⅱ型超新星。爆炸由恒星铁核的突然塌缩引发，恒星的其余部分随之塌缩，猛烈撞到铁核后反弹，这一过程产生的冲击波从恒星内部向表层传播。当冲击波到达表层时，那里已经没有可以再用来冲击的星体物质了，所以恒星的外层就猛烈地喷入太空。
相同的道理，牛奶瓶掉落后会导致瓶底受到挤压（即瓶底“塌缩”），然后会将牛奶向上冲击，也形成一股冲击波。当这股冲击波到达瓶口的时候就没有可以用来冲击的牛奶了，所以牛奶被喷向空中，溅了你一脸。
烘焙一个小宇宙
在烘焙食物时，你同样也能看到宇宙的演变过程。
天体物理学家常常用“葡萄干面包”的比喻来解释宇宙的膨胀。其中，面包中的面团代表宇宙中的空间，葡萄干则代表宇宙中的星系。
想象一下，当葡萄干面包被放到烤箱中烘焙的时候，你正坐在面团中的一个葡萄干上，你可以看到，面团正在膨胀，其他的葡萄干正在远离你。同样，我们在银河系中观察宇宙，会发现几乎所有的星系都在远离我们。
于是在厨房里，休斯常常烘焙一种他戏称为“Hubble Damper”的面包，以此来纪念美国天体物理学家埃德温・哈勃。因为哈勃首次明确证实了“星系正远离我们”这一宇宙现象，而且他还发现，星系越远，退行的速度就越快。
不过，为了增加所谓的“现实主义”，休斯用红莓干代替了葡萄干――红莓是红色的，星系则是在“红移”。下面是“Hubble Damper”的完整配方：450克自发面粉；一小勺盐；80克冷冻黄油；185毫升水；170克红莓干。上述材料混合均匀后，在200℃的烤箱中烘焙30分钟，面包即可出炉。
玻璃杯中的日落
“为什么天是蓝的？”这是孩子们最常问到的一个天文学问题，而许多父母却不知怎么回答。如果你遇到这样的问题，不要慌张，你可以在厨房里做点事情来解释“蓝天”。
找一个直线侧壁的玻璃杯，用它装一杯水，向水中滴一滴牛奶并搅拌。找一个LED手电筒向水中照射。当你从光束的发起端望向末端（顺着手电筒的方向看），你会发现光束的末端是黄色的。如果你在杯中看不到LED的光束，那么加水稀释一下。
LED的光束有一个黄色的末端，这意味着蓝光已经被分离出去了，这就是所谓的“散射”。如果你在夜间进行实验，关掉厨房的灯，从侧面观察这杯水。你会看到蓝色的辉光――这些就是被牛奶散射的光。恭喜你，你已经在厨房里创造了属于你的“日落”和“蓝天”。
天体物理学范文3
何谓宇宙
我国自古把上下四方叫做“宇”，往古来今叫做“宙”。显然，宇宙就是全部的空间和时间。空间是包容万物的场所，时间是万物演变的过程。所以在中国人历来的观念中，宇宙代表了所有物质和时空四维。至于宇宙的大小和起源，多沿袭开天辟地的传说，一般人想当然地认为天穹无限而寿命无涯。宇宙的英文单词“universe”，意指世间万物。由于时间不算物质，所以西方古代的习惯是把时间分开来看待。而且，天主教会把宇宙的起始时间定在现在天文学家使用的儒略日的起算点：公元前4713年的1月1日零时零分零秒。只是到了1905年爱因斯坦提出相对论时，才把时间和空间看作宇宙的四维整体。也就是说，西方的“宇宙”概念才真正与中国的“宇宙”概念对应一致。
不过，中国的宇宙只是形而上的概念，即仅仅是定性的讨论，缺乏数学的定量的分析。直到1917年爱因斯坦广义相对论的发表，才正式开启了世界范围内宇宙论的数理分析研究。但是关于宇宙的理解仍然存在狭义和广义之分。狭义的宇宙指的是我们生活和可能看到的全部物质分布的空间和时间，也称物理宇宙；广义的则包括我们这个宇宙之外的其它许许多多、各式各样的宇宙，也叫多联通宇宙或哲学宇宙。
奥伯斯佯谬
其实，古代西方学者也大多主张宇宙无限而且永恒不变。牛顿认为空间是绝对的，在上下四方均是无限延伸的，而且处处充满天体；时间也是无限延续的。但是在1823年，德国医生奥伯斯提出“为什么夜空不是无限明亮而是黑暗的呢？”并加以讨论。为了解答这个问题，可以直接引伸出宇宙的大小和寿命均是有限的这个今天绝大部分读书人十分熟悉的答案。但是在古代，包括古希腊德谟克利特等均给出了错误的解答，错过了发现“宇宙并非无限和永恒”这个当代宇宙学家们的结论。
哈勃定律与宇宙膨胀
1929年，哈勃在维斯托斯里弗尔工作的基础上、在密尔屯·哈马孙的协助下，以遥远星系中的造父变星的周光关系来确定星系的距离，利用25米望远镜摄谱仪来确定星系的视向速度（红移），从而建立了星系红移和距离成正比的关系。他们把红移解释为星系在不断地远离我们，而且几乎所有的星系均在远离我们，且距离越远、速度越快。这就是人们熟知的哈勃定律。由此必然得出宇宙正在膨胀的结论。这个关系的比例常数被叫做哈勃常数，也就是宇宙空间的膨胀速度，单位是千米/（秒·百万秒差距）。其倒数就是宇宙的年龄。
大爆炸理论
