美國專業(yè)解析之物理
美國在物理學領域遙遙領先于世界,全世界眾多科學家獲得諾貝爾物理學獎,其中美國以絕對優(yōu)勢位居第一!所以,有志于在物理學領域大展宏圖的小伙伴們,首選美國留學哦!今天東方育才留學就來給大家介紹一下美國物理學......
一、專業(yè)介紹
1、簡介
物理學 (PHYSICS)是研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規(guī)律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學,簡稱物理。
2、分支介紹
物理學有分支,美國高校的劃分方法有兩種,分別是:
按照研究的方法進行劃分,包括實驗物理和理論物理 ;
按照研究的領域進行劃分,包括量子物理學,等離子體物理,粒子 (高能)物理,核物理,AMO(原子/分子/光學)物理,天體物理,以及凝聚態(tài)物理;
隨著現代物理學和其他學科的結合越來越緊密,逐漸產生了應用物理,生物物理這兩個交叉方向。物理是一個成熟的古老學科,分支已經非常成熟,每個分支都有學校開設。以下是各個分支研究內容及申請熱門程度的簡要介紹:
1)天體物理
天體物理學是應用物理學的技術、方法和理論。該方向研究天體的形態(tài)、結構、化學組成、物理狀態(tài)和演化規(guī)律的天文學分支學科。天體物理學分為:太陽物理學、太陽系物理學、恒星物理學、恒星天文學、星系天文學、宇宙學、宇宙化學、天體演化學等分支學科。另外,射電天文學、空間天文學、高能天體物理學也是它的分支。其中高能天文物理發(fā)展較快,主要任務是研究天體上發(fā)生的各種高能現象和高能過程。由于天文物理屬于純理論的研究,應用的層面幾乎沒有,因此只有非常愛好的人才會去學這樣的學科,屬于非常冷門的方向。
2)量子物理學
量子物理學是基于量子力學的一門學科,是一門研究震動中的微粒子的物理學。學家們在研究原子、分子、原子核、基本粒子時所觀察到的關于微觀世界的系列特殊的物理現象稱為量子現象。量子世界除了其線度極其微小之外 (10-10~10-15m量級),另一個主要特征是它們所涉及的宏觀世界所對應的物理量往往不能取連續(xù)變化的值,(如:坐標、動量、能量、角動量、自旋),甚至取值不確定。實驗事實表明,量子世界滿足的物理規(guī)律不再是經典的牛頓力學,而是量子物理學。量子物理學是當今人們研究微觀世界的理論,也有人稱為研究量子現象的物理學。?量子物理也屬于艱深的冷門研究方向,不過量子物理學比天文物理要稍稍熱門一些。
3)等離子體物理學
等離子體物理學 (plasma?physics)是研究等離子體的形成、性質和運動規(guī)律的物理學分支學科。等離子體是宇宙中物質存在的主要形式,太陽及其他恒星、脈沖星、星際物質、地球電離層、極光、電離氣體等都是等離子體。等離子體內部存在著很多種運動形式,并且相互轉化著,高溫等離子體還有多種不穩(wěn)定性。因此等離子體研究是個非常復雜的問題。等離子體的實驗研究,因為因素復雜多變,所以難度也很大,目前精確度還不高?,F在正在大力進行這方面的研究,以期能夠發(fā)展出一套方法,使等離子體的溫度升高到一億度以上,并能控制它的不穩(wěn)定性,在足夠長的時間內,將它約束住,使熱核反應得以比較充分地進行下去。對等離子體物理的研究最初的目的是解決日益嚴重的能源問題。這些研究需要很昂貴的儀器,屬于很高端的研究,只有少數的人參與研究。
4)粒子(高能)物理
高能物理學 (high?energy?physics)又稱粒子物理學或基本粒子物理學,它是物理學的一個分支學科,研究比原子核更深層次的微觀世界中物質的結構性質,和在很高的能量下,這些物質相互轉化的現象,以及產生這些現象的原因和規(guī)律。它是一門基礎學科,是當代物理學發(fā)展的前沿之一。歐洲大型強子對撞機09年開始運作,使得高能物理的研究欣欣向榮。目前的實驗包括:CMS,D0,Atlas等等。由于從事高能物理研究需要很高端的儀器,而國內的學校一般都沒有這個條件,因此也是個很冷門的方向。
5)核物理
核物理學又稱原子核物理學,是 20世紀新建立的一個物理學分支。它研究原子核的結構和變化規(guī)律;射線束的產生、探測和分析技術;以及同核能、核技術應用有關的物理問題。原子核物理和高能物理有很大的相似之處。如今的核物理已不再是研究物質結構的最前沿。不過核物理已經在很多方面都已經很大的應用。例如現在的核能,輻照加工、食品的保藏和醫(yī)藥的消毒、輻照育種、輻照探傷以及放射醫(yī)療等等,而且相對而言對儀器的要求也沒有那么高。因此還是比高能物理稍微熱門一些。
6)AMO(原子/分子/光學)物理
光學是研究光輻射的性質及其與物質相互作用的一門基礎學科,包括光的產生、傳輸與探測規(guī)律,光與原子、分子、凝聚態(tài)物質、等離子體相互作用的線性和非線性光學過程、光譜學特征,以及光學與其它學科交叉的有關問題及應用。光學學科的發(fā)展與理論物理、凝聚態(tài)物理及材料科學等的發(fā)展密切相關,也對信息科學、生物、化學及醫(yī)學等的進步產生深刻影響。由于與前沿科技比較貼近,光學系的人際關系網很廣,尤其是和 inustry的聯系密切。光學研究在物理方面是屬于很熱門的方向。對于我們的客戶而言,由于申請物理大部分是中大的客戶,而他們的研究經歷一般都是和太能薄膜,光子晶體相關(這兩方面的教授名單已經收集,詳看秘密基地),因此光學也是客戶申請的主流方向。
7)凝聚態(tài)物理
凝聚態(tài)物理學是現在物理學最大的分支領域,是從微觀角度出發(fā),研究由大量粒子 (原子、分子、離子、電子)組成的凝聚態(tài)的結構、動力學過程及其與宏觀物理性質之間的聯系的一門學科,以固體物理為基礎的外向延拓。目前此一領域有兩大熱門方向“超導”和“納米”,其他研究對象除晶體、非晶體與準晶體等固相物質外還包括從稠密氣體、液體以及介于液態(tài)和固態(tài)之間的各類居間凝聚相,例如液氦、液晶、熔鹽、液態(tài)金屬、電解液、玻璃、凝膠等。研究領域包括固體物理、晶體物理、金屬物理、半導體物理、電介質物理、磁學、固體光學性質、低溫物理與超導電性、高壓物理、稀土物理、液晶物理、非晶物理、低維物理(包括薄膜物理、表面與界面物理和高分子物理)、液體物理、微結構物理(包括介觀物理與原子簇)、缺陷與相變物理、納米材料和準晶等。
3、就業(yè)前景
總體情況:物理屬于理論專業(yè),和工業(yè)界的聯系不多??傮w而言物理學無論是在美國還是在中國,在工業(yè)界的就業(yè)都不理想,一方面是因為導師和工業(yè)界的人不熟悉,無法為學生找到教職以外的出路。而由于很多申請物理的都是 PHD。因此很多情況下美國的PHD畢業(yè)以后都是留在學校里面做博士后,或者到相應的研究機構做研究,或者是回國去大學做教授,又或者去中科院之類的研究機構做研究。在美國,物理工作者由于幾乎都是博士,因此工資偏高。
針對每一個方向的人來說,就業(yè)的方向情況又有比較大的區(qū)別。
天文物理,等離子體物理,高能 (粒子)物理,量子物理
這幾個方向的物理工作者由于本身研究內容過于先進,有些只是為了滿足人類認識世界的好奇心而從事的研究,有些則完全脫離了現實,離應用還很長的距離。因此學習這些方向的物理工作者畢業(yè)以后只能是留在學校和在相應的研究機構從事研究工作。
原子核物理
