Faits et feuilles de travail sur Charles Townes

Charles Townes était un physicien américain qui a travaillé sur le développement de la spectroscopie à haute résolution des gaz dans le spectre électromagnétique dans la région des micro-ondes. Il a travaillé sur la théorie et l'application du maser et d'autres appareils électroniques quantiques qui associent des dispositifs maser et laser. Townes a également remporté le prix Nobel de physique en 1964 pour son développement d'un maser.

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Faits et informations clés

BIOGRAPHIE

• Charles Hard Townes est né à Greenville, Caroline du Sud le 28 juillet 1915. Henry Townes, son père, était avocat et rédacteur en chef de journal. Sa mère, Ellen Hard était diplômée de l'université. Il vivait sur une ferme de 20 acres avec ses deux frères et trois sœurs.
• Dès son plus jeune âge, Townes montrait déjà un grand intérêt pour les sciences biologiques et naturelles. Il était considéré comme un érudit doué et a été accéléré jusqu'à la huitième année.
• À l'âge de 26 ans, Townes a fréquenté l'Université Furman dans sa ville natale et s'est intéressé à l'étude de la physique. Il a obtenu deux baccalauréats – un baccalauréat ès sciences en physique et un baccalauréat ès arts en langues modernes.
• Townes a fréquenté l'Université Duke pour sa maîtrise en physique en 1937. Townes a écrit sur les générateurs van der Graaf pour sa thèse de maîtrise et a continué à étudier le français, l'italien et le russe.
• Au California Institute of Technology, Townes a terminé ses études où il a développé des recherches sur le spin du noyau de carbone-13 et a obtenu un doctorat en physique en 1939.

PREMIÈRES RECHERCHES ET RÉALISATIONS

• Townes passa ses huit années suivantes aux laboratoires Bell Telephone et travailla comme chercheur. Townes a également suivi des cours à la Juilliard School of Music tout en vivant à La ville de New York .
• Pendant La Seconde Guerre mondiale , Townes a développé un travail approfondi sur le bombardement radar et la conception de systèmes. Il a également travaillé à la radio astronomie . Townes a apporté des contributions cruciales au développement de la spectroscopie à haute résolution des gaz dans la région des micro-ondes du spectre électromagnétique après la guerre.
• Townes a également poursuivi son travail lorsqu'il a rejoint la faculté de l'Université Columbia en 1948.

LA PERCÉE DE MASER

• L'arrivée du radar pendant la Seconde Guerre mondiale a été la clé de l'utilisation intensive des appareils électroniques dans la recherche scientifique. Townes s'est concentré sur l'utilisation des micro-ondes (rayonnement à basse fréquence) pour étudier la structure de la matière.
• Afin de mener efficacement ce genre d'enquête, Townes a utilisé des oscillateurs (un appareil qui génère des courants électriques oscillatoires) pour pouvoir produire un rayonnement de très courte longueur d'onde.
• Cependant, à la fin des années 40, il a été prouvé qu'il ne serait jamais possible de construire un oscillateur ordinaire capable de générer des rayonnements d'une longueur d'onde inférieure à un millimètre.
• Townes a utilisé le phénomène d'émission stimulée lors de sa première tentative de production d'un oscillateur qui correspondrait à son objectif. Ledit phénomène est un phénomène par lequel des atomes sous l'influence d'un champ électromagnétique appliqué émettent des photons.
• En 1951, Townes a eu l'idée révolutionnaire de son maître et a indiqué les plans au dos d'une enveloppe.
• Townes a appris que pour pouvoir amplifier un rayonnement de très courte longueur d'onde, une action à l'échelle moléculaire serait nécessaire. Il a formulé une manière qu'un ensemble de molécules serait capable de produire un oscillateur auto-excité qui pourrait amplifier les signaux.
• Certaines molécules doivent être dans leur état actif pour contenir une grande quantité d'énergie. Les ondes électromagnétiques stimulent les molécules pour libérer l'énergie supplémentaire à la même fréquence et à la même phase que l'énergie électromagnétique de stimulation.

LE MASER

• Un maser est défini comme une amplification micro-onde par émission stimulée de rayonnement. Townes a construit le premier en 1954 avec H.J. Zeiger et James P. Gordon à l'Université de Columbia.
• Le maser utilise du gaz ammoniac. Il est collimaté (mis en parallèle) par un petit trou dans le vide qui agit comme un faisceau de molécules. Les molécules sont dans deux états d'énergie et seront réfléchies dans différentes directions en fonction de leur énergie par un champ électromagnétique appliqué.
• Si les molécules ont une énergie plus élevée, elles sont déviées dans une chambre appelée cavité résonante (c'est un type de résonateur qui confine le champ électromagnétique). L'amplification se produit si le nombre de molécules qui sont déviées dans la cavité est suffisamment élevé.
• Townes a identifié les conditions nécessaires au fonctionnement des masers dans différentes régions de longueur d'onde. Cela comprend les parties infrarouges, visibles et ultraviolettes du spectre.
• Le développement du maser de Townes s'est avéré crucial dans la recherche expérimentale moderne. Les amplificateurs Maser utilisent un rapport signal/bruit très élevé. Dans le principe d'incertitude, les amplificateurs maser sont extrêmement proches d'amplifier un seul photon car ils approchent de sa précision maximale.
• Dans les expériences réalisées au niveau quantique, les masers de Townes sont extrêmement utiles. Ils sont également utiles dans les communications radar et micro-ondes longue distance et dans la réception et la détection de signaux plus faibles en radioastronomie.
• Townes a obtenu le prix Nobel de physique en 1964 pour ses travaux cruciaux en électronique quantique qui l'ont amené à développer le maser.

MASERS À LASERS

• En 1957, alors que Townes travaillait sur le maser, lui et Arthur L. Schawlow cherchaient à formuler des moyens de produire des faisceaux de lumière extrêmement concentrés. Pendant ce temps, les lasers étaient possibles à des fins purement scientifiques.
• Les deux physiciens ont obtenu les brevets en 1960 sur la technologie laser (amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement). Cependant, ils n'en ont jamais profité personnellement.

Fiches de travail de Charles Townes

Il s'agit d'un ensemble fantastique qui comprend tout ce que vous devez savoir sur les Charles Townes sur 23 pages détaillées. Ceux-ci sont des feuilles de travail de Charles Townes prêtes à l'emploi qui sont parfaites pour enseigner aux étudiants Charles Townes, un physicien américain qui a travaillé sur le développement de la spectroscopie haute résolution des gaz dans le spectre électromagnétique dans la région des micro-ondes. Il a travaillé sur la théorie et l'application du maser et d'autres appareils électroniques quantiques qui associent des dispositifs maser et laser. Townes a également remporté le prix Nobel de physique en 1964 pour son développement d'un maser.

Liste complète des feuilles de travail incluses

• Faits Charles Townes
• Profilage des villes
• Le remplissage des villes
• Masers Jumbling
• Chronologie de Townes
• Masers et Lasers
• Les questions de Charles
• Analyse de Townes
• Comment est-ce arrivé?
• Villes : Fait ou Bluff
• Citations de Townes

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