1917年，爱因斯坦发表广义相对论。他发现，他推导出的用以描述整体时空的场方程不能给出一个静止的、永恒不变的宇宙。因此，他引入一个附加项来获得需要的宇宙模型。其后许多人加入研究，得出了多种宇宙的数学模型，要么膨胀，要么收缩，要么振荡式地循环。1929年哈勃定律的发现，使得许多学者相信宇宙的确是在膨胀。
比利时科学家勒梅特在1927年提出，宇宙是从一个比太阳大30倍的“原初原子”突然爆炸出来的。这就是所谓大爆炸宇宙模型的由来。上世纪40年代，伽莫夫把这种思想推进了一大步，阐明了大爆炸过程中发生的核反应，并用以解释老年恒星中的氢元素与氦元素含量的比例。伽莫夫还与他的学生们预言，爆炸火球留下来的残余应当是一个遍布各处的大约5K或略高的黑体背景辐射。随着对于原子热核反应知识的积累，人们对于这种大爆炸模型的研究越来越深入，从而能够把原初原子的大小推演到单个氢原子那样大小的所谓数学奇点的程度，那时物质密度极高，温度极高。原初原子突然爆炸，创生了我们今天所看到的整个宇宙。
虽然，早在上世纪30年代，人们利用光谱观测研究得出星际云的温度大约为2.3K；在接下来的10年里，射电天文学家发现了天空的温度低于20K，但人们并没有把这些观测结果与伽莫夫等的理论联系起来。所以，直到1965年彭齐亚斯等人进行了有意识的观测，才算真正发现了这个仅有2，7K的宇宙背景辐射。从此，大爆炸宇宙论就更加风行于世了。当然后来又有了许多改进，比如加入了最初的暴胀阶段等。
哈勃常数的变迁
哈勃常数的确定，需要观测星系的两个参量：距离和远离视线方向的速度（在多普勒效应方法下是测量星系谱线的红移）。测定不太遥远的星系距离，常用方法是测定其中的造父变星的光度变化周期，然后利用周光关系来确定造父变星的绝对星等。知道了绝对星等就可以定出该造父变星所在星系的距离。对于许多彼此距离相差很大的星系，比较它们的视向速度，画出视线速度随距离变化的拟合图，求得它们的比例系数，就求得了哈勃常数。
早期限于望远镜的口径太小和摄谱仪的效能太低，只能观测比较近距离的较亮的少数星系，求得的哈勃常数很大，达到500千米/（秒·百万秒差距）！随着观测仪器的进步，观测到越来越远的大量星系的距离和视线速度，哈勃常数的数值大多在40千米/（秒一百万秒差距）～80千米/（秒一百万秒差距）之间。2009年5月7日，美国宇航局的最新数据为（74±3.6）千米/（秒。百万秒差距）。
对于更加遥远的天体，已经无法利用造父变星，就改用比造父变星更加明亮的天体，比如超新星。星系中存在两类不同的超新星：Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型超新星是双星系统中的大质量白矮星吸积伴星物质，从而使自己的总质量达到钱德拉极限后塌缩爆发引起的。它们中的Ia型的极大亮度是固定的。因此利用观测它们的极大亮度，加上适当的星系际消光改正，就可以求得所在星系的距离，进而求得哈勃常数。
1988年起美国加州大学伯克利分校天体物理学家萨尔’波尔马特领导的小组，与1994年起布莱恩’施密特领导的小组均在搜寻遥远星系中的Ia型超新星。他们总共发现了50余颗。1998年，他们在美国《天体物理学》杂志上发表了结果。他们发现，星系的退行速度不是与距离成正比，而是越远退行速度越小。这意味着距离越远，哈勃常数越小。这只能说明宇宙在早期膨胀得较慢，而后来则膨胀得越来越快，也就是说宇宙在加速膨胀。由此，他们通过研究遥远河外星系中的Ia型超新星和宇宙膨胀的关系这一出色工作，荣获了诺贝尔物理学奖。
膨胀加速和暗能量
天体物理学范文4
关键词 物理专业 物理师范专业 课程体系
中图分类号：G649.1 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.10.003
Abstract The curriculum system of physics department and physics teacher education of Baylor University are introduced in detail. It is easy to see that the undergraduate enrollment of physics majors is a little less that is similar to our country. And the undergraduate majors of Baylor physics department are more reasonable， the degrees