物理专业简介
伽利略创立了近代物理的实验方法论,为后世物理学家开创了道路。从此物理学开始了蓬勃的发展,近代和现代的技术发明和人类进步,大多最初源自物理学上的发现。没有物理学就没有计算机、相机、汽车等等现代生活中必不可少的工具。现代的技术发明,往往是在物理实验室研究到一定程度之后,进入工业界的研究室,再推广到市场。
物理学的研究提供了许多有用的工具来为其他学科服务。生物物理(biophysics)就是利用物理的工具来研究生物过程,比如用光学扭矩(optical tweezers)来研究DNA的分解和力矩。
光学也是物理学中的一个重要分支,特别是在量子光学(quantumoptics)的概念被提出后,这一领域得到了极大的发展。光有着波粒二像性,是一种量子波。一般认为光线是直的,乃是忽略了波的性质,因而光显得由粒子组成。在一定条件下,光的量子性会在物理系统中起到主要作用,不能被近似忽略掉。因而我们必须研究量子光学来描述这些体系。光学跟工业界有着非常的密切联系,很多成果走出实验室就上流水线了。
物理是人类认识自然中走得最前的一个学科,它的分支、研究范围和方法都是一直变化,随时都可能出现或大或小的新前沿和交叉学科。进行物理的研究生学习,最重要的是习得物理的研究方法。许多其他的科学界、工业界、金融界的问题,都可以用物理的方法去研究。
物理学作为一门理科类的基础专业,每一年都有很多申请者申请该专业。与一些理科专业相比,总的说物理专业还是比较容易拿到奖学金的。当然,无论申请哪个专业,同样需要申请者具备较强的专业背景。要想成功地申请到物理专业的奖学金,需要申请者在具备良好的硬件条件之外,还要具有和申请方向相关的研究经历,如果有论文的发表是最好的,因为这些能够很好的证明申请者的研究能力。从录取结果来看,物理专业每一年的Offer都是非常多的。然而,即使在物理专业Offer增加的情况下,一些主要的交叉学科的Offer数量并没有十分明显的改变,这从某一方面可以说明交叉学科的竞争还是非常激烈的。在物理申请的专业方向中,凝聚态物理,高能物理和光学物理是主要的申请方向,也是比较容易获得奖学金的专业方向,尤其是凝聚态物理。在申请过程中,申请策略也是十分重要的。凝聚态的申请十分热门,但是对于某些申请者来说并不一定只是将申请方向局限在凝聚态物理上,如果具有合适专业背景的物理专业学生申请ME(机械工程),MSE(材料科学与工程)也有可能会拿到意想不到的OFFER,这些学科都看中物理背景。虽然EE也是一个选择,但是EE本身竞争也很激烈。
聚态物理可以说是物理学中门类繁多,内容丰富,发展迅速,应用广泛的一个分支方向,现已成为当今物理学中异常活跃的研究领域。凝聚态物理的研究方向包含了半导体,磁学,超导体以及一些材料方面的研究方向,所以很多对相关研究方向感兴趣的学生都会申请凝聚态物理。从申请数量上来看,可以说凝聚态物理是物理学中最热门的。而且,从申请奖学金的角度来看,这个分支也是比较容易拿到奖学金的,只要是背景比较匹配,条件较好的申请者还是比较容易获得奖学金的。有的学校会将凝聚态物理分为理论凝聚态和实验凝聚态,相对理论凝聚态而言,实验凝聚态的申请者会相对较多。
在很多美国院校的专业设置中光学物理都和原子,分子设在一起,其包括量子光学,非线型光学,高分辨率光谱学等方向。这个方向也是中国物理申请者主要申请的一个方向之一,但是相对于凝聚态物理的申请,这个方向的申请人数没有凝聚态物理的多,而从奖学金的发放上也是略弱于凝聚态物理。对于申请这个方向的申请者,EE也是一个可供选择的方向。
生物物理学是由物理学与生物学相互结合而产生的新兴边缘交叉学科,是当代自然科学发展最迅速的方向之一。生物物理学主要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和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。生物物理学研究的内容十分广泛,涉及的问题则几乎包括生物学的所有基本问题。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。这个方向是近两年新兴的交叉学科,申请者不仅来自物理专业的学生,还有生物专业的学生,因此竞争是非常激烈的,每年的Offer都相对比较少。
这几个方向在物理学中属于较为成熟的方向,虽然这个方向获取奖学金的机会也是较多的,但是从申请数据上来看,近两年申请这个方向的学生并不是很多。
高能物理学又称粒子物理学或基本粒子物理学,它是物理学的一个基础分支学科,也是当代物理学发展的前沿之一。粒子物理学是以实验为基础,而又基于实验和理论密切结合发展的。
计算物理是计算机科学、计算数学与物理之间的新兴边缘学科,是公认的与理论物理、实验物理并列的物理学第三大支柱。要想成功申请该方向,需要申请者具备良好的物理,数学和计算机背景。
