2016 APhO LOGO 你知道它是什么意思吗?

 

2016APhOLOGO含义详解...



配合创校25周年,香港科技大学于5月1日至9日首度举办“亚洲物理奥林匹克”(AsianPhysics Olympiad , APhO)。本次亚赛有来自26个亚洲国家或地区的200名中学生参赛,于5月3日在科大进行理论考试,休息一天以后于5月5日再进行实验考试,其间会到访本港太空馆和海洋公园等着名景点。科大校长陈繁昌致辞表示,这次盛事是庆祝科大创校25周年的重点活动之一,他鼓励各参赛同学在八天的行程中结为好友,分享学习物理的乐趣和心得。本届试题由科大的学者拟订。学而思学员,来自北京四中的韩子钊同学代表中国队参加本次亚赛。亚洲物理奥林匹克是为亚洲高中生而设的年度国际物理学比赛,以国际物理奥林匹克为蓝本,旨在推展青少年的物理学教育,培育和启发在物理学方面具优秀潜质的青少年。组委会设计的Logo为本次竞赛英文缩写APhO的每一个字母都赋予了更多的含义:

这是一个费曼图,它是近代物理中描写微观粒子相互作用的一种常用方法。目前为止已知自然界中有四种基本相互作用力,它们分别是引力、电磁、强和弱相互作用。在费曼之前处理包含除引力以外相互作用过程存在着一定的混乱,一定程度上阻碍了粒子物理的进展。而费曼图的出现则大大简化了分析和计算基本粒子运动和相互作用的方法,把复杂的微观过程用图形的方式展现出来。
可以通过两个带电粒子在电磁作用下的散射过程理解费曼图含义。上图就是描写该过程的费曼图,它告诉我们在 A 点和 B 点有两个运动着的电子,因为电磁力实际上很弱,所以在彼此运动的大部分时间里两者都可看成匀速直线运动。当A运动到M点时突然发射出一个光子 —— 正是构成光的那种基本粒子,它负责传递电磁相互作用—— 这个光子具有一定的动量和能量,根据守恒定律电子的运动方向也会做相应的改变。

然而这个光子最终也没有跑掉,而是被另一个来自于B点的电子在N点所吸收,同样能量、动量守恒要求它的运动方向和速度也要随之发生变化。总得来看,开始有两个电子,最后也只有两个电子,但是它们的速度方向与之前有所不同,我们说两个电子通过交换一个光子发生了电磁散射,也就是在彼此之间电磁力的作用下运动方向发生了变化。虽然严格来说计算中需要考虑两个或多个光子的交换过程,但由于电磁作用实际上很微弱,所以只考虑交换一个光子的情况就可以得到相当精确的结果。
请同学们分析一下上面的费曼图对应于怎样的物理过程。外Logo 当中的费曼图有一个小小的瑕疵,在最上端的顶点代表着一个自旋为 1/2的费米子转变成两个自旋为1的玻色子的过程,感兴趣的同学也可以思考一下为什么这样的过程不可能发生?
借助风力前行的帆船自古有之,帆船的出现是人类征服大海过程中重大里程碑之一。看着帆船的造型给人的第一反应是它只能够顺风航行,但实际上通过调整船帆、船身和风向之间的角度,帆船也可以逆风沿“之”字形折线前进。帆船的动力来自于流体力学中最基本的两个事实:风压和伯努利原理。
风就是流动的空气,风压起源于帆挡住了空气的流动,空气分子流速度降低必然要受到力的作用,根据牛顿第三定律,空气分子将作用于船帆相等大小但方向相反的作用力。风压的大小与空气的密度、帆的面积与风速均有关。

而伯努利原理指出,流体的压强与流速有关,流速大的区域压强较小,反之流速小的区域压强大,飞机就是一个利用伯努利原理经典的例子,机翼的形状导致其上、下空气流速不同造成的压力差使飞机能够克服自重在空中飞行。其实帆船主要的动力来源并不是想象中的风压,而是由伯努利原理造成的压力差。
此为香港的四座地标建筑,从左上至右下分别是中国银行大厦、国际金融中心、新界香港会展中心以及香港文化中心,它们是香港作为国际金融和文化中心的重要象征。
这是一个光纤,它利用光的全反射现象使光在弯曲的玻璃纤维中传播光信号,因其传输损耗低、带宽高已被广泛地应用到现代通信领域。前香港中文大学的高锟先生在上世纪六十年代创造性地提出光纤用于通信的可能性,掀起了光纤的革命,最终于2009年与威拉德·博伊尔和乔治·史密斯分享了当年的诺贝尔物理学奖。
我们知道,当光从高折射率介质射向低折射率介质时,折射角将大于入射角。这样当入射角大到一定程度以后理论上算出的折射角将大于90度,这时真实的过程对应于所有的入射光全部被反射,也是光的全反射现象。光纤是一种很细但从内至外折射率不断变小的材料,只要入射光线与光纤方向基本一致,可以保证光在其内部不断传播,无论光纤是否弯曲。
使用光纤时有一点十分重要,安装时也会被多次提醒,就是光纤一定不能折成死角。这其中的原因有两个,一是由于光纤本质是一根玻璃丝,折太小的角有可能将纤维折断而使其失去功能;第二即使光纤保持完整,过大的折角也会使得光纤中的多数光线在折角处的入射光无法达到全反射的条件,使得光信号的强度大大降低。

附:2016APhO日程安排

日期安排5.1签到,注册5.2开幕式,观光5.3理论考试5.4观光5.5实验考试,参观校园5.6观光5.7观光5.8自由活动,闭幕式,告别宴会5.9离港学而思将持续本届亚赛动态,更多APho消息请留意公众号推送消息

最后预祝中国代表在本次亚赛中取得好成绩!

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