美国留学物理专业方向分析

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see2612 | reply0 | 2021-11-25 09:47:16 | 显示全部楼层 |Reading mode
物理专业方向分析
物理系下面通常设有以下专业分支:


  • 天体物理学/天文学和宇宙学
天体物理/天文学:天体物理学就是运用物理、数学、化学等方面的理论和方法研究宇宙中天体的起源、演化和死亡。主要包括天体的形态,内部结构,物理状态,化学成分,相互关系等。一般可以分为两个方面: 实测天体物理:天体的观测方法和观测手段,观测结果的处理和分析等; 理论天体物理:对观测结果进行物理解释,研究天体目标的物理、化学和运动特性。天体物理学,用物理学的知识和手段来理解我们利用天文观测设备以及探测器所获得的天体的各种信息,是天文学和物理学的交叉学科。
宇宙学:将宇宙作为一个整体来进行研究的科学分支统称为宇宙学。对于宇宙学家来说,有关宇宙的构造和历史方面的问题其实就是有关万有引力作用的问题。由于万有引力能相隔很远发生作用,所以它是对宇宙整体性质影响最大的力。物理宇宙学是物理学和天体物理学的分支,专门研究宇宙的物理起源及其演化。这学科亦会从最大的尺度去研究宇宙的本质。
分析:在美国院校中有些学校在物理的专业分支中只有天体物理(Astrophysics)这个方向,有的学校会将天体物理(Astrophysics)和宇宙学(Cosmology)共同作为一个分支方向。这个分支方向是一个较为冷门的方向,在中国本科院校中只有北大,中科大,南大等少数学校设有这个方向,这个方向也属于竞争最不激烈的申请方向之一,不过人数还是比较多的。每年北大,中科大,南大都有很多学生成功的获得这个方向的Offer.
独立设有天体物理(Astrophysics)的学校:
University of California--Berkeley
学校主页:  http://berkeley.edu/
院系主页:  http://physics.berkeley.edu/
研究方向:  http://physics.berkeley.edu/index.php?option=com_content&task=view&id=75&Itemid=64
http://physics.berkeley.edu/index.php?option=com_content&task=view&id=77&Itemid=59
Astrophysics详细介绍
Faculty Page: http://physics.berkeley.edu/index.php?option=com_dept_management&Itemid=312

设有天体物理(Astrophysics)和宇宙学(Cosmology)的学校:
University of Pennsylvania
学校主页:  http://www.upenn.edu/
院系主页:  http://www.physics.upenn.edu/
研究方向:  http://www.physics.upenn.edu/research/
http://www.physics.upenn.edu/research/astrophys_cosmo.html
Astrophysics and Cosmology详细介绍
Faculty Page: http://www.physics.upenn.edu/people/faculty.html

  • 生物物理学
生物物理学是20世纪中叶以后逐渐形成,由物理学与生物学相互结合而产生的新兴边缘交叉学科,生物物理学是运用物理学的理论、技术和方法,研究生命物质的物理性质、生命过程的物理和物理化学规律,以及物理因素对生物系统作用机制的科学。它的研究范围有时会与生理学、生物化学或细胞生物学重叠。一般分为量子生物物理、分子生物物理、细胞生物物理和复杂体系的生物物理等几部分;涉及的问题则几乎包括生物学的所有基本问题。物理学和生物学在两方面有联系:一方面,生物为物理提供了具有物理性质的生物系统,另一方面,物理为生物提供了解决问题的工具。
生物物理学通常包括:结构生物学,光谱、成像,生物物理技术,生物能学,膜生物物理学,细胞生物物理学,细胞信号传导和受体,电生理学,神经生物物理学,生物力学和生物流变学,理论生物物理学,生物信息学,系统生物学,学习和认知等等。
分析:这是一个较为典型的交叉学科,近年来生物物理学的发展趋势着重在与更广泛的学科领域交叉,如数学、信息学等。本学科的研究方向主要为:神经生物物理,脑功能成像及其应用,神经信息学与生物信息论,理论生物物理,计算神经科学。申请者中既有生物背景的申请者,同时还有很多来自生物学领域的申请者,竞争很激烈,但是每年Offer的数量并不是很多。
设有天体物理生物物理学(Biophysics)的学校:
现在设有生物物理学(Biophysics)这个方向的学校很多,还是以宾大为例。
University of Pennsylvania
学校主页:  http://www.upenn.edu/
院系主页:  http://www.physics.upenn.edu/
研究方向:  http://www.physics.upenn.edu/research/
http://www.physics.upenn.edu/research/biophysics.html
Biophysics详细介绍
Faculty Page: http://www.physics.upenn.edu/people/faculty.html

