Charles Townes fakta & arbetsblad

Charles Townes var en amerikansk fysiker som arbetade med utvecklingen av högupplöst spektroskopi av gaser i det elektromagnetiska spektrumet i mikrovågsområdet. Han arbetade med teorin och tillämpningen av maser och annan kvantelektronik som associerar maser- och laserenheter. Townes vann också Nobelpriset i fysik 1964 för sin utveckling av en maser.

Se faktafilen nedan för mer information om Charles Townes eller alternativt kan du ladda ner vårt 23-sidiga Charles Townes-kalkylbladspaket för att använda i klassrummet eller hemmiljön.

Nyckelfakta och information

BIOGRAFI

• Charles Hard Townes föddes i Greenville, South Carolina den 28 juli 1915. Henry Townes, hans far, var advokat och tidningsredaktör. Hans mamma, Ellen Hard, var en högskoleexamen. Han bodde på en 20 hektar stor gård med sina två bröder och tre systrar.
• Redan i tidig ålder visade Townes ett stort intresse för biologiska och naturvetenskapliga vetenskaper. Han ansågs vara en begåvad lärd och accelererades till åttonde klass.
• Vid 26 års ålder gick Townes på Furman University i sin hemstad och blev intresserad av att studera fysik. Han uppnådde två kandidatexamen - en kandidatexamen i fysik och en kandidatexamen i moderna språk.
• Townes gick på Duke University för sin magisterexamen i fysik 1937. Townes skrev om van der Graaf-generatorer för sin magisteravhandling och fortsatte att studera franska, italienska och ryska språk.
• Vid California Institute of Technology avslutade Townes sin utbildning där han utvecklade forskning om spinn av kol-13-kärnan och tog en doktorsexamen i fysik 1939.

TIDIG FORSKNING OCH RESULTAT

• Townes tillbringade sina nästa åtta år på Bell Telephone Laboratories och arbetade som forskare. Townes tog också klasser på Juilliard School of Music medan han bodde i New York City .
• Under Andra världskriget , utvecklade Townes omfattande arbete med radarbombning och systemdesign. Han arbetade också på radio astronomi . Townes gjorde avgörande bidrag i utvecklingen av högupplöst spektroskopi av gaser i mikrovågsområdet i det elektromagnetiska spektrumet efter kriget.
• Townes fortsatte också sitt arbete när han började på Columbia University-fakulteten 1948.

MASER-GENOMBROTT

• Radarns ankomst under andra världskriget var nyckeln till den omfattande användningen av elektroniska enheter i vetenskaplig forskning. Townes fokuserade på användningen av mikrovågor (lågfrekvent strålning) för att undersöka sakens struktur.
• För att utföra denna typ av undersökning effektivt använde Townes oscillatorer (en enhet som genererar oscillerande elektriska strömmar) för att kunna producera mycket kort våglängdsstrålning.
• Men under slutet av 1940-talet bevisades det att det aldrig skulle vara möjligt att bygga en vanlig oscillator som kan generera strålning med en våglängd som är mindre än en millimeter.
• Townes använde fenomenet stimulerad emission under sitt första försök att producera en oscillator som skulle passa hans syfte. Nämnda fenomen är ett genom vilket atomer under påverkan av ett applicerat elektromagnetiskt fält avger fotoner.
• 1951 fick Townes genombrottsidén för sin maser och angav planerna på baksidan av ett kuvert.
• Townes lärde sig att för att kunna förstärka strålning med mycket kort våglängd, skulle åtgärder i molekylär skala krävas. Han formulerade ett sätt att en ensemble av molekyler skulle kunna producera en självexciterad oscillator som kunde förstärka signaler.
• De vissa molekylerna bör vara i sitt aktiva tillstånd för att innehålla en stor mängd energi. De elektromagnetiska vågorna stimulerar molekylerna att frigöra den extra energin vid samma frekvens och fas som den stimulerande elektromagnetiska energin.

MASEREN

• En maser definieras som mikrovågsförstärkning genom stimulerad emission av strålning. Townes byggde den första 1954 tillsammans med H.J. Zeiger och James P. Gordon vid Columbia University.
• Masern använder ammoniakgas. Det kollimeras (parallellt) av ett litet hål till ett vakuum som fungerar som en stråle av molekyler. Molekylerna är i två energitillstånd och kommer att reflekteras i olika riktningar beroende på deras energi av ett pålagt elektromagnetiskt fält.
• Om molekylerna har högre energi, avböjs de in i en kammare som kallas en resonanshålighet (är en typ av resonator som begränsar det elektromagnetiska fältet). Amplifieringen sker om antalet molekyler som avböjs in i kaviteten är tillräckligt högt.
• Townes identifierade de villkor som är nödvändiga för driften av masrar i olika våglängdsregioner. Detta inkluderar infraröda, synliga och ultravioletta delar av spektrumet.
• Utvecklingen av Townes maser visade sig vara avgörande i modern experimentell forskning. Maserförstärkare använder ett mycket högt signal-brusförhållande. I osäkerhetsprincipen kommer maserförstärkarna extremt nära att förstärka en enskild foton eftersom de närmar sig dess maximala noggrannhet.
• I experiment utförda på kvantnivå är Townes masrar extremt användbara. De är också användbara vid långdistansradar- och mikrovågskommunikation och mottagning och detektering av svagare signaler inom radioastronomi.
• Townes fick Nobelpriset i fysik 1964 för sitt avgörande arbete inom kvantelektronik som ledde till att han utvecklade masern.

MASER TILL LASER

• 1957, medan Townes arbetade på masern, siktade han och Arthur L. Schawlow på att formulera sätt att producera extremt koncentrerade ljusstrålar. Under den tiden var lasrar möjliga för rent vetenskapligt bruk.
• Båda fysikerna beviljades patenten 1960 på lasertekniken (ljusförstärkning genom stimulerad strålningsemission). Men de tjänade aldrig på dem personligen.

Charles Townes arbetsblad

Detta är ett fantastiskt paket som innehåller allt du behöver veta om Charles Townes på 23 djupgående sidor. Dessa är färdiga att använda Charles Townes-arbetsblad som är perfekta för att lära eleverna om Charles Townes som var en amerikansk fysiker som arbetade med utvecklingen av högupplöst spektroskopi av gaser i det elektromagnetiska spektrumet i mikrovågsområdet. Han arbetade med teorin och tillämpningen av maser och annan kvantelektronik som associerar maser- och laserenheter. Townes vann också Nobelpriset i fysik 1964 för sin utveckling av en maser.

Komplett lista över inkluderade arbetsblad

• Charles Townes fakta
• Townes profilering
• Fyllningen av Townes
• Masers jummlande
• Townes tidslinje
• Masrar och laser
• Charles frågor
• Townes analys
• Hur gick det till?
• Townes: Fakta eller Bluff
• Citat av Townes

Länka/citera denna sida

Om du refererar till något av innehållet på den här sidan på din egen webbplats, använd koden nedan för att citera den här sidan som den ursprungliga källan.

Länk kommer att visas som Charles Townes fakta och arbetsblad: https://kidskonnect.com - KidsKonnect, 30 augusti 2020

Använd med valfri läroplan

Dessa arbetsblad har utformats speciellt för användning med alla internationella läroplaner. Du kan använda dessa kalkylblad i befintligt skick eller redigera dem med Google Presentationer för att göra dem mer specifika för dina egna elevnivåer och läroplansstandarder.

Dela Med Dina Vänner: