年度归档:2018年

高考之后的五年

过去的五年

2013年6月10日,江苏高考全部科目结束后的第一天,那一天在干什么,我已经记得不甚清楚了。距今恰巧已经五年整,引来思绪万千,其间四年从本科毕业,而目前又将要完成在科大的一年学习。现在的状态仿佛是经历一年的Gap Year,因为尚未回所进行研究工作。

不过,这一年也是最后的集中系统学习的机会,作为电子工程出身,而将要从事一些偏物理的方向,需恶补了一些物理方面的知识。经过阅读和自学后,产生了一些不成熟的想法。

具体的物理

根据数学工具使用程度的不同,对于相同范围的研究,课本分为了:电磁学-电动力学、原子物理-量子力学……有的研究生课程直接命名为“高等XXX”。

抽象的物理,是一种理论,用一种数学表达一种思维方式。具体的物理则是将这些理论应用于具体问题的讨论。在看固体物理时,其中涉及了量子力学、热力学与统计力学、电磁学等,然而研究的具体对象是固体、晶体或者广义的凝聚态物质。没有具体学过各种抽象的理论课,能不能把固体物理看下去呢。但是没有办法,只能硬着头皮看下去,看到不懂的再去翻书罢。

一年的时间太短,一方面没有充足的时间把各种理论详细了解,只是翻翻目录做了个了解;另一方面,在具体的物理研究中,也只用到了部分抽象的物理,有的时候只看几个章节也无大碍。 然而这样十分痛苦,没有整体知识体系,寻章摘句似的,题目不会做,倒是熟稔了名词,没有一个合理的思维方式,经常会把握不住方向,不知道什么是重点需要思考的问题。

抽象的知识

高考作为本质上一种选拔性考试,考察的是具体的知识,现在看来考的哪些并不重要。目前从事的范围内也只有一些数学,以三角函数为主的相关公式,还会经常出现。具体的知识总会遗忘的,而且随着使用频率的下降飞速远离大脑。

如果按抽象程度来分,任何理工科的分支都是物理的,使用不同物理模型建立的。还记得大一时候学的电路课程,现在早已忘了具体的内容,但仍记得在信号波长与电路尺寸可比拟时,必须用分布参数模型。后续的课程中模电、射频电路中也反复提到。再后来在电磁场与电磁波中了解到,那是传输线模型,背后又有更深的物理图像。

曾在知乎上围观过众人对电工张的围剿,有的时候不能因为手里有锤子,就看什么都像钉子。具体的问题总需要具体的分析,抽象的知识有的时候不如具体的知识实用,但有的时候也要看清是不是钉子,或者说从具体的问题中正确的抽象出合适模型更为重要。抽象的知识形成了我们的思维方式,我不止想拥有一把锤子,甚至想拥有刀、枪、剑、戟,面对未知的问题可以用各种方法进行尝试。

细分的专业

高考的分数只是一部分,在填志愿的时候,省内的相对排名更为重要。上了大学之后,又越发觉得分数的绝对值没有意义,例如评奖学金时看的是同专业的年级排名。但这又会产生一种不好的想法,通过把别人比下去而获得自身的优势,而不是堂堂正正的提升自己。

拿着一个分数、一个排名,去选一个学校、一个专业,这又是另一个坑。有些专业已成时代的眼泪,有些正处于浪潮之巅,有些不过事机械重复劳动,有些晦涩难懂又脱离实际。专业之中又包含着行业的选择,必须考虑到家庭经济情况、自身发展规划等因素。人怕入错行,相同的智力在前进道路上的分别,会造成巨大的差异,这关乎一个人的事业。

可惜在高中之前对整个社会需求、行业发展都不了解,有的甚至大学四年之后还迷迷糊糊。 根据前述,对于抽象的知识和具体的物理而言,工科的教学忽略了很多细节,除了基本的通识理论课外,直接面对具体工程,希望培养出合格的工人。

但是如果往后希望从事深入的研究,我认为,在本科的时候选择数学、物理一类的基础学科并非不可。培养出足够的理论基础,只是物理抽象层次的不同,可以深入其他细分的专业。 可是以后做什么谁又能想到呢,或许真学了那些枯燥的理论课,又恨找不到工作,哈哈。纯物理专业的弊病就是除了学术,没有任何可以直接对应的行业。然而优秀的物理本科生,转而从事其他专业,仿佛就是猛虎下山,势不可挡。

实质的研究

科研,一词是否意味着高大上,随着接触到各种形式的科研后,产生了相反的想法。笑称“过柱子、推式子、烧炉子、养耗子”,科研其实是一个劳动密集型的资本行为。不再是个人单打独斗的故事,而是团队合作、严格等级划分、依靠着单位组织的资本力量,才能使科研进行下去。

接触过工程向的,设计电子产品,软硬件配套,产学研结合,其本质不过是压榨本科生的廉价劳动力罢了。目前做了一些理论性的推导仿真,又觉得不清楚原理,更像调参数、试错,以期找到一个效果最好的例子,离实用还差得很远。

现在看来本科的教育太水,理论不行、实践也不行,随便找个工作,入职后再慢慢继续学习罢。 有的时候前人的理论很全,但还没有实验证实,只一点一点搬砖验证。有的时候没有理论,但实际应用中很奏效,尝试各种解释暂没有定论。既没有理论、又不勤于动手,可能科研就进行不下去了。实质上还是理论和实践结合的一种劳动,而科研也只是普通的工作中的一种。

工作中该如何面对,“面试造火箭,入职拧螺丝”的尴尬呢。 有的时候更会发现,螺丝并不是不可替代的。自己所做的工作,别人也能做,即使我不去,也会有千千万万的人竞相前往。那份独特的自我感缺失,只是万千螺丝中的一颗,如果不珍惜,又会被轻易的替代掉了。

转变的观念

观念始终在转变,尝试站在不同角度思考问题。屁股决定脑袋,立场决定思维,还是不可避免。不想单纯的评判是非黑白,不想二分对立的讨论问题,尽量考虑到各个方面,然后做出一个选择,虽然有些选择互斥,但除此两者以外并非没有其他的办法。

以前觉得英语好烦,学什么英语,然而现在发现英语不好很耽误事。甚至认为将英语从高考中剔除可以获得解放,然而现在看来,优质的教育资源,甚至能够一碗水端平的公立教育都是稀缺。如果失去英语,可能就失去了一个世界。需要额外花费的教育不断的拉开学生的差距,分化的阶级可能有一天变得无法相互理解、对立相争。

声称某样东西没用,所包含的一种意思是,“没有找到合适的使用方法”,而并非“在任何环境下没有实用的价值”。当随着研究深入,在实践中使用的频繁起来,就会忽然脱口而出,“这东西真好用”。 生活不再是那么简单,需要考虑的事情逐渐变多,但还是希望简单生活,用简单的方法处理复杂的问题。待人处事变得重要,出门在外不再是一个人,人情世故变得不可避免,开始承认关系在人际交往发挥的作用,不再中二的认为无所不能,但又不希望自己变得世故起来。愿出走半生,归来仍是少年。

不知的未来

现阶段往后,估计约莫又是五年,不知未来如何。

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驾考流水

因为高考毕业之后没有第一时间学车,本科时期又几乎每个暑假都被琐事耽误,大四毕业时期也被荒废了,一直没有去学驾照。 研究生第一年在科大代培,这是剩下的最后可以学车的时间了。上半学期考完N2后,在期末时候去报了驾校,今天终于考完,在这里记一个流水账。

  • 2017.12.29 前往驾校咨询、报名费¥2880
  • 2018.01.05 面签协议,体检+照相费¥56
  • 2018.03.02 科目一 100分
  • 2018.04.11 科目二 90分,看考场车费¥40
  • 2018.05.21 科目三 100分,租模拟车训练费¥554
  • 2018.06.07 科目四 100分

总时间跨度约半年,实际驾驶练习约一个半月左右,总花费¥3530 科目一和科目四纯粹背书,死记硬背。

科目二练了5个项目,分别是 倒车入库、侧方位停车、曲线行驶、直角转弯和坡道定点停车与起步。背死点,规定动作,不难。

科目三全是细节,考试则是考心态单纯的加减挡行驶并不困难,难在处理实际路况和考试细节。训练比较辛苦,因为合肥滨湖考场共4条线路、每条线路实际上没有固定起点,需要完成的项目有上车准备、起步、左转、右转、会车、加档、减档、变更车道、通过公交站、通过学校、超车、直线行驶等,大部分扣分项目都是100分。

第一次因为变更车道没有打转向灯,没开多远直接挂掉了,第二次倒是心态平和从挂掉的地方又开了一圈,开回原处停车,考试合格100分。

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量子力学笔记

本科没有学过量子力学,最近看了网易公开课上的 斯坦福大学公开课:量子力学

后来找到了该课程是由Leonard Susskind 教授主持的 The Theoretical Minimum 讲座中的其中一讲旨在为具有微积分和一点代数知识的人,提供近代物理的入门知识。

Susskind教授说:

A number of years ago I became aware of the large number of physics enthusiasts out there who have no venue to learn modern physics and cosmology. Fat advanced textbooks are not suitable to people who have no teacher to ask questions of, and the popular literature does not go deeply enough to satisfy these curious people. So I started a series of courses on modern physics at Stanford University where I am a professor of physics. The courses are specifically aimed at people who know, or once knew, a bit of algebra and calculus, but are more or less beginners.

关于量子力学的书很多,我翻阅过一些。 国内的教材普遍从黑体辐射、光电效应导入,以波函数为首,然后在一维势场中解薛定谔方程。然后介绍算符,力学量的算符表示,力学量(算符)随时间的演化。然后介绍Dirac符号,算符的矩阵表示,然后介绍了中心力场,然后就看不下去了。对于自学的话,实在是太没有头绪和概念了。

这个系列的视频从自旋为例导入,用线性空间(复数向量空间)描述量子力学的态,随后立即介绍Dirac 符号,然后介绍线性算符,厄米算符对应可观测量,厄米算符的本征值为实数、本征矢正交。然后介绍态随时间的演变,导出薛定谔方程、unitary (我觉得幺正这个词是最烂的翻译)、不确定性,纠缠态、密度矩阵等内容。最后计算一维运动的粒子,导出位置与动量的对易关系,x\~p的不确定性,本质是由于波函数x\~p的傅里叶变换决定的性质,最后总结了量子和经典的极限。 概念和明确,虽然还有一部分没有听懂,但没有一头扎进计算,了解了大概的基本概念和物理图像。

Griffith的第一部分理论的也翻过,计算难度梯度很好,概念也比较清楚,Sakurai的风格和这个系列视频比较像感觉,前几章很精彩。

看完了Quantum Mechanics的十讲,感觉和自己之前看书的感觉不一样,讲解的角度也不一样,做了一笔记quantum-mechanic-Leonard-susskind.pdf