原子核物理主要也是在學校擔任教職和在研究機構擔任研究人員外,還可以擔任核電站的技術人員。雖然原子核物理的工作者也是從事教育和研究工作居多,不過這里把他們和以上的幾個方向區(qū)別開來是因為原子核物理的研究偏重于如何應用這些核技術?,F在核技術已經在越來越多的領域得到了應用。最重要的是核能源的開發(fā),另外同位素藥劑應用于某些疾病的診斷或治療 ;同位素儀表在各工業(yè)部門用作生產自動線監(jiān)測或質量控制裝置。加速器及同位素輻射源已應用于工業(yè)的輻照加工、食品的保藏和醫(yī)藥的消毒、輻照育種、輻照探傷以及放射醫(yī)療等方面。為了研究輻射與物質的相互作用以及輻照技術,已經建立了輻射物理、輻射化學等邊緣學科以及輻照工藝等技術部門。
光學
光學作為 21世紀物理的一個最熱門方向,并非沒有道理。它是最接近應用的一個方向了,和EE結合得也最緊密。特別是如過出身于三大光學中心(Rochester,Central?Floria,Arizona)的光學院的話,由于它們得到工業(yè)界的廣泛認可,聯系又緊密,就業(yè)不成問題。此乃光學研究者可以在光纖通訊,光學器件公司(典型的是眼鏡),太陽能產業(yè),激光,液晶材料等領域工作。太陽能方面,雖然經濟低迷,不過美國的太陽能產業(yè)仍取得長足進步。美國有意從德國手中搶奪太陽能的頭把交椅。去年,美國太陽能設備市場比2008年擴大近一倍;安裝太陽能設備的美國民房與日俱增,屋頂式太陽能設備的發(fā)電量增加了約兩倍。在其他行業(yè)紛紛裁員之際,太陽能行業(yè)的就業(yè)人數卻在擴大。現在在美國就業(yè)最好的州是加州,佛羅里達州,新澤西州,科羅拉多州,亞利桑那州。
跟 EE結合比較多的是關于光電子,光通訊方面的了。這方面的就業(yè)就更廣了,一般的網絡公司,我們熟悉的中國移動,中國電信,聯通,鐵通,聚友等等,以及儀器設備商,例如華為,中興,TP—link等等。至于光子晶體,由于其特殊的結構和對于光的特殊性質,對于發(fā)明新的光學儀器有很大的幫助,例如太陽能電池就可以通過光子晶體而提高太陽能的利用效率,又例如可以利用光子晶體制造新的光開關,光放大器,光聚焦器等等。光子晶體極有可能取代傳統(tǒng)的光學產品,對經濟社會發(fā)展起到不可估量的作用。就業(yè)方面以光學儀器公司,太陽能相關的產業(yè)居多。
凝聚態(tài)物理
凝聚態(tài)由于其研究的范圍太廣,就業(yè)情況也要分開看是研究的具體內容是什么。做半導體,超導體,納米材料的由于和 EE比較相關,可以從事有關電子行業(yè)的材料研發(fā),測試工作,不過現在的物理系比較偏重理論研究。因此現實中大部分人還是繼續(xù)做研究。凝聚態(tài)畢業(yè)生找工作多在一些典型的工業(yè)重地為佳:例如加州,德州,濱州。例如美國國家半導體公司就設立在加州,德州石油工業(yè)發(fā)達。凝聚態(tài)的同學想要在工業(yè)界找到工作的話,除了要早點準備意外,也要跟一位和工業(yè)界聯系較多的教授,畢業(yè)的時候他還可以推薦你到某些公司。
二、專業(yè)開設情況與申請難度分析
1、開設情況與熱門程度
在美國,幾乎所有的學校都設置有單獨的物理學系,而由于天文學也是物理學的一部分,因此也有學校把物理和天文兩個專業(yè)設置在一起,稱為物理和天文學系。該專業(yè)以 PhD學位為主,專業(yè)排名前70的學校中,全部開設PhD學位,而開設Master學位的只有40所左右,側面反映出物理學的重心在于培養(yǎng)獨立研究的人才。
申請物理專業(yè)的客戶通常來自中大物理系,申請該專業(yè)的同時也會一同申請 EE,MSE這兩個專業(yè)。相對而言,物理專業(yè)的申請難度更大,因為物理學偏研究,必須申請博士學位才能滿足對學術深度的要求;而EE和MSE偏應用,申請碩士學位就能滿足對工作的需求了。所以申請碩士學位的客戶,我們不妨建議他們考慮偏應用的EE和MSE。
2、申請難度分析
1)專業(yè)背景
由于申請物理專業(yè)的人很多都是申請 PHD,因此對于物理專業(yè)的申請者來說,研究背景的要求是比較高的。然而在眾多的申請者中,到底什么樣的背景能夠引起教授的注意呢?
