生活中的諾貝爾獎【電子用品篇】

提到諾貝爾獎,就想到一系列複雜又艱深的研究嗎?其實諾貝爾獎從上個世紀的 1901 年開始頒發,有許多成果已經進到我們的國中國小課本,甚至原本就存在於我們的生活中,與現代的科技、醫療息息相關。

來和我們一起瞧瞧,你的身邊藏有多少個諾貝爾獎吧!

在屋頂也能發電:太陽光電

1921 年,諾貝爾物理學獎頒給了 阿爾伯特·愛因斯坦 (Albert Einstein ),理由是:「表彰他對理論物理學的成就,特別是光電效應 (photoelectric effect) 定律的發現」。
1923 年的諾貝爾物理學獎頒給了羅伯特·密立根 (Robert Andrews Millikan),他的研究精確的測定了基本電荷值,並且在 1916 年驗證了愛因斯坦光電效應公式是正確的。

早在 1839 年就有人觀察到,照射在金屬上的光線會造成電子飛離的現象,這個現象牽涉到了:「光到底是什麼?」這個古典物理很棘手的難題。一直到 1905年愛因斯坦才使用普朗克 (Max Karl Ernst Ludwig Planck) 的光粒子假設解釋了光電效應。

光電效應的應用,除了出現在我們現在熟悉的太陽能板,還包括各種偵測器:讓便利商店大門打開的電眼、相機裡偵測光線強弱的感光器、影印機裡探測黑白深度的感測器等,幾乎所有控制感測光線的電子裝置裡都有它的應用。

傳統螢幕裡的「陰極射線」

1905 年的諾貝爾物理學獎頒給了菲利普.萊納(Philipp von Lenard)表彰「關於陰極射線的研究」。

在液晶螢幕普及之前,曾經有一度家家戶戶的電視都是有「屁股」的,厚重沉穩的 「傳統螢幕」曾經是電視的常態。萊納改造了真空管,對陰極射線的性質做了很多研究。而傳統螢幕正是利用陰極射線管射出的電子束射擊螢幕表面的螢光粉,才讓我們能夠在螢幕上看到彩色的世界。

但萊納的貢獻並不止於此,關於陰極射線的研究也推動了後來的現代物理發展,例如發現 X光的倫琴、以及後續貝克和居禮夫婦有關輻射的研究。

照亮未來的藍光LED

2014 年的諾貝爾物理學獎,頒給了赤崎勇、天野浩、中村修二的藍光 LED 發明。

今日我們習以為常提供照明的 LED 燈,具有體積小、環保、省電的特性。LED發光二極體其實早在 1961 年就已經出現了,但早期僅能放出遠紅光、紅光,僅被用作交通指示燈或紅色的看板顯示,適用範圍不大。直到 1993年藍光 LED的發明,可以搭配黃色螢光粉生成白光,我們終於可以拿 LED作為一般照明的光源。

從近視手術到光碟片:雷射

2018年的物理學獎頒給了「在雷射物理領域具有突破性發明」的阿瑟·阿什金 (Arthur Ashkin)、熱拉爾·穆魯 (Gérard Mourou)、與唐娜·斯特里克蘭 (Donna Strickland)。

雷射的全名叫:「受激輻射造成的光增強(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, 簡稱 LASER)」,它的應用在我們現今的生活中比比皆是,無論是超商條碼、光碟撥放器、雷射印表機、雷射筆等,甚至於醫療上皮膚美容、眼睛手術等。

2018 年的諾貝爾獎頒給了雷射較為後期才完成的應用:光鉗 (Optical Tweezers) :一種通過高度聚焦的雷射光束可以移動極微小物體的裝置;以及光纖雷射啁啾放大系統 (Chirped Pulse Amplification, CPA) :增強了雷射脈衝,使雷射可以應用的範圍更加廣泛。

延伸閱讀:史上第一道雷射光:梅曼誕辰 │ 科學史上的今天:07/11

說不完道不盡聽不懂的量子物理黑科技

1909 年諾貝爾物理學獎頒給古列爾莫·馬可尼 (Guglielmo Marconi) 與卡爾·費迪南德·布勞恩 (Karl Ferdinand Braun) 表彰「他們對無線電報的發展的貢獻」
1918 年 諾貝爾物理學獎頒給了馬克斯·普朗克 (Max Karl Ernst Ludwig Planck) 表彰他開啟了量子力學。
2019年,諾貝爾物理學獎頒給了「開發出鋰離子電池」的約翰·B·古迪納夫(John Bannister Goodenough)、斯坦利·惠廷厄姆(Michael Stanley Whittingham)與吉野彰。

我們身邊現在最離不開的「黑科技」,莫過於智慧型手機了。小到可以塞進口袋的手機,能夠一次滿足上網、繳費、拍照、作筆記等種種需求。而其中的各種電子零件更是牽涉到了各式各樣的重要物理研究。從與收訊相關的無線電天線、到各種由半導體、電晶體組成的電子零件包括相機鏡頭、處理器等,都要感謝近代物理的進展。而手機與各種方便攜帶的電子用品可以讓我們帶著趴趴走,怎樣都不可能忘掉鋰電池的發明。

下次覺得諾貝爾獎遙不可及之前,請先別忘了看看自己的手機吧!「生活中的諾貝爾獎」其實很多,從【診療間篇】到【電子用品篇】受限的篇幅裡一定還有有漏網之魚,也歡迎跟我們分享你覺得生活中應該要認識的諾貝爾獎相關研究喔!

參考資料

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