最近重读了Griffith的量子力学,一边当故事书娓娓道来,一边做了少量的习题,有了更深的理解。全书分为两部分,前半部分理论更为抽象,后面是具体使用的实例。

全书最大的假设就是波函数薛定谔方程的假设。对于几个常见例子(势阱势垒谐振子)的解释也很清楚,无论是幂级数还是算符。之后过渡到形式理论,但是并没有做太多停留。从直角坐标转化到球坐标,然后解释了氢原子,自旋角动量是一个相对陌生的概念,但基本对易关系还是可以类比转动角动量得出。

全同粒子基本可以看作量子统计的内容,读到这里有一种知识连成一片的感觉。 后半部分,用微扰解释了塞曼效应,用变分可以求基态,WKB近似解释了隧穿,含时薛定谔方程解释了系统随时的演化解释了跃迁,还提到了绝热近似,Berry‘s phase,以及散射的量子解释。对于工科来说,直观的了解懂了很多应用和在具体的例子,不再那么抽象。

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有关表面等离激元讲座总结

表面等离子体讲座总结

表面等离子体讲座总结

基本概念

体等离子体 Volume Plasmon

通过高掺杂或者强场激发,半导体中具有大量自由载流子$10^{17}$~$10^{19} cm^{-3} $。大量的自由电子气相对于具有正电荷的离子施主整体运动,形成表面等离子体。表面等离子体存在于金属或掺杂半导体中。

  • 根据Drude模型(自由电子气模型)

定义等离子体频率:$\omega^{2}{p}=\frac{ne^{2}}{\varepsilon{0}m}$

可以计算色散关系:$\omega^{2}=\omega^{2}_{p}+K^{2}c^{2}$

介电函数:$\varepsilon(\omega)=1-\frac{\omega^{2}_{p}}{\omega^{2}+i\gamma\omega}$

当$\omega<\omega_{p}$,保留金属性;

当接近$\omega_{p}$,$\omega\tau\gg1$,可忽略阻尼,介电函数:$\varepsilon(\omega)=1-\frac{\omega^{2}_{p}}{\omega^{2}}$。

  • Lorentz模型

考虑带间吸收修正,阻尼共振系统,介电函数:$\varepsilon(\omega)=1+\frac{\omega^{2}{p}}{\omega^{2}{0}-\omega^{2}-i\gamma\omega}$

表面等离子体 Surface Plasmon,SP

表面等离子体可以分为两种:

1. 表面等离极化激元(Surface Plasmon Polariton,SPP)

SPP示意图

SPP本质是一种沿空气和金属表面传播的衰逝波。

最重要的色散关系:$\beta=k_{0}\sqrt{\frac{\varepsilon_{1}\varepsilon_{2}}{\varepsilon_{1}+\varepsilon_{2}}}$

当\beta\rightarrow\infty时:$\omega_{sp}=\frac{\omega_{p}}{\sqrt{1+\varepsilon_{2}}}$

主要参数有:

  1. $\delta_{d}$:在空气一侧的穿透深度
  2. $\delta_{m}$:金属一侧的衰减深度
  3. $\lambda_{spp}$:SPP的波长
  4. $\delta_{spp}$:沿传播方向的传播长度

SPP具有以下特点:

  1. 没有TE模,只有TM模
  2. 需要共振激发(满足动量守恒)
  3. 光场局域增强
  4. 压缩波长( $\lambda_{spp}<\lambda_{air}$)(提高空间频率,提高分辨率,衍射极限)

由于波矢失配,不满足动量守恒,通常用光直接照射物体是不能激发SPP的。需要使用棱镜或者周期性结构进行波矢匹配(或动量匹配)。
常见的耦合方式有:

  • 棱镜耦合(某个角度发生,如全反射,沿表面的波矢分量匹配)
  • 光栅耦合(某个高阶衍射满足波矢匹配)
  • 直接近场激发(空间尺寸小,频谱宽,总有一个波矢满足)
  • 光纤消逝场激发 (?)

2. 局域表面等离子共振(Local Surface Plasmon Resonance,LSPR)

LSP示意图

通常光学研究的物体尺寸远大于光的波长,d>>λ,光可以看作直线传播。因为金属纳米颗粒尺寸远小于光的波长时,纳米金属颗粒对电磁波有散射作用。通常通过激发纳米金属颗粒,不同的形状拥有不同的极化率,从而得到不同振动模。
由于纳米颗粒或结构不连续,一般LSP不能传播。

不同金属颗粒间,LSP存在横模和纵模的耦合。

LSP的横模和纵模

各类应用

Plasmonics bridges photonics and nanoelectronics

这张图被广泛的用于说明微纳光子学的好处,兼具传统电子学和光学的体积和速度的优势。

表征及应用

SPP的表征方法,通常有:

  • 扫描近场显微镜(Scanning Near-field Optical Microscopy,SNOM)
  • 泄露模辐射显微镜(Leakage Radiation Microscopy,LRM)
  • 荧光成像(?)
  • 电子能量损失谱(Electron energy loss spectroscopy,EELS)+ 阴极荧光谱(cathodoluminescence spectroscopy)

由于SPP具有压缩波长的特性,可以用来显微成像,提高分辨率,即与SPP的观测表征方法互逆。SPP分辨率高,观测到SPP的话就代表相比普通光看的更小更清楚。两个小于衍射极限的SPP传播,传播一定距离分开后可观测,分辨率高。