首先是本科的學位及課程。最好的學位當然是物理學,數學的其次,其他專業(yè)除非真的有很好的物理課程和背景,否則不建議申請。?從這兩年的錄取數據來看,也只有物理專業(yè)的學生才去申請物理學這個專業(yè)。
其次是研究的豐富度。對于所有 PHD的applicant,教授會以一個研究人員的標準來看待,誰都希望自己的學生一來到學校就可以上手。從研究項目的數量來說,一般3個以上的研究經歷是比較好的,當然也見過一些牛校的學生只有一個大學生研究的,不過他們已經有了很好的傳統(tǒng),教授對他們的學生的質量也比較放心,不能作為我們的參考依據。
另外,方向的匹配很重要,不僅僅是指你有某個研究項目和教授的研究相匹配,最好是自己選擇項目的時候有目的性,幾個研究都是針對某個問題的。有了這樣的基礎,說對某方面感興趣也有了堅實的基礎,教授也可以從你過往所做過的研究看到你的確是對這個方面感興趣的。這樣可以讓教授放心,因為很多人去到學校以后經常轉換研究的方向。例如客戶郭嘯風想要申請光學太陽能方面的,一開始他做了一維光子晶體的模擬,然后是二維的,再來是光子晶體帶隙的,再來是做了關于太陽能薄膜的研究,而制作太陽能薄膜,都需要用奧光子晶體的知識。這樣的研究經歷義相承,很有說服力。
2)硬件分數
GPA:申請物理的博士的大部分都是清華,北大,中科大,復旦,南京,南開,中科院等等院校的本科生,研究生。這些學校本身在國外就著良好的聲譽,而且學生的成績都是很優(yōu)秀的,他們的GPA一般都有85以上,要和這些人競爭,一個好的GPA是必須的。雖然很多學校都是要求80分的GPA。不過要成功申請到美國排名前50的博士全獎,按照過往的申請經驗,GPA一般在87以上才比較有競爭力。畢竟作為基礎學科來說,要保證學生有能力,有興趣去做好以后的研究,本科四年的成績就是一個好的證明。
TOEFL的分數對選校的級別有很大的影響。目前大部分的學校TOEFL最低要求一般在80分和100分這兩條分數線。不過按照過往的申請經驗來說,低于90分的申請者很少有成功申請前50的案例,TOEFL85分左右的只能考慮更后面的學校了。參考我們的客戶宋飛(中大物理系,研究經歷比較豐富,GPA88,GRE1290,TOEFL85)只拿到了Universityof?Central?Floria的全獎。參考我們的錄取數據,那些TOEFL不夠90分的申請者,一般都只是獲得kentstate?University,University?of?Alabama-huntsville這些比較少人申請的學校的錄取而已。而TOEFL高于90分的稍微好一些,例如Arizonastate?University,IUB,case,RPI等等這些綜合排名和專業(yè)排名都不是很高的學??梢猿蔀檫x擇對象之一。
關于 TOEFL需要明確一點,很多人認為物理的很多都是發(fā)TA。于是對于申請者的口語要求很高(23)。事實上的確有極少數的學校要求申請者的口語達到23,例如rutgers,thestate?university?of?new?Jersey和University?of?Notre?ame.?然而并不能因此說明學校給申請者發(fā)放TA是因為申請者的口語好。從經驗來看,學校會先從專業(yè)背景上考慮是否給予錄取,然后再考慮用何種形式對錄取者進行資助。因此TA只是一種資助形式,如果學校有很多的TA,那么口語較差的人也可能拿到TA獎學金。例如宋飛口語只有18,同樣拿到了UCF的TA,又例如另一位申請者口語也只有19,卻同時拿到了JHU,Rochester,Duke的TA。
GRE?:和其他專業(yè)一樣,學校對于GRE一般不作最低要求。少部分要求的如FloriaState?University要求1100,Dartmouth?College要求1200。但總的來說,有明確最低要求的學校屬于少數。然而我們很少發(fā)現GRE少于1200的申請者成功申請到物理的博士。只有VT,KSU這兩所學校錄取的學生中,部分學生的GRE在于1100-1200的。一般獲得offer的申請者GRE普遍在1200-1300左右?;蛘哒f這樣的GRE成績不會對你拿offer造成什么影響,當然前提是其它條件也不錯,但是錄取學校大部份也是綜合排名和專業(yè)排名都不高的次熱門。GRE1300以上的話對于拿幾乎任何學校的offer都不會造成障礙了,例如趙龍宇的GRE也只有1300,就同時拿到了包括JHU,Duke,Wisconsin在內的10所學校的offer;浩GRE為1340,獲得包括Vanerbilt,VT,FSU在內的PhD全獎錄取。
申請名校 GREsub?in?Physics必不可少?:據統(tǒng)計,物理排名前70的學校,只有10所左右不需要提供sub成績,而又有7所左右的學校是強烈推薦考Sub成績的。因此如果主申物理的話,那么Sub幾乎是一個必要的考試了,否則對于自己的申請,選校的范圍都會造成很大的影響。因為除了sub我們還要考慮TOEFL,專業(yè)匹配度等等因素。過往我們的客戶沒有考Sub去申請物理的PHD,選校上就存在很大的困難。最終只有VT,Iowa,case,FSU,NCSU,UCF等幾個學校合適。
Subin?Physics考試不單單是為了滿足自己的需求,更是提高自己的競爭力的一個重要的方法,特別是當自己的GPA沒有多大的競爭力的時候,一個出色的Sub則可以在一定的程度上彌補GPA劣勢,更關鍵的是,幾乎其他所有的物理申請者都考Sub,如果你不考的話,無疑是很大的劣勢。一般來說,一個90%以上的Sub成績就是比較有競爭力的。
【微語】他在知識的海洋里遨游,每一滴汗水都澆灌著未來的花朵,綻放著希望的芬芳。
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