应用物理专业也是很多物理专业的学生选择的方向,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。所以,在物理专业下设有应用物理的学校并不是很多,不过这个研究方向单从录取难度上是相对容易的。从物理专业的发展来看,形式还是十分乐观的。毕竟物理学是一门基础学科,它的地位还是十分重要的。而很多美国大学的研究生院对于物理专业人才还是较为短缺的,相对比较容易获得奖学金。对于学习理论物理的优秀学生,如果数理基础十分好,还可以选修些金融方面的相关课程,毕业后可以去金融机构做数量分析,也是多一种选择。对于学习实验物理的优秀学生,完成学业后,可以继续从事相关领域的科研工作,努力成为一名优秀的专业人才。如果从专业方向上来说,凝聚态物理,高能物理和光学物理仍然会占据物理专业的主要申请地位。其实,并不是说哪个方向容易申请,容易拿到奖学金就单纯的申请哪个方向,最主要的还是要看自己的背景与哪个方向是最匹配的。申请的难易程度还是和专业背景相关性有着紧密的联系,即使申请难度较大的方向,如果背景十分匹配,也是有很大希望的,换句话说,如果背景相差较大,即使选择了一个较为容易申请的方向,结果也不一定很有把握。还有就是强烈建议申请物理专业的学生要参加SUB考试,虽然多了一项考试,但是如果能取得一个较为理想的SUB成绩,会对申请起到很大的帮助。尤其是对于拿奖学金,优秀的SUB成绩更加重要。而且,从选校角度上也可以看出物理SUB的重要性,举个例子,前100的美国大学中,大部分的学校都要求申请者提供SUB成绩,即使不是要求,也是强烈建议申请者具有一个SUB成绩。所以,为了更有把握地拿到理想的结果,建议申请者能够参加SUB考试,也希望所有申请者都能拿到理想的结果。物理属于基础专业,往往需要大量的政府的政策性投入,难以实现产业化。因此,总体而言,无论是在美国还是在中国,物理专业的毕业生在工业界的就业都不算理想。不过由于很多物理毕业生都拥有博士学位,因此很多情况下美国的博士毕业以后留在学校里面做博士后的机会很大,或者到相应的研究机构做研究,或者是回国内大学做教授,又或者去中科院之类的研究机构做研究。在美国,物理工作者由于大部分拥有博士学位,平均年薪在10万美元以上。从物理专业的发展来看,形式还是十分乐观的。毕竟物理学是一门基础学科,它的地位还是十分重要的。而很多美国大学的研究生院对于物理专业人才还是较为短缺的,相对比较容易获得奖学金。对于学习理论物理的优秀学生,如果数理基础十分好,还可以选修些金融方面的相关课程,毕业后可以去金融机构做数量分析,也是多一种选择。对于学习实验物理的优秀学生,完成学业后,可以继续从事相关领域的科研工作,努力成为一名优秀的专业人才。天文物理,等离子体物理,高能(粒子)物理,量子物理这几个方向的物理工作者由于本身研究内容非常先进或理论,有些研究目前只是为了满足人类的好奇心而从事的研究,离应用还很长的距离。因此学习这些方向的学生毕业以后绝大多数是留在学校和在相应的研究机构从事研究工作。值得一提的是,由于最近位于日内瓦的大型电子对撞机开始运作,相信接下来的十多年,高能(粒子)物理的研究依然比较活跃。对于这几个方向而言,继续从事研究工作是最好的选择。原子核物理的工作者也是从事教育和研究工作居多,不过这里把他们和以上的几个方向区别开来是因为原子核物理的研究偏重于如何应用核技术。现在核技术已经在越来越多的领域得到了应用。最重要的是国防事业,核能源的开发,另外同位素药剂应用于某些疾病的诊断或治疗;同位素仪表在各工业部门用作生产自动线监测或质量控制装置。加速器及同位素辐射源已应用于工业的辐照加工、食品的保藏和医药的消毒、辐照育种、辐照探伤以及放射医疗等方面。为了研究辐射与物质的相互作用以及辐照技术,已经建立了辐射物理、辐射化学等边缘学科以及辐照工艺等技术部门,但是核物理专家是研究出这些仪器,使用这些仪器并不需要核物理学家。因此对于核物理而言,继续从事研究工作依然最合适,不过从事核电站的工程师也是越来越多人的选择。凝聚态由于其研究的范围太广,就业情况也要分开看是研究的具体内容是什么。做半导体,超导体,纳米材料的由于和EE,材料比较相关,可以在IT、电子行业做新材料研发,测试工程师。不过现在的物理系比较偏重理论研究,因此事实上大部分人还是继续做研究工作。凝聚态毕业生找工作时,去一些典型的工业重地为佳:例如加州,德州,宾州等。例如美国国家半导体公司就设立在加州,德州石油工业发达,美孚等石油公司的总部都在德州,滨州煤炭,钢铁工业发达,匹兹堡是美国最大的钢铁中心。凝聚态的同学想要在工业界找到工作的话,务必提前准备,补充所缺的知识如计算机编程,统计等,才能在工业界顺利找到工作。因此,凝聚态的就业面比起以上提到的各个方向都宽了不少。光学作为21世纪物理的一个最热门方向。它是物理学中最接近应用的一个方向,和EE(电子电器工程)结合得也最紧密。特别是如果出身于三大光学中心(University of Rochester,University of Central Florida,University of Arizona)的光学院的话,由于它们得到工业界的广泛认可,联系又紧密,就业不成问题。此外光学研究者可以在光纤通讯,光学(光电子)器件公司,太阳能产业,激光,液晶材料等领域工作。在美国利用最多的五个州是加州,佛罗里达州,新泽西州,科罗拉多州,亚利桑那州。跟EE结合比较多的是关于光电子,光通讯方面的了。这方面的就业就更广了,一般的网络公司,我们熟悉的中国移动,中国电信,联通,铁通等等,以及仪器设备商,例如华为,中兴,TP—Link等等。至于光子晶体,由于其特殊的结构和对于光的特殊性质,对于发明新的光学仪器有很大的帮助,例如太阳能电池就可以通过光子晶体而提高太阳能的利用效率,又例如可以利用光子晶体制造新的光开关,光放大器,光聚焦器等等。光子晶体极有可能取代传统的光学产品,对经济社会发展起到不可估量的作用。就业方面以光学仪器公司,太阳能相关的产业居多。 在美国,光学毕业生在工业界工作已经是很平常的事,并且薪水是众多方向中最高的,最适合想往工业界发展的物理申请者。
