PDF《无标题》

1915 年生于美国北卡罗来纳州格林威尔.

16 岁就进大学攻读物理 学和语言学,24 岁那年获得物理学博士学位.汤斯几乎对每样事件都感兴 趣,他是一个达・芬奇式的人物――一位多才多艺的科学家.他除了以物理 学家和教授闻名外,也是一位潜泳运动员、旅行家、兰花栽培家和语言学硕 士,他还是教学唱诗班的歌手,曾当过哥伦比亚大学附近一所教堂的执事. 汤斯一踏上社会,就碰上第二次世界大战.那时,整个国家都忙于为战争服 务.年轻的汤斯一心想从事理论物理学的研究,却找不到相应的工作.最后 他只得进一家电气公司,当一名雷达工程师.雷达工程师的职责范围是研究 雷达整体结构和工艺的设计,而不是搞纯理论的研究.但是,汤斯的才能并 没有因此而被埋没;

战争需要雷达,而制造先进的雷达需要扎实的微波电子 学知识.于是汤斯开始悉心钻研微波电子学.不久他就成了一位精通微波电 子学的专家,发明了第一台微波激光器. 成功是从一次失败的实验开始的. 第一次世界大战时,飞机速度慢,发动机的声音响.防空部队靠耳朵听 飞机响声来判断有无敌机入侵.开始时,请听觉特别灵敏的盲人监听.后来 改用装有大喇叭的听音器来侦察敌机的来去.第二次世界大战期间,飞机的 飞行速度大大提高了,差不多可以达到声音速度的一半.用听声音的方法来 侦察敌机实在太慢,往往听到飞机马达轰鸣声时,敌机就快到头顶上空了. 因此,各国都集中科学家加紧研究制造当时刚诞生的电子防空设备――雷达.雷达的核心部分是微波振荡器,它产生频率极高的电磁波,通过雷达天 线发射出去,射向目标;

目标把射到它表面上的一部分电磁波反射回来,被 雷达接收器接收后,在荧光屏上显示出目标的方位和距离.电磁波的传播速 度为每秒

30 万公里,比当时飞机每小时几百公里的速度不知快多少倍,这就 满足了尽早发现飞机的要求;

另外靠听音确定飞机的方位是很不准确的,只 能知道飞机在某方位几十度的一个大概范围.雷达却能以误差只有几度的精 确度测定飞机的具体位置. 交战国家都想使自己的雷达性能超过对方的雷达,以便能更有效地对付 入侵的飞机,所以千方百计研制新型雷达.改进的途径之一是把雷达的工作 频率不断提高.因为当时已出现了能干扰对方雷达的反雷达设备.比如一群 飞机飞来,其中一架飞机离开机群很远,上面装着能向对方雷达站发射强电 磁波的设备.这种强电磁波信号在对方雷达屏幕上把机群反射的弱电磁波信 号掩盖住了,使雷达变成 盲人 ,机群就能悄悄地溜进对方上空,这是一 种现代电子障眼法.为了对付这种干扰,就要设法让自己的雷达发出的电磁 波频率和对方干扰电磁波频率不一样,而雷达接收器对本身发出的电磁波有 很高的灵敏度,这样,对方的干扰就不起作用了.因此,需要研究具有新的 频率的电磁波. 那时,新设计的雷达,工作频率都做得很高,达到

1 万兆赫兹,波长

3 厘米.理论证明:波长短,发射出去的波束就越细,发现目标确定它的位置 的精度就能提高.再有,工作频率越高,发射天线可以造得越小,战地使用, 把它安装在车辆上,机动性和灵活性提高不少. 为了进一步提高雷达的工作频率, 美国空军要汤斯研究波长为 1.25 厘米 的雷达,开拓雷达技术的新领域,利用这种新雷达制造精确的轰炸瞄准设备. 汤斯预测波长这么短的电磁波要被空气中的水汽吸收掉,不能用于雷达.试 验的结果证明他的预见是对的. 但是,汤斯并没有就此止步,而是转过来研究水汽吸收电波的问题.在 研究中,他发现氨具有吸收电磁波等一系列现象,从而创立了一门全新的物 理学科――微波波谱学,这是一把揭开微观世界秘密的钥匙.不久哥伦比亚 大学聘请他为物理学教授. 当了教授后,他并没有停止自己的研究,而是把目标集中到如何产生毫 米波、亚毫米波的问题上.这是当时科学技术上一大难题,还没有人能解决, 强烈的求知欲促使他向这一科学技术新领域进军. 那时,产生频率高、波长短的电磁波,譬如厘米波、都使用相应的金属 作为振荡器的谐振腔;