are more selectable. Their curriculum system is broad and profound， emphasizing of interdisciplinary development. The physics teacher education is separate from physics department， and is undertaken by the school of education， emphasizing interdisciplinary studies and teaching practice. Other mountain's stone can carve jade. These things are definitely meaningful for the transformation development of physics department in our local college.
Keywords physics； physics teacher education； curriculum system
美国贝勒大学位于德克萨斯州韦科市，是一所私立的基督教会大学。1845年2月，德克萨斯基督教育协会发起创办，德克萨斯共和国总统安森・琼斯签署国会行动令，命名为贝勒大学贝勒大学是一所综合性大学，设有文理学院、教育学院、商学院等12个教学学院，共有160个专业，在校学生16000多人。每个学院的教学系数目不同，其中物理系所在的文理学院有25个系，物理师范专业所在的教育学院，却只3个系。
贝勒物理系有教师21人，其中教授6人，副教授7人，助理教授2人，高级讲师3人，讲师3人，博士19人，硕士2人。实行教授预聘制度，即对新进教师实行5年试用期，试用期满考核决定去留。考核合格即进入终身教职行列。对任课教师的考评，主要通过系学术委员会对每位教师从教学、科研、社区服务三个方面进行考核。下面为物理系历年在校本科生人数（大一到大四年级人数合计）：2015，60人；2014，53人；2013，61人；2012，45人；2011，41人；2010，41人；2009，40人；2008，39人；2007，33人；2006，24人。可以看出，每一届平均招生10.9人。实际毕业的人数还会减少，因为转专业或被开除，例如，2013年毕业本科生5人，2015年毕业本科生8人。与数学系和化学系人数相比，是最少的，可见，学习的难易程度和工作机会的优劣决定了物理系学生人数少是国际上的普遍现象。
贝勒物理系只3个与物理有关专业：物理学、天文学和天体物理学。可授予8个学士学位：物理理学学士、物理理学学士（计算科学）、物理理学学士（医疗保健预科）、物理文科学士、天文理学学士、天文文科学士、天体物理理学学士和天体物理文科学士。物理师范专业包括中小学科学教师专业和中学高年级物理科学教师专业，授予理学教育学士学位。
1 贝勒物理系的课程体系
贝勒的物理学、天文学和天体物理学的文科学位提供相应领域内核心课程的传统人文科学教育。物理学、天文学和天体物理学的理学学位提供该领域内全面综合课程的学习，为后续的研究生学习做准备，或者为技术、医药、教育、法律、经济、工业和其它职业做准备。鼓励跨学科学习，尤其是与计算物理或医疗保健预科相关的物理课程。
其课程体系分为主修课程、第二主修课程和副修课程三类以及四个层次。主修课程是获得相应学位时所要求的。第二主修课程和副修课程是供其它专业学生选修，其中修完第二主修课程后，会在他的学位证书上注明其第二专业是什么。副修课程的数量及要求都最低。
1.1 物理系开设的课程体系
1.1.1 1000层次
PHY 1404 光视学：有关光、光学、摄影、视觉、颜色和其它视现象的物理概念。
PHY 1405 文科普通物理：物理概念和历史发展以及专题选讲。
PHY 1407 声音和声学：有关声音、声音产生和声源性质的物理。介绍用于记录、产生和分析声音的一些仪器设备以及学习一些建筑声学知识。
PHY 1408 自然和行为科学I的普通物理：有关力学、热学和声学的一些基本知识，强调相关的物理概念、问题解决、符号和单位的学习。
PHY 1409自然和行为科学II的普通物理：有关电、磁、光以及现代物理的一些基本知识，强调相关的物理概念、问题解决、符号和单位的学习。
PHY 1420 普通物理I：有关力学、波动、声学、热学的基本原理和应用。
PHY 1430 普通物理II：有关电、磁、光和现代物理的基本原理和应用。
PHY 1455 描述天文学：天文学及其和人类发展的关系，强调太阳系、行星、小行星、流星、彗星等。