金属纳米颗粒的LSP可以同来提高散射截面,将待测物质分子放在粗糙的金属或金属纳米颗粒上,增强拉曼散射,成为表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)

亚波长光波导

类似光纤,高折射率介质,夹在两个低折射率介质间,发生内全反射传播。
SPP在金属和介质(聚合物、塑料等),介质两边空气折射率小于介质,故沿介质和金属界面往前传播。
在SPP光波导的基础上,开发出了一些类似光纤的应用,波导分束、干涉、耦合等。

被动器件:制备完成后不可变。
主动器件:使用光敏、热敏的聚合物材料,制备完成后,随光、热引起变化,可作为传感器。

光学天线

IEEE对于天线定义为:“a means for radiating or receiving radio waves”(用于辐射或者接受电磁波的装置)。描述经典天线的电磁波完全由时谐的电流密度决定,常用的方法由格林函数法。

光通常用棱镜、光栅等原件,但光作为电磁波的理论,实质上是对电磁场的调控。用天线将电磁波变成导体里的电流,金属在微波和射频波段保留了金属性,视为理想导体\sigma无穷大,理想导体内部不存在电场(否则将出现无穷大的电流)。但是金属材料在微波的高频、光频必要考虑电场在导体一侧的渗入,由强耦合的电子集体震荡(体等离子)决定电磁场的响应。

光学天线和微波天线的物理机制并不完全相同,但是类比传统天线还是定义了一些光学天线的参数。

光在自由空间可以自由传播,是传播场,而在介质中不能自由传播,是衍射场,是局域的,光学天线起到作用就是就耦合传播场和局域场,有效的将传播模变成空间局域模,或相反的过程。光学天线可以看作广义上光与物质相互作用的基本概念。

因为光学天线增强吸收或辐射场,所以有望在单个量子系统水平上的控制光物质相互作用。

光学天线的制造则是随着微纳加工技术的进步成为了可能。

对于单独一根金属棒作为光学天线的描述

  • 弹簧振子,类似退极化场
  • F-P模型,在光频趋肤深度和金属棒直径相当,表面电子集体的震荡沿金属棒传播产生类表面模

参考资料

主要参考文献:

  1. Maier, Stefan A., Plasmonics: Fundamentals and Applications (New York: Springer, 2007)

  2. Klingshirn, C. F., Semiconductor Optics, 3rd ed (Berlin ; New York: Springer, 2007)

  3. Bharadwaj, Palash, Bradley Deutsch, and Lukas Novotny, ‘Optical Antennas’, Advances in Optics and Photonics, 1 (2009), 438 https://doi.org/10.1364/AOP.1.000438

  4. Biagioni, Paolo, Jer-Shing Huang, and Bert Hecht, ‘Nanoantennas for Visible and Infrared Radiation’, Reports on Progress in Physics, 75 (2012), 024402 https://doi.org/10.1088/0034-4885/75/2/024402

两次讲座主讲人分别是:

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读《杨振宁传》

五一假期读了《杨振宁传》,复旦大学出版社,徐胜蓝、孟东明编著。因为是在1997年出版的,故没有后来那段和翁帆的事情。整本书通过翔实的资料,介绍了杨振宁早年的生平故事。

求学经历

杨生于1922年,书中说他有三个生日,因为办理护照时只记得农历八月十一日,估计对应公历是9月22日,而实际上是10月1日。今年2018年,杨已经94岁高龄了。 杨的家庭是幸运的。杨父杨武之早年留学,归国后南下于厦门大学教书,杨幼时在厦门大学教职工子女的学校学习。后随父在清华园住了8年,那是美丽幸福的回忆。

杨母罗孟华从四岁时便教其识字,一年多时间已认识3000多字。 杨直到去美国攻读博士前,一直都是接受的本土教育。1937年,战争形势紧张,杨辗转合肥、汉口,后经长沙直至昆明。念完高二后,后未读高三,经统一考试进入西南联大。

战时,西南联大为中国的教育科研作出了重要贡献。在西南联大,杨有良师吴大猷、王竹溪、赵忠尧、吴有训、周培源、张文裕……那是一个璀璨的教育科研群体。战时虽然教育的物质条件极差,但是培养出了杨振宁、李政道、邓稼先、朱光亚、黄昆等人。

由于杨父是数学教授,杨的数学功底很好。因为没有读过高中物理,杨最初报考西南联大化学系。入学后对物理更感兴趣,遂转入物理系。那是一个物理学蓬勃发展的年代,而后杨也在物理学上也做出了卓越的贡献。另一趣闻是因为诺贝尔奖没有数学,故开始了物理研究。后来杨考取公费生,于1945年出国。

学术成就

杨的学术成就非常高,虽然我非物理学出身,对其他细类也不了解详尽,但众所周知,1956年杨于李政道合作,提出了弱相互作用中宇称不守恒,次年1957由吴健雄实验证明,并火速获得诺贝尔奖。获奖时仍持有中国护照,故杨是最早获得诺贝尔奖的中国人。杨在诺贝尔奖颁奖晚宴前做了简短的演讲:

……我所享受的平静的童年,是绝大多数和我同年纪的中国儿童所没有的。 ……我在不只一种意义上,是中国和西方文化的共同产物。我一方面为我的中国血统和背景而自豪,一方面将奉献我的工作给其源于西方的现代科学,它是人类文化的一部分。

