兴趣产生动力 优势铸造能力创新成就潜力——应用物理学专业

供稿|胡淑贤

应用物理学专业是什么？

应用物理学专业属于理学类，授予理学学士学位。应用物理学专业是以物理学的基本规律和现象为基础，以应用为目的的一门学科[1]。它是连接物理科学和工程技术之间的媒介和桥梁。应用物理学的基本任务是研究如何把物理学的基本理论和方法应用于实际，从而不断向技术科学领域输送新的方法、新的技术、新的工艺、新的材料、新的器件等。它是当今多种技术学科的支柱，是高新技术发展的基础。其目的是便于将物理学研究的成果尽快转化为现实的生产力，并反过来推动物理学的进步。它属于比较年轻的专业，特别是近些年的发展十分迅速[2-3]。诺贝尔物理奖得主杨振宁教授认为，当前和以后的几十年内物理学的重心在于应用物理学[4]。在信息技术方面：从欧洲核子中心诞生的互联网技术使得人类的生活更加便捷；基于光的全反射原理而发明的光纤电缆彻底改变了人类通讯的模式，是目前的信息高速公路的基础，使“用一条电话线传送一套电影”的幻想成为现实；基于无线电技术的5G网络，利用超高频段和极高频段的无线电波能传递更大量信息比如音视频、高清图片等，将推动全产业链的智能化发展[5]；在能源动力方面：利用核材料裂变释放的能量核能被称为人类最具希望的未来能源之一[6]；在生物医药方面，核磁共振成像技术利用核磁共振原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像[7]；在航空航天方面，关乎国家安全的北斗导航系统建设以及航空航天事业的大力发展和飞行器的制造是物理学中电磁学、力学、光学等各个基础知识的综合运用和技术实现(图1)[8]。

图1 应用物理学前沿应用领域(图片来源：网络)

应用物理学专业学什么？

应用物理学和物理学培养目标侧重不同，物理学更偏重于物理学的基础理论框架的学习与研究，而应用物理学则相对侧重物理原理的应用。应用物理学在物理学的基本定律和实验方法的基础上，融合了物理学新领域的应用[9]。科技作为第一生产力，科技竞争在当今世界越来越激烈，因此，更加迫切需要将理论研究的成果更快、更直接地转化为现实生产力。比如麦克斯韦的电磁理论是近代电子技术、通信技术和计算机科学技术等基础，为行业的发展提供强大的支持。为了满足科技发展的需要，亟需培养一大批能够将理论应用到实际中的专业人才，因此，国内高校纷纷开设自己的应用物理学专业。就其专业特点来说，本专业除了学生具有扎实的物理学基础和相关应用领域的专门知识之外，还需要培养学生具有较强实践能力和创新意识，使其成为应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事科学研究、教学、新技术的开发与应用以及管理工作的高级专门人才。基于以上特点，应用物理学专业的课程设置兼顾了物理学基础和应用技术理论。既有普通物理学及实验(热学、电磁学、光学、力学、原子物理)，近代物理学(理论力学、电动力学、热力学与统计物理、量子力学和固体物理)和数学课(高数、线代、复变函数、数学物理方法)等基础理论，以及按照我校特色设置的专业课程：如半导体物理与器件方向的材料物理、半导体物理、半导体器件与工艺等；光电子信息技术方向的激光原理、光电子学、传感器技术等；和计算物理方向的计算方法、数学建模、计算物理学等[10-11]。

应用物理学专业就业方向

国家任何时候都需要具备扎实的理论知识以及应用能力的人才，应用物理专业培养了学生专业的素养，使他们具有持久的专业发展后劲和较强的开拓能力，因而深受社会各界的欢迎[12]。应用物理学专业的毕业生就业方向分布十分广泛，涵盖了整个物理和工程领域，并与其他学科相互渗透，融物理理论和实践于一体，包括但不限于(图2)：从事核技术和高能物理等科研领域中物理前沿问题的研究和应用；在国防科技、人工智能、量子通讯、信息技术等高新技术领域的开发工作；在半导体材料、储能材料、集成电路和光伏材料等新物理特性材料领域的开发；在智能机器人、量子陀螺仪、生物传感器等新仪器领域的研制；成为电子通信行业(如数电、模电)、电子技术/计算机软件工程、应用光学、电气工程(如微电子)等工程技术领域的专业工程师；成为应用物理学相关教育的大学、中学教师；等等。

图2 应用物理学前景(图片来源：网络)