PHY 1V95 物理的独立学习：在老师的辅导下的独立学习。
1.1.2 2000层次
PHY 2135 基本电学实验：电路和电子的原理和应用。
PHY 2190 物理研究介绍：为本科研究做准备。包括研究技术、选导师和完成研究计划书。
PHY 2350 现代物理：包括狭义相对论、量子力学引论、原子分子结构、核物理和粒子物理等。
PHY 2360 数学物理和计算物理：包括矩阵、矢量、坐标变换、数值计算、混沌分形微分方程特殊函数等。
PHY 2455 基本天文学：现代天文学的数学和物理基础，强调其技术、历史以及目前宇宙的演化图。
1.1.3 3000层次
PHY 3175 介质物理实验I：实验计划、数据分析和误差分析。密立根油滴实验、法拉第常数测定、汽泡室摄影测量、盖革计数、半衰期测定等。
PHY 3176 介质物理实验II：强调核计数及测量。
PHY 3305 发明和技术历史包括科学家的传记。
PHY 3320 经典介质力学：包括矢量、线性变换、单个粒子牛顿力学、线性和非线性振动、Euler方程、拉格朗日和哈密顿动力学、共点力以及轨道运动等。
PHY 3330 介质电磁学：包括静电、拉普拉斯方程、镜像法、多极子展开、静磁和麦克斯韦方程。
PHY 3350 天文主题：天文和天体物理中当前的研究主题。
PHY 3372 量子力学概论I：量子力学假定、希尔伯特空间算符、叠加原理、可观测量、演化、守恒律、一维有界和无界态、WKB近似以及固体导电理论。
PHY 3373 量子力学概论II：三维问题、微扰理论、幺正理论、量子统计、原子光谱、固体原子核基本粒子物理介绍。
PHY 3455 观测天文学：天文观测基本手段，寻找和鉴别天体。
PHY 3V95 物理本科研究。
1.1.4 4000层次
PHY 4001 毕业考试：由系部组织，类似于GRE专业考试。PHY 4150 天文观测概论。
PHY 4190 物理研究结果。PHY 4322 经典物理的现代主题：包括粒子系统动力学、刚体运动、耦合振动、一维波动方程、规范变换、导体和绝缘体中的电磁波、色散、多极辐射、Linard-Wiechert势、相对论性电动力学等。
PHY 4340 热力学统计物理：概率、宏观热力学、统计热力学、热动力学、量子统计。
PHY 4350 星系结构和演化概论：星和星系包括黑洞、矮星、中子星的定量研究。
PHY 4351 现代宇宙概论：可观测宇宙、牛顿引力、相对论宇宙模型、宇宙热历史等。
PHY 4360 计算物理模型：应用当代计算机解决物理和工程问题的若干模型。
PHY 4372 固体物理概论。PHY 4373 粒子、核物理概论。
PHY 4374 相对论性量子力学。
1.2 物理系学生选修其它系的课程
1.2.1 数学课程
MTH 1321 微积分I：单变量微分、定积分和微积分理论。
MTH 1322 微积分II：单变量积分、微分方程、斜率场和级数。
MTH 2311 线性代数：矢量、矩阵算子、线性变换、矢量空间特点、线性系统、本征值和本征矢。MTH 2321 微积分III：多变量微分积分，格林函数。
MTH 3325 常微分方程：一阶常微分方程、二阶高阶线性方程、级数方法、拉普拉斯变换等。
MTH 3326 偏微分方程：物理偏微分方程、分离变量法、傅里叶级数、边值问题、傅里叶积分。
1.2.2 计算科学课程
CSI 1430 计算科学I。CSI 1440 计算科学II。CSI 2334 计算系统概论。CSI 2350 离散结构。
CSI 3324 数值方法。
1.2.3 生物课程
BIO 1105、1106现代生物科学概念（实验）。BIO 1305、1306 现代生物科学概念。
1.2.4 化学课程
CHE 1301 现代化学基本概念I。CHE 1302现代化学基本概念II。CHE 1316 实验测量技术。
CHE 3331 生物化学I。CHE 3332 生物化学II。CHE 3238 生物化学实验。
1.2.5 宗教课程
REL 1310 基督教圣经。REL 1350 基督教传统。
1.2.6 英语课程
ENG 1302 英语思维和写作。ENG 1304 英语思维写作和研究。ENG 2304 美国文学。
ENG 3330 英语写作技巧。
1.2.7 政治科学课程
PSC 2302 美国宪法发展。
1.3 物理系各专业的第二主修课程和副修课程
1.3.1 物理学第二主修课程