另一样重要的学术成就是Yang-Mills 非交换规范场理论,非高能物理、粒子物理方面的我也不能有很深理解。

思想评论

赴美19年后,杨于1964年取得美国国籍,虽然此举一直受到杨父的不满。近年,2015年杨放弃了美国国籍,成为了中国公民。1971年中美关系逐渐解冻,杨于1971年夏访问了中国一个月,是美籍知名学者访问中国的第一人。

杨积极的为中美关系正常化而奔走,同时也因为当时没有看到十年浩劫而在美国作出了有失偏颇的宣传。同时也为中国科学研究的进步而努力,在中国设立多种奖项,促进中美科技人才交流,对中国物理学的发展做出巨大贡献。 杨对于中国教育体制有深入思考,他认为:

……现在中国年轻人对农学不发生兴趣,怕将来到农村去,把农村工作看作是艰苦的,没有出路的。假如真是这个原因,我想着是个很复杂的社会问题,不是学校所能解决的……

我想,目前的“农学”可以换成很多别的类似材料、军工、航天、芯片业等。教育体制设立的目标是给“农业“做贡献,但结果却与预期相反。

……单纯从国家前途来讲,做军工是非常重要的事。年轻人若能为国家做贡献,是十分重要的,是很有意义的,而且国家给他们的待遇应该优厚一些。

目前来看,待遇远比不上商业的资本,蓬勃发展的信息技术行业。更要命的是,国家只会一味宣传”情怀“、”奉献“,在我看来,过于现实的情况是”钱就是理想,房子就是情怀“。

杨这样看待数学、理论物理和实验的关系: 4.数学——3.物理的纯理论结构——2.理论与实验相结合部分——1.实验 2和3结合起来是理论物理。

对于中国科技发展结构,杨认为:

中国已有的个体系内的研究工作,在物理学科的,倾向于走两个极端:或者太注意原理的研究,或者太注意产品的研究(制造与改良)。介于这两种研究之间的研究(Development)似乎没有被注重。

当时发出这样评论是因为,主要在于中国经济的发展与科研投资回报的矛盾。基础性的原理研究,需要长期的投资,其研究成果或许能在三五十年甚至百年以后成一种强大的社会生产力;产品的研究则是一种短期的研究,三五年就能增强经济发展。

目前来看,一就是介于两者之间的中期投资比较合理,在五年、十年或者三十年时间内实现研究成果到社会生产的转化。我想随着中国经济的发展,可以维持或适量目前基础研究的投入,因为经济建设与现代化还是主要目标。

杨提到了两点有关学习的经验,我也有体会:

  1. 渗透性学习 有东西不懂不要怕。……什么叫深透性呢?就是在你还不太懂的时候,在好像乱七八糟的状态之下,你就能学到很多的东西。
  2. 在实践中学习 物理本身是现象而不是推演!……要他们有一种天不怕、地不怕精神,爱想新东西……在多次的实践中,就可能产生新的直觉的东西——经验。

对比于中国传统的教育方法,是重视按故就班的学法,好处是学的扎实,系统性强。杨本身也接受完整的中国传统教育,在初到美国时,也做过实验,不过由于动手能力差,实验总是失败,扬长避短,转向了理论研究。

在实践中学习,功利的来说,不使用的知识永远是“没用”的知识。我曾有过“现学现卖”的经验,没学过的东西不要怕,边用边学,在迷迷糊糊中了解了很多东西,同时为了避免遗忘,适当做笔记记录,一方面为了系统整理,也为了日后回顾。 依靠网络搜索,就目前而言遇到的问题都是别人遇到过、解决过的问题,只是寻找答案罢了。而如果是大家都还没搞明白的内容,那恭喜找到了一个可以创新的突破口。

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iPad 2018 使用体验

2018新款iPad,技术上成为iPad第六代,在2018年3月27日上市,采用苹果A10 Fusion处理器,并加入了对Apple Pencil和蓝牙键盘的支持。

购买背景

4月12日通过京东购买了32G WLAN版和Apple Pencil套装,共3299元,次日到达。为了尽快入手,忘记了教育优惠,多花了200元。

以前没有买过Apple系列的产品,这一次主要购买的动机是iPad对于pencil的支持,而且32G WLAN版相对于其他Apple产品而言十分便宜。

另一方面Pencil的价格甚至达到了iPad价格的1/3,甚至可以说买Pencil送Pad。

总体评价

使用了两周,体验良好,主要分硬件和软件系统两方面做出评价:

  1. 硬件

9.7寸屏幕相比于我已拥有的MiPad2和Kindle而言,更适合阅读PDF。

整体重量适中,电池容量8827mAh,便于携带和长时间使用。采用Retina 显示器,

但由于价格限制,面板工艺非全贴合制法,在玻璃和面板之间有一层明显的夹层,使用Pencil或按压屏幕时,有明显凹陷感。

内部各SoC性能稳定,目前没有遇到卡顿和明显问题。

而Pencil方面,除了笔头和尾部充电,其他部分似乎不能拆卸,几乎浑然一体。采用蓝牙连接,笔尖精度高,有手掌防误触功能,电池足够一天中的长时间使用。

  1. 软件

相比于Android商店对于平板应用的缺乏支持,iOS系统上有大量优质的支持平板的应用。

当然收费软件物有所值,功能强大。第一次购买了Goodnotes,用于导入pdf或ppt进行备注。

iOS系统没有给用户很多底层权限,也不要太细致的折腾和配置,对于我而言,可以更加集中精力,使用iPad作为生产力工具。

APP选择

目前主要使用APP:

  1. PDF expert :PDF 阅读,注释
  2. Notability :课堂笔记
  3. Goodnotes :讲义备注
  4. Mendeley :同步文献分类整理
  5. QQ邮箱 :整合各个邮箱收信
  6. 坚果云 :同步备份网盘(备用)
  7. QQ :小文件与电脑实时传输
  8. Microsoft :防乱码
  9. Fiery Feeds:兼容inoreader订阅
  10. bilibili、斗鱼、虎牙:娱乐

2018.4.23更新 使用zotero+坚果云实现了文献pdf文件和注释的同步。解决方案 链接。 - PC端使用zotero桌面版 – iPad使用Papership(注释为付费功能) – 云端存储使用坚果云。

此外参考知乎对于如何使用iPad作为生产力工具的建议,不要安装任何聊天软件,这一点十分同意。但因为QQ传小文件的便利性还是留了下来,其他均已删除。还要发现更多优秀APP,并在使用中体会使用技巧,追求iPad作为学术装备最佳的使用状态。

结语

对于我来说2018新款iPad和pencil物有所值。花出去的钱换了一个形式陪在我身边,如果经济允许可能考虑逐渐选择更多Apple设备。无论如何还是按需索取,在满足需求的前提下,不刻意追求品牌或高价。

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物理电子学导论(已完结)

这学期选修了近代物理系的《物理电子学导论》,在这里做一下课堂记录

第一讲 粒子物理电子学

粒子物理学(Particle physics)是研究组成物质和射线的基本粒子以及它们之间相互作用的一个物理学分支。

由于许多基本粒子在大自然的一般条件下不存在或不单独出现,物理学家只有使用粒子加速器在高能相撞的条件下才能生产和研究它们,因此粒子物理学也被称为高能物理学。目前已发展出基于夸克模型的基本粒子表。

在探测时为了精度,从原子到质子中子再到使用尺度更小的粒子作为探针。

高能粒子的研究物理条件包括:

  1. 粒子加速器
  2. 探测器:(1)固定靶;(2)对撞

磁场:测量电荷、动量 电子(electronics)系统主要包括:

  1. particle detector
  2. triggering
  3. data-acquisition system
  4. accelerator and beam instrumentation

主要特征:

  • 信号快,ns或亚ns数量级
  • 随机性
  • 工作环境,处于高电场、高磁场、高本底噪声
  • 信号通道数大,千万数量级
  • 高速高精度的要求
  • 原始数据量大、持续,并且包含本底,无法全部存储处理
  • 大量数据的高速传输,120Gbps
  • 大量数据的存储处理
  • 高可靠性,长期使用(10年为周期)

详细内容可见《高等核电子学


第二讲 微电子学

主要资料连接

这次的主题倒是和我本科所学专业相近,所以听来索然无味

授课开始,无非是从1947第一个三极管开始,transistor=trans+resistor(可变电阻),到moore定律的三种形式,再到恒定电压(CE)缩小规则。

ASIC:application specific integrated circuits PCB、FPGA和ASIC的区别 开发流程:从原理图设计到前仿真,layout连接设计与制造,版图的DRC、LVS再到整体版图的RCX,再到后仿真最后流片。

或许导论课就是这样,对于内行听来索然无味,对于外行倒是可以了解大概。

这节课的收获或许是开场的一些关于邮箱的题外话,稍正式的交流的邮箱选择,使用单位(学校)邮箱,注意命名、主题和正文的书写,签名。


第三讲 核与粒子物理实验中的数据读出

主要讲了读出电路的拓扑结构,集中式和分布式的数字化处理,更偏向计算机接口。

大数据概念近来很火,但早在核物理实验中,对于海量数据的处理早已广泛应用。

以PCI、PCI-E为主的高速计算机接口的应用,使得海量数据的处理得以实现。现代物理实验一方面重在探测器、加速器的设计制造,另一方面外围信号读取电路、信号处理技术的高速发展,同样也促进科技进步。


第四讲 地震电子学

用于地球物理的电子学测量,依旧是老话,物理电子学,物理是定于,电子学是主体。在地质勘探方面有重力法、磁力法、电法、地震法(弹性波)。

前端电子学主要有探测器、模数转换、数字传输等方面,后端则包括数据存储、数据处理。提到了后端电子学主要看重的三个指标:

  1. 功耗;
  2. 存储;
  3. 同步。

在对比SSD和HDD存储方面,提到了RAID技术,目前已经成熟并广泛应用。但他打了一个比喻,父母希望孩子又漂亮又聪明,但如果不漂亮或许聪明一点、不聪明或许回漂亮一点,但如果既不漂亮又不聪明该如何。在地质探测的数据方面,由于数据的特殊性,针对具体问题具体分析,创造性的提出了合适的数据结构,解决了数据的传输和存储的问题,相比于单纯使用SSD或HDD组成RAID有了很大的提升。或许既不漂亮、也不聪明,但也在合适的环境中,解决了问题。


第五讲 量子通信技术简介

首先介绍量子通信技术面对的需求是信息安全,然后介绍经典密码学主要有AES(Advanced Encryption Standard)和基于大数分解的RSA。

一次性密码本(One Time Pad,OTP)在经典密码学中,当密文太长时,并不实用,无法有效分发。 于是基于量子力学原理的量子密钥分发(quantum key distribution,QKD)出现了。

