2023 年 10 月 3 日北京时间 17 时 45 分许，2023 年诺贝尔物理学奖授予法国科学家皮埃尔·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini），匈牙利裔奥地利科学家费伦茨·克劳斯（Ferenc Krausz）和法国/瑞典科学家安妮·吕利耶（Anne L'Huillier），以表彰他们“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”。
之前已经给大家从本科专业角度梳理了升学角度的文章：
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今天我们将从Alevel物理学科角度做详细分析和解读，2023 年诺贝尔物理学奖颁给阿秒激光！这到底是个啥？涉及到哪些A-level知识点？
涉及的Alevel知识点
01
文蓝Qin老师为大家做了详细分析和解读：
要看清一件事情发生的细节，把它拍下来成为一个照片或者视频，再仔细查看，是常规的做法。而越快的过程，需要的快门打开的瞬间就越短促。
百米比赛，需要的快门曝光时间大约为0.01秒左右，否则拍摄的照片会产生运动模糊；拍摄一匹马的奔跑过程，快门曝光时间要达到0.005秒；F1比赛，由于赛车速度非常快，想用静止的相机拍摄运动中的赛车，快门曝光时间要小于0.0005秒。
然而，快门曝光时间（即拍摄的时间分辨率）受到机械系统的限制，总会达到一个极限。毕竟，越短的曝光时间意味着机械结构中的零件的动作就要越快，而这总有一个极限。
Alevel的知识体系中，有一个测量声音速度的实验，那个实验只能使用日常普通的快门和秒表，导致需要把声音源放在非常非常远的地方。这给这个实验带来了很多困难，如果能够使用更精密的时间测量工具，这个实验就会容易很多。
如果要看清楚化学反应中原子与原子的分开与结合，或者要看清楚光电效应里电子在不同能级之间的跃迁，需要的快门时间要达到阿秒的量级，即 10^-18秒。今年的诺贝尔物理学奖，就颁发给了实现这一壮举的三位科学家。
光电效应是alevel考试中非常重要的一个知识点，分数占比很高。课上我们会学到，电子的移动是在瞬间完成的，这个时间，就是阿秒量级。有了阿秒激光技术，我们对电子在能级间跃迁的过程会有更清楚的理解。
在此之前，原子中电子的行为是无法准确测量的，电子的位置越精确，它的速度就越不精确 ，这被称作海森堡测不准原理。海森堡测不准原理是IB物理HL考试中的一个知识点，测不准原理背后的原因科学家们一直众说纷纭。而阿秒激光技术，也给解决这个问题提供了一种可能。
今年获得诺奖的三位科学家，发明的阿秒激光技术，可以让人们把化学反应过程拍成“电影”并对整个过程进行研究。阿秒光脉冲这种超短的时间分辨能力已经为基于研究电子运动的阿秒科学打开了大门。
激光技术是alevel AS阶段的一个知识点，我们不需要研究它的具体的工作原理，但我们会利用这项技术去做著名的双缝干涉实验，这个实验被誉为物理世界“最可怕的实验”，它的很多结论，比如光子的行为会受到是否有人在观察的影响，而这彻底颠覆了科学领域人们对事物因果关系的理解。
阿秒激光技术，可以把它理解成是一个达到了阿秒级曝光时间的快门。它背后的原理其实相当的简单，完全是我们alevel课上学过的知识点，即电子在不同能级间的跃迁。电子在激光的震荡电场中（alevel偏振相关的章节所涉及到的知识点），会跃迁到更高的能级。在回到离原子核更近的能级过程中，电子被激光电场加速获得很高的能量。当电子回到原子核，电子的能量以产生高次谐波形式释放这部分能量，辐射高能量光子。释放的光子能量为电子在回到原子核过程获得的动能和电子电离能的总和。因此，电子在激光中加速获得的动能越多，光子的能量就越高。
背景知识补充：什么是阿秒？
02
阿秒激光，顾名思义，是一种在阿秒（10^-18 秒）时间尺度上闪烁的激光。
为了理解它的特殊之处，我们首先需要了解什么是阿秒。
阿秒是时间的一个非常小的单位，它是一秒钟的一百亿亿分之一。如果将一秒钟比作一座高山，那么阿秒就像是山脚下的一粒沙。在这么短的时间里，即便是光，也差不多只能穿越一个原子大小的距离。
通过阿秒激光，科学家们可以像看电影的慢动作回放一样，观察电子在原子内部的运动，探究它们之间的交互作用。
阿秒激光是科学家们经过多年的研究和努力，利用非线性光学原理创造出的超快激光。它的出现，让我们有了观察和研究原子、分子甚至是电子动态的新窗口。
A-level物理都学习什么？
03
A-level物理都学习哪些知识点呢？以CAIE考试局为例：
AS物理学生学习以下主题:
1 物理量和单位
2 运动学
3 动力学
4 力、密度和压力
5 做工、能量和动力
6 固体变形
7 波
8 叠加
9 电
10 直流电
11 粒子物理
实验
A-Level物理学生学习AS - Level主题和以下主题:
12 圆周运动
13 引力场
14 温度
15 理想气体
16 热力学
17 振荡
18 电场
19 电容
20 磁场
21 交流电
22 量子物理
23 核物理学
24 医学物理学
25 天文学和宇宙学
实验
整个考试分成5张卷，考生在完成AS阶段的学习之后参加Paper1-3的考试，可以拿到AS段的成绩:继续A2阶段的学习并完成Paper4-5卷的考试之后才能拿到最终的总成绩
报考或者补考时，不允许只考一个Paper, 必须报考AS阶段所有3个Paper或者A2阶段所有Paper。而且，只有在拿到AS成绩之后才允许报考A2段的考试.
其中，AS和A2考试的成绩占比均为50%，每人Paper的占比见下表：
考生参加完考试之后，大概2-3个月的时间会收到剑桥官方的评分。考生的分数由两部分组成:考生所报考的每个component的卷面分数(对应raw mark，分成A-E五个级别和组合后的总分数(对应的Qualification的分数，分成A*-E六个级别)。每个季度考试的试题难度有差别，raw mark分数线也不一样。
就计算题来说，A-level物理的难度是要低于国内物理的，并且计算题的题量也很少，但是对于知识点的理解和掌握，Alevel物理要求会更高，同时要求能够运用知识点解释一些现象，比如光纤的工作原理，杨氏双缝实验说明了什么等等。
英国物理学研究享有一流声誉，8.4人竞争一份G5物理专业offer，如何突出重围？
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