PHY 1420、1430、2135、2350、2360、3320、3330、3372、3373、4322、4340、4001；PHY 4000层次任3学分；MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。
1.3.2 物理学副修课程
PHY 1420、1430、2350；3000或4000层次任分。
1.3.3 天文学第二主修课程
PHY 1420、1430、2350、2360、2455、3320、3350、3455、4150、4350、4351、4001；MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。
1.3.4 天文学副修课程
PHY 1420、1430、2455、3350、3455；其它PHY 3000或4000任3学分。
1.3.5 天体物理学第二主修课程：
PHY 1420、1430、2350、2360、2455、3320、3350、3455、3372、4340、4001；PHY4350、4351中任一门；MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。
1.3.6 天体物理学副修课程
PHY 1420、1430、2455；PHY 3350、4350、4351中任两门；其它PHY3000或4000任3学分。
1.4 物理系各学位的主修课程
每个学位修满至少124学分，其中3000/4000层次36学分。从以下课程计划可以看出，一是课程面宽广，有一定深度；二是强调跨学科学习，强调学科交叉。
1.4.1 物理理学学位主修课程
PHY 1420、1430、2135、2190、2350、2360、3175、3176、3320、3330、3372、3373、4190、4322、4340、4001；PHY 4372、4373、4374中任两门；CHE任3学分、CSI 任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。
1.4.2 物理理学学位主修课程（计算物理）
PHY 1420、1430、2135、2190、2350、2360、3175、3320、3330、3372、3373、4190、4340、4360、4001；CSI 1430、1440、2334、2350、3324、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302；MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。
1.4.3 物理理学学位主修课程（医疗保健预科）
PHY 1420、1430、2135、2190、2350、2360、3175、3320、3330、3372、3373、4190、4340、4001；BIO 1305-1105、1306-1106、3000或4000层次任6学分、CSI任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302； MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。
1.4.4 物理文科学位主修课程
PHY 1420、1430、2135、2350、2360、3175、3176、3320、3330、3372、4001；PHY 3373、4322、4340、4360、4372、4373、4374中任两门；CHE任3学分、CSI任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。
1.4.5 天文理学学位主修课程
PHY 1420、1430、2190、2350、2360、2455、3320、3350、3455、4150、4190、4350、4351、4001；其它PHY 3000或4000任6学分；CSI任3学分、CHE任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。
1.4.6 天文文科学位主修课程
PHY 1420、1430、2350、2360、2455、3320、3350、3455、4150、4350、4351、4001；CSI任3学分、CHE任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。
1.4.7 天体物理理学学位主修课程