斯坦福大学物理相关学科下分为两个系:应用物理系Departmentof Applied Physics和物理系Departmentof Physics,隶属于自然科学学院。此外斯坦福大学还有一个直属于美国能源部的斯坦福直线加速器中心Stanford Linear Accelerator Center,能够为学生提供internships和fellowships
斯坦福大学应用物理系Department ofApplied Physics院系介绍:这个部门强调基础研究方面的潜在技术的重要性和科学的一个物理的观点是非常有效的。该机构也有一个传统的新工具的发明和新设备的科学技术。目前研究活动包括物理、加速器原子和分子物理学、生物物理学、凝聚态和材料的物理、奈米科技和技术、光子、量子信息、同步辐射和快速的科学。·加速器物理AcceleratorPhysics
·天体物理学Astrophysics
·原子和分子物理学Atomic andMolecular Physics
·生物物理Biophysics
·材料和凝聚态物理Condensed Matterand Materials Physics
·奈米科技和纳米技术Nanoscience andNanotechnology
·崔Photonics
·量子信息科学QuantumInformation Science
·同步辐射SynchrotronRadiation
·科学的快速Ultrafast Science
·其他研究的机会Other ResearchOpportunities
【研究生入学基本条件】
申请截止日期:1月第一周,具体的日期每年会有些变化,只招收秋季,1月到3月为评估时期,录取通知从3月15号开始连续发放
录取要求:科学类学术成绩以及研究经验、推荐信、TOEFL、GRE ,PHD申请者需要提供物理学专业Subject GRE。(No ninumum scores of TOEFL & GRE is stated)
录取率:每年收到大约200多份申请材料,录取人数约为30人左右,多数为PHD,少数为MS斯坦福大学物理系Departmentof Physics ·研究方向(根据教授的研究兴趣来列举):
·生物物理Biophysics
·宇宙学 Cosmology
·物理实验加速器 ExperimentalAtomic Physics
·实验原子物理学ExperimentalCondensed Matter
·实验浓缩物质ExperimentalAccelerator Physics
·引力物理学实验ExperimentalGravitational Physics
·实验核子物理学ExperimentalNuclear Physics
·实验的粒子天文学ExperimentalParticle Astrophysics
·实验物理学ExperimentalParticle Physics
·激光物理学Laser Physics
·介观物理Mesoscopic Physics
·显微镜和成像Microscopy andImaging
·天体物理学ObservationalAstrophysics
·光学材料Optical Materials
·高分子物理Polymer Physics
·量子电子学QuantumElectronics
·超导Superconductivity
·理论天文TheoreticalAstrophysics
·理论凝聚态TheoreticalCondensed Matter
·引力物理学理论TheoreticalGravitational Physics
·理论物理学TheoreticalParticle Physics录取要求:科学类学术成绩以及研究经验、推荐信、TOEFL、GRE ,PDH申请者需要提供物理学专业Subject GRE。(No ninumum scores of TOEFL & GRE is stated)
录取率:每年收到大约400多申请材料,录取人数约为60人左右,多数为PHD, The Departmentdoes not offer a separate program for the M.S. degree, but this degree may beawarded for a portion of the Ph.D. degree work with approval from theDepartment
实习机会:SLAC offersinternship and fellowship opportunities that connect the worlds of research andeducation, linking academic learning to the world beyond the classroom。
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