當(dāng)提到量子化學(xué)學(xué)和量子技術(shù)時,好多人聽上去會感覺很陌生,但實際上,二者都是我們?nèi)粘I钪械囊徊糠荨?span style="display:none">Bt0物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
從導(dǎo)航到LED燈量子通訊儀qi,量子化學(xué)學(xué)促進(jìn)了人們覺得理所其實的許多技術(shù)。
人們使用的好多設(shè)備都使用了量子技術(shù),但是這種設(shè)備中有許多是在量子化學(xué)知識成熟到足以更好地理解這種設(shè)備之前開發(fā)的。量子化學(xué)學(xué)似乎已發(fā)展了一百多年,然而到目前為止,科學(xué)家們?nèi)匀辉谔角筮@一神秘領(lǐng)域。
下邊,將詳盡的介紹一些在日常生活中人們常見的使用量子技術(shù)的產(chǎn)品。
1.LED
LED燈,也被稱為發(fā)光三極管,幾乎每位家庭都在使用,由于它們比其他燈泡更節(jié)能、更明亮。LED讓人們的生活愈發(fā)豐富多彩。從LED墻紙等有趣的設(shè)計到分針,LED已融入人們的日常生活。
LED的工作原理是使用半導(dǎo)體,即在鋁線等良導(dǎo)體和玻璃等絕緣體之間導(dǎo)電的材料。這種半導(dǎo)體設(shè)計有孔,當(dāng)電子通過電壓穿過電子空穴時,它們會通過光子或光粒子釋放能量。這些光的顏色由半導(dǎo)體內(nèi)孔的大小決定,只有部份LED使用了量子技術(shù)。
LED中的量子技術(shù)在電子釋放光午時發(fā)揮作用,它們的量子態(tài)會減少。這促使LED整體上愈加節(jié)能。
LED除了用于家庭照明,還用于數(shù)據(jù)通訊,比如用于聽音系統(tǒng)。除此之外,LED還用于通過光纖線纜發(fā)送數(shù)據(jù),甚至被用于測量生命。印度空軍研究實驗室(ARL)正在借助紫外波譜中的LED來誘導(dǎo)不同的生物體的螢光,如綠藻螢光試驗。
LED還用于刺青,當(dāng)LED與刺青墨水同時注入身體時,這種刺青才會亮上去。有幾家醫(yī)療公司正在研究這種刺青的醫(yī)療應(yīng)用,包括血壓測量儀,或協(xié)助其他檢測。但日本乳品和抗生素管理局(FDA)還仍未批準(zhǔn)這種設(shè)備。
LED的未來看上去很有趣,一些公司正在開發(fā)可以測量和吸收光的LED,這種被稱為“納米棒”()”,之后通過使用量子傳感來觀察和測量光。
未來,時間會證明LED技術(shù)究竟能有多先進(jìn)。
2.激光
與LED一樣,激光()也借助了量子化學(xué)學(xué)的特點。按照福布斯刊物的一篇文章,當(dāng)具有高基態(tài)的原子與具有精確波長的光子互相作用時,激光都會工作,之后使原子發(fā)射與第一個光子完全相同的第二個光子。在這兒,原子的量子態(tài)隨著它們發(fā)射光子而增加。這么循環(huán),便會形成激光。
盡管激光在講演廳中很常見,但激光還有許多其他應(yīng)用。從軍用裝備,槍械瞄準(zhǔn)器、到顯微鏡,激光無處不在。無論你是掃描雜貨、在寵物的掛鏈上刻標(biāo)簽、玩激光游戲,還是用激光場(laserfield)強(qiáng)奸建行金庫,所有那些都涉及激光。
研究甚至表明,科學(xué)家可能會使用高功率激光來誘發(fā)暴雨和閃電風(fēng)暴。假如可能的話,這將有助于解決世界各地的旱災(zāi)和暴雨洪災(zāi)。
3.全球定位系統(tǒng)
若果沒有GPS,我們會在那里?日常生活中采用量子技術(shù)最為廣泛的設(shè)備之一,便是GPS,它使我們就能輕松高效地旅行。
GPS以原子鐘()的方式使用量子技術(shù)。原子鐘通過量子化學(xué)學(xué)的特點工作。使用銫或銣原子,這種時鐘“滴答翻飛”,由于特定微波的振蕩會驅(qū)動這種原子的兩個量子態(tài)之間的躍遷。為此,原子鐘十分精確。
依照《》報道,坐落弗吉尼亞州博爾德市的日本國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)的原子鐘每37億年才能形成一秒鐘的偏差。
GPS的工作原理是使用來自多個原子鐘的訊號,查看來自不同衛(wèi)星的不同抵達(dá)時間,之后從原子鐘和衛(wèi)星獲取數(shù)據(jù)以確定你的距離和目的地有多遠(yuǎn)。每次你須要導(dǎo)航時,GPS就會使用光速將原子鐘給出的時間轉(zhuǎn)換為距離,因而為人們提供精確的導(dǎo)航。
4.核磁共振
核磁共振(,MRI)是一種眾所周知的大夫和其他專業(yè)人員進(jìn)行人體成像的方式。MRI機(jī)器使用量子技術(shù)對軟組織和身體其他部位進(jìn)行成像,這種部位在X射線中可能難以挺好地顯示下來。
MRI機(jī)器通過使用氫原子工作,像所有原子一樣,氫原子的原子核在載流子上具有特定的排列。MRI機(jī)器使用悉心布置的磁場翻轉(zhuǎn)這種氫原子的載流子。這種載流子翻轉(zhuǎn)是氫原子量子態(tài)的一部份量子通訊儀qi,可以在量子水平上改變這種原子之間的互相作用。使用這種翻轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn),大夫可以查看體內(nèi)不同含量的氫,見到X射線上看不到的東西。
盡管所有那些設(shè)備看上去都很普通,但若果沒有量子化學(xué)學(xué),它們就沒法工作。了解量子化學(xué)學(xué)和量子技術(shù)在人們的日常生活中所飾演的角色,就曉得它們的重要性。
隨著量子技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步,其對流行文化的影響將持續(xù)降低。人們接出來還將在日常生活中使用什么量子技術(shù)設(shè)備,且拭目以待。