PHY 1420、1430、2190、2350、2360、2455、3320、3330、3350、3372、3373、4190、4340、4350、4351、4001；其它PHY 4000任3学分；CSI任3学分、CHE任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。
1.4.8 天体物理文科学位主修课程
PHY 1420、1430、2350、2360、2455、3320、3350、3455、4150、4350、4351、4001；CSI任3学分、CHE任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。
2 贝勒物理师范课程体系
贝勒基础物理师资培养脱离了物理系，由教育学院承担（但基础数学师资培养仍然在数学系，而化学系没有师范教育）。这样利于突出师范培训，增强毕业生的师范技能。美国的小学为1-6年级、中学7-12年级。下面的中小学指4-8年级，中学高年级指9-12年级。
2.1 教师教育课程
TED 1112 教育技术试验 I，达到德州教育委员会的认证要求。TED 2112教育技术试验 II。
TED 1312 教学导论 I：学习教学策略并应用于教学实践。TED 2330 中小学教学：中小学教师的职责作用及实践。TED 2340 中学高年级教师的职责作用及实践。TED 3340 中学高年级教学助理I：中学100小时的教学实习以及讨论会。TED 3341中学高年级教学助理II。
TED 3630 中小学教学助理I：中小学100小时的教学实习。TED 3631中小学教学助理II。
EDP 3650 优等生教学助理I。TED 3651 优等生教学助理II。TED 4312 英语第二语言教学方法。TED 4630 中小学教育实习I。
TED 4631 中小学教育实习II。TED 4632 中小学教育实习III。TED 4633 中小学教育实习IV。TED 4640 中学高年级教育实习I。TED 4641 中学高年级教育实习II。TED 4642 中学高年级教育实习III。TED 4643 中学高年级教育实习IV。EDP 4650 优等生教育实习I。EDP 4651 优等生教育实习II。
2.2 中小学科学教师专业课程
大一课程：ENG 1302、1304；REL 1310、1350；GEO 1408 地球科学；TED 1312、1112；LF 1134 体适能理论与实践；美术3学分；MTH 1320 微积分初步；HED 1145 健康与人类行为。
大二课程：TED 2330、2112、2381；BIO 1305、1105、1306、1106 现代生物科学概念及试验；GEO 地质学；STA 1380 统计初步；HIS 2365 美国历史；PSC 2302；LF 终身健康。
大三课程：TED 3630、3380、3631；CHE 1301 现代化学基本概念I；CHE 1101 普通化学实验I；PHY 1408、1409；CHE 1302 现代化学基本概念II；CHE 1102 普通化学实验II。
大四课程：TED 4630、4631、4325、4632、4633。
2.3 中学高年级物理科学教师专业课程
大一课程：ENG 1302、1304；REL 1310、1350；GEO 1408 地球科学；TED 1312、1112； LF 1134 体适能理论与实践；美术3学分；MTH 1321 微积分I；MTH 1322 微积分II；HED 1145 健康与人类行为。
大二课程：TED 2340、2112、2381；CHE 1301 现代化学基本概念I；CHE 1101 普通化学实验I；CHE 1302 现代化学基本概念II；CHE 1102 普通化学实验II；PHY 1420、1430；STA 1380 统计初步；HIS 2365 美国历史；PSC 2302；LF 终身健康。
大三课程：TED 3340、3341；TED 3387 中学高年级科学课程实习；TED 3380 教育中的社会问题；PHY 2000层次任一门；CHE 3331 有机化学I；CHE 3332 有机化学II；CHE 3238 有机化学实验。
大四课程：TED 4640、4641、4325、4642、4643。
可以看出，美国对中学物理教师的要求是数理化生地五门通修，没有专门的化学、地理、生物教师培养。注重教师职业道德和职业技能训练。
参考文献
[1] 丁持坤，肖月华.大众化高等教育时代地方院校物理学专业面临的办学危机与对策探索[J].湖南人文科技学院学报，2014.136（1）：107-110.
[2] 王杰.访贝勒大学物理系简介[J].云南名族学院学报，1998.7（2）：61-62.