QKD主要有以下特点:

  • 不可克隆
  • 不可分割
  • 一次一密
  • 量子测量特性

最早也是最著名的QKD是Charles H. Bennett和Gilles Brassard在1984年提出的BB84。 理论上任何具有二能级的量子系统都可以用于量子信息,但目前主要使用光子作为量子。

可以使用光纤传输,但距离有限,也可以使用卫星,在自由空间传播。 而在量子通信系统中,单光子探测器十分重要。一般使用1550nm的光,并且接受频率在1ns(对应带宽1GHz)左右。 单光子探测器的主要指标有:

  • 探测率
  • 暗计数
  • 后端计数概率
  • 时钟分辨率

主要单光子探测器种类有:雪崩光电二极管(avalanche photodiode,APD),超导纳米线单光子探测器(SNSPD),频率上转换探测方式等。 而APD一旦雪崩会持续产生电流,为了使探测器工作在盖革模式,可以串联一个电阻。

外围电路的设计有:门控方式、射频延迟线方案、正线门控+滤波、正线门控+谐波消除、自查分等方式。 最后介绍了,该组设计的纳米结构APD,APD通常需要较厚的本征层,而不可避免的缺陷,会引起暗计数,通过制作较薄的本征层,另一方面在表面制作凹凸不平,小于光子波长的微纳结构,使入射光散射达到增加吸收的目的。


第六讲 量子计算

科目二看考场,翘了


第七讲 激光等离子体相互作用

这一讲由于老师原因,内容更加偏重物理,而不是电子学方面。 使用iPad进行了课堂笔记,见附件


第八讲 纳米技术及纳电子学

开场白本次讲座非本人研究方向,仅作为文献总结和介绍。

纳米作为度量单位,10^-9 m

纳米技术可以分为:材料、加工和表征技术。

随着微电子技术的发展,纳电子技术是可能作为接替的新技术之一。

利用的效应也无外乎各种量子效应,量子电阻、量子电容(库伦阻塞)、隧道效应等。 最后又提到了Si→C。

属实有点无聊,浪费了一个美好的周三下午。


第九讲 激光技术及应用

主要讲了激光显示技术,具有以下优点:

  • 色彩丰富,色域广
  • 亮度高
  • 光功率高,反面散热问题

相关的技术有:

  • 小色域到大色域的非线性映射
  • 多基色显示(与过高成本的平衡)
  • 散射光抑制

显示技术的变更有过电子墨水、CRT、背光LED、LED、投影仪、激光电视(仅有蓝色激光,激发荧光粉产生绿光和红光)。激光投影显示技术是以红、绿、蓝(RGB)三基色激光为光源的显示技术。 为了抑制散射光影响,需要匀场整形。

光调制器可以分为时间调制和空间调制。

硅基液晶(LCOS)技术,反射式投射效率高。 数字光处理(Digital Light Processing,DLP)介绍了两种数字微镜(digital micromirror device,DMD)、光栅光阀(grating light valve,GLV)。

使用超光激光(fs、ns级别) 避免连续激光引起的热传导造成切口变形,超快激光切口无毛刺、切口平整 (?)柱矢量模(cylindrical vector beam,CVB) 聚焦后光斑比先偏光小


第十讲 核电子学

科目三训练,翘了

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日本語の勉強(6)

2017年12月3日参加的JLPT N2考试已经出成绩了,低分飘过~

合格判定必须满足以下两点才能被判定为合格:

  1. 综合分数达到合格所需分数(=合格分)以上;
  2. 各得分分类的得分达到各类别合格所需分数(=及格分)以上。

只要有一个单项得分未达到及格分,即使综合分数再高,也将被判定为不合格。

N2等级 得分范围 及格分
语言知识(文字、词汇、语法) 0~60 19
阅读 0~60 19
听力 0~60 19
综合成绩 0~180 90

从成绩单的得分来看,对汉语作为母语的人来说,阅读抓住关键的助词断句,还是比较好理解的。听力作完当场感觉凉凉,对答案时发现还蒙对了两三个。词汇和文法部分,背一些单词的确受用,但是没能理解、学会并掌握相应的文法。


转一下沪江网校查分的单项点评

项目
得分
测评

语言知识单项分
31
同学,你好!你的语言知识掌握得不错,但是还有很大的提升空间。词汇部分,备一个词汇书在手边每天坚持背诵。重点记忆单词的使用的语境、惯用表达等。语法部分,同学首先要把基础教材的语法句型掌握准确,然后利用例句来背诵语法的意思,接续,使用语境等。

阅读单项分
40
同学你好,听力部分达到及格分!这意味着你还有很大的提升空间。可能是单词的量还不够,或者还没有真正掌握做听力题的好方法,建议回顾一下自己的做过的题,好好分析一下,找到自己的短板,对症下药。如果你还不满足于现状,就赶紧试试去吧。

听力单项分
33
同学你好,能够取得如此成绩是非常值得高兴的。不过还有很大的进步空间。在做阅读专项书里的习题的同时,还要通过广泛的阅读来逐渐培养起自己的语感。找适合自己的内容不断练习,提高阅读水平。备考时,要用能力考真题进行训练。

总之,这自学近一年的时间还是有所收获,自2016年11月13日自学以来,断断续续,主要依靠视频教学刷完了新标日初级和中级的四本书,2017年10月份,国庆回校之后开始做题复习考试,当时感觉单词都没背完,只能从真题中学习。当然对于得分还是充满了疑惑,因为有一说这个测试本质也是看排名,是在一次考生总体水平的分布。