3.凝聚态物理
凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。它是以固体物理学为主干,进一步拓宽研究对象,深化研究层次形成的学科。其研究对象除了晶体、非晶体与准晶体等固体物质外,还包括稠密气体、液体以及介于液体与固体之间的各种凝聚态物质,内容十分广泛。其研究层次,从宏观、介观到微观,进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现象;物质维数,从三维到低维和分数维;结构从周期到非周期和准周期,完整到不完整和近完整;外界环境从常规条件到极端条件和多种极端条件交叉作用,等等,形成了比固体物理学更深刻更普遍的理论体系。经过半个世纪的发展,凝聚态物理学已成为物理学中最重要、最丰富和最活跃的分支学科,在诸如半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中起关键性作用,为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。前沿研究热点层出不穷,新兴交叉分支学科不断出现,是凝聚态物理学科的一个重要特点;与生产实践密切联系是它的另一重要特点,许多研究课题经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质,研究成果可望迅速转化为生产力。
分析:这个专业的设置非常普遍,几乎所有大学的物理系都有这个方向。北京大学和南京大学在这个领域非常强。这个专业方向是中国学生主要申请的专业方向之一,比较容易获得奖学金,每年这个方向的Offer都很多。对于美国院校的专业设置,有的学校就是凝聚态物理,不单独分出理论凝聚态和实验凝聚态,有的学校会将理论凝聚态和实验凝聚态设为两个分支方向。
设有凝聚态物理(Experimental Condensed Matter Physics)的学校:
这里以University of Chicago为例,该校是将理论凝聚态和实验凝聚态作为两个方向。
University of Chicago
学校主页:  http://www.uchicago.edu/
院系主页:  http://physics.uchicago.edu/
研究方向:  http://physics.uchicago.edu/research/index.html
Theoretical Condensed Matter Physics: http://physics.uchicago.edu/research/areas/condensed_t.html
Experimental Condensed Matter Physics: http://physics.uchicago.edu/research/areas/condensed_x.html
Faculty Page: http://physics.uchicago.edu/faculty/index.html

4.高能物理/粒子物理
粒子物理学是研究组成物质和射线的基本粒子以及它们之间的相互作用的物理学的一个分支。由于许多基本粒子在大自然在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,因此粒子物理学有时也被称为高能物理学。
分析:这个分支方向的设置也是比较普遍的,如同凝聚态物理的设置相似,有的学校会将该方向分为理论和实验两个独立的方向。
还是以University of Chicago为例。
University of Chicago
学校主页:  http://www.uchicago.edu/
院系主页:  http://physics.uchicago.edu/
研究方向:  http://physics.uchicago.edu/research/index.html
Theoretical Particle Physics: http://physics.uchicago.edu/research/areas/particle_t.html
Experimental Particle Physics: http://physics.uchicago.edu/research/areas/particle_x.html
Faculty Page: http://physics.uchicago.edu/faculty/index.html
5.原子,分子和光学物理
原子物理学,着重从物理实验规律出发,引进近代物理关于微观世界的重要概念和原理,探讨原子、原子核及基本粒子的结构和运动规律,解释它们的宏观性质,以及在现代科学技术上的重大应用。
分子物理学是研究分子的结构,分子的物理性质,分子间的相互作用;并以此为基础研究气体、液体、固体的物理性质,特别是与热现象有关的物理性质的一个物理学分支。分子物理学与物理学的其他分支如原子物理学、凝聚态物理学、物理力学,以及物理化学、化学动力学、量子化学等都有密切的联系。
物理光学研究的是光的基本属性、传播规律和光与其他物质之间的相互作用。物理光学包含有波动光学和量子光学两部分内容,前者研究光的波动性,后者研究光的量子性。
分析:这个方向也是中国物理申请者主要申请的一个方向之一。
以Columbia University为例。
Columbia University
学校主页:  http://www.columbia.edu/
院系主页:  http://www.columbia.edu/cu/physics/
研究方向:  http://www.columbia.edu/cu/physics/research/main/intro/index.html
http://www.columbia.edu/cu/physics/research/main/AtomicMolecularOpticalPhysics/index.html
Atomic, Molecular & Optical Physics详细介绍。
Faculty Page: http://www.columbia.edu/cu/physics/lists/faculty-alpha.html

6.数学物理学
数学物理是数学和物理学的交叉领域,指应用特定的数学方法来来研究的物理学的某些部分。对应的数学方法也叫数学物理方法。数学和物理学的发展历史上一直密不可分。许多数学理论是在物理问题的基础上发展起来的;很多数学方法和工具通常也只在物理学中找到实际应用。

7.理论物理
理论物理学通过为现实世界建立数学模型来试图理解所有物理现象的运行机制。通过“物理理论”来条理化、解释、预言物理现象。但是对于不同的学校,有时候具体的研究分支也是有所区别的。因此,具体的研究方向以及内容还是参考学校的网页信息。
Columbia University
学校主页:  http://www.columbia.edu/
院系主页:  http://www.columbia.edu/cu/physics/
研究方向:  http://www.columbia.edu/cu/physics/research/main/intro/index.html
http://www.columbia.edu/cu/physics/research/main/theoreticalphysics/index.html
Theoretical Physics详细介绍。
Faculty Page: http://www.columbia.edu/cu/physics/lists/faculty-alpha.html

8. 应用物理
应用物理专业突出了物理学在光通信与光信息科学、物理电子学与光电子领域内的应用,以纳米材料和器件、光电子器件,微电子,物理电子学以及电子技术为主。
分析:目前,这个方向在很多大学被合并到EE中去了,有的独自成为一个系,还有的应用物理专业被并入工程和应用科学学院。这个研究方向对于开发新一代的微电子材料和器件以及量子器件都起着非常重要的作用。
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