天体物理学范文5
2015年9月14日，LIGO历史上第一次检测到引力波。通过将激光在相隔4千米的两个镜面之间反射，研究团队在引力波通过的时候检测到了镜面之间距离的微小波动。该引力波由编号为GW150914的天文事件触发，涉及两个质量分别为29倍和36倍太阳质量的黑洞的合并。
研究人员认为，宇宙中存在许多相似的黑洞以及中子星，它们处在不断的合并中，产生从各个方向到达地球的引力波。这些引力波会在检测器上产生微弱的爆破声。在没有真正发现天体对之前，科学家需要通过假设宇宙中此类天体对的数量以及它们的质量分布来估计该背景的强度。
明尼苏达州卡尔顿学院和LIGO科学合作组织的尼尔森・克里斯滕森说：“近期的观测结果带来的变化，是我们目前已知宇宙中确实有一定数目的黑洞双体。有关这一点我们获得了少许信息。”
这个新的分析由LIGO科学合作组织和欧洲VIRGO科学合作组织共同完成，估算了频率在100赫兹以下的引力波背景的能量密度（100赫兹以下频率是LIGO最敏感的波段）。为了进行该项估算，研究人员假定了一定数量的黑洞双体（这些黑洞具有不同的体积、与地球的不同距离，而且创造了不同的事件情境），并计算了这些黑洞合并造成的引力辐射的强度。
研究团队利用GW15091的细节来优化估算结果，对宇宙中黑洞双体的真实分布做出可能性最高的估计。他们认为，目前检测到的合并最可能是整个群体中具有代表性的、但并非极度罕见的事件。如果黑洞双体的群体分布呈高斯曲线，该事件会处在主要凸起对应的位置，而非曲线的尾端。GW15091中观测到的黑洞质量表明，黑洞双体的主要群体的大小比预期值高出大约20倍，会产生比之前的估计高出大约10倍的背景辐射。不过，克里斯滕森强调，该估算结果仍具有很多不确定性，而且它仅仅基于一个事件。
西弗吉尼亚大学摩根敦校区的天体物理学家莫拉・麦克劳林说：“在我看来，该估算结果是非常可信的。”她是北美纳赫兹天文台引力波项目合作组织的一名成员，该组织致力检测比LIGO能够检测到的信号频率低得多的引力波。“只要他们的参数里有任何漏洞，我都能看得出来。除非LIGO能检测到这个信号真的是太走运了，否则宇宙中这些系统的数量比我们先前设想的要多很多。”
天体物理学范文6
那么地球是怎样获得它的大月亮的呢？一般认为，通过一次罕见的、与火星大小相仿的星球的大碰撞，把地球敲掉了一块……天文学家估测在宇宙里只有不到百分之一的类地球行星会有如此硕大的伙伴，这也意味着能够承载生命的行星将是少之又少！
如今，这种观念正受到挑战。一项新的研究结果认为，没有月亮的类地球行星上也可以有生命存在（因为气候也不会过分大起大落），在银河之外，适合高级生命存在的类地行星数目，要比以往预计的高出10倍。美国宇航局艾姆斯研究中心的一位理论天体物理学家杰克?利斯奥尔则更为乐观，他与爱达荷大学物理学家杰森?巴恩斯和天体物理学家约翰?钱伯斯一起研究了大量的精确数字化的“无月地球”仿真模型，得到的结果也证实了上述的新观点。因为行星的转轴只有经历相当漫长的过程才能产生可观的偏离，对星球上生命的进化来说，这么长的时间也足够了。
利斯奥尔在美国宇宙学学会的夏季年会上说：“如果没有大月亮，地球转轴的倾角变化会有更大的自由度，但是偏离值要达到一个较大的程度，只有在10亿年的尺度范围里才可能发生，这为陆地高等生物在较为稳定的气候条件下进化提供了充裕的时间，尽管在地转轴倾斜过程中会发生什么尚不清楚。”更何况，当一颗行星在轨道上运行的方向与它的自转方向相反时（如金星），作用在它自转轴上的引力摄动效应小到可以忽略不计；而只有一颗行星的系统就更不会有一点摄动了，这样的系统多得数不胜数。