合格通过还是很开心的,继续学习,不断提升。

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2017-2018-1 课程总结@USTC

研究生的第一年在科大代培,目前已经过去了一个学期,在此做一个课程总结。

这学期选修的课程包括:

  • 自然辩证法概论
  • 中国特色社会主义理论与实践研究
  • 超大规模集成电路工艺学
  • 半导体器件原理
  • 超大规模集成系统导论
  • 近代物理进展
  • 固体物理实验方法(I)
  • 光信息科学与技术实验

  • 两门政治课自不必说,汪凯的自然辩证法课堂讨论十分热烈,张勤的中特以播放视频为主,最后各交一份报告。

  • 超大规模集成电路工艺学这门课的老师是谢家纯,头发花白,年纪应该很大了,但讲课依旧十分认真。不过大部分内容还是是以课本为主,课外看书更为重要。教材则是有点陈旧,但是该有的东西都有,偏工科的课程,理论较少,最后的考核方式是开卷,注重基本概念辨析理解。

  • 半导体器件原理的老师是徐军,因为本科学过相近课程,相比而言,这位老师讲解更为细致,以往略过的细节讲解很多,但对于初学者看来可能缺乏重点。偏重器件概念的原理性解释,没有很多数学物理计算,但上课依旧会推导一边有助于理解。最后的考核方式是开卷,但题量较大。考前会有复习提纲列出重点,考虑到有来自化学、材料之类专业学生,相比而言这门课难度不算太大。

  • 超大规模集成系统导论的老师是易波,本科作为学电子工程出身的,对于这门课的背景知识比较熟悉,但是所讲授的内容则有很多不同。布置了几次作业,最后考试时交,网上搜索了一下,题目出自1978年MIT的讲义。作为导论课,质量非常高,同时需要课外阅读相关书籍。开卷考试,以授课内容为主,做好课堂笔记,比较简单。

  • 近代物理进展(Modern Physics Seminar)是讲座的形式,课程负责人韩良预约其他教授,在有关最新的物理进展方面展开讲座,有关于量子、等离子体、超导、天文等方面,虽然不是听的很懂具体原理,但是对于前沿有了很多理解。这里是本学期的讲座记录

  • 固体物理实验方法(I)包括高压物理、薄膜制备、电镜技术和光谱技术4个专题,分别由4个老师各上一个月。高压物理是报告和考试;薄膜制备的老师上课没有吸引力,需要交报告;电镜技术讲解原理较多,考试对我来说比较难;光谱技术正好赶上期末考试月,天寒地冻,上课人较少,需要交报告。

  • 光信息科学与技术实验,共有9个实验,共4次,在BBS上注意通知,分别预约上课。实验时有助教或老师指导,比较简单,分别提交实验报告。对于非光学出身的我,还是受益颇多,有很许多感性的认识。


科大的生活还是很开心的,美中不足的是住在南区,住宿条件不如以往。上课的话则要去东区或西区,早课则需要早起十分痛苦。但是学生只要有校园卡,就可以免费坐校车。班车的时刻表大部分十分合理,在高峰期间还安排了加班公交车。此外,科大对教职工也非常好,南区对面是科大花苑,分东苑和西苑,住的大部分是科大的教职工,曾有几次坐班车遇到光电子技术的明海老师。

在二教和五教门口有许多海报,学术讲座更是很多种类、十分频繁。尝去听过几个,挺有意思。在BBS上找到了日语协会的QQ,不想这个协会尽然还活着,参加过几次周常和一次配音活动,还有一次日语K歌大赛作为观众。其他文体活动也很多,与合肥其他高校联合的也很多,并不是想象中完全死板的理工科高校。

教学资源上更是没得说,感觉在 staff.ustc.edu.cnhome.ustc.edu.cn上能够找到不少优质的资源。科大教工FTP和学生FTP上,分享有许多精心制作的课程PPT和其他教学文档,善用”site://” 搜索技巧。

与以前本科学校相比,科大的网络简直太棒了,20元/月不限时,有很多网络出口可以选,网速也很快,更是自带google翻墙便于学术。无线网络ustcnet在东区和西区的覆盖非常广。各大文献库也一应齐全,在搜索文献时几乎没有什么阻碍。

但是馆藏资源方面,对比以前本科学校,一共可以借15本,借一次3个月,续借一次又3个月,在电子工程方面想找的书,大部分都可以找到。作为代培生,在科大一次可以借8本,借一次2个月,续借一次仅10天。而图书分布在东区、西区,有的十分不方便。书偏老,时而发现都已经被别人借走了。新书方面,倒是在二楼有个英才书院,图书按照出版社分类,有几个沙发,因为中午不方便回南区,常去那里休息。

代培是作为微电子专业,在科大物理系代培的。科大的理工科专业设置十分齐全,第四次学科评估的结果也可以看出,尤其是在数理化方面,更是令人艳羡。

转而十分后悔高中没有努力考上科大,没有享受到这么好的教学资源和学术氛围。再也没有机会在十八九岁的时候,在科大的校园里学习。而且作为工学出身,基础理论能力太弱,没有一个完善的理论知识框架,足够支撑接下去的研究工作。但现在也没有足够的时间重新再来学习一遍,只能在作研究时遇到问题,再去现学现卖,苦矣。

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