美國物理專業博士申請介紹

美國大學物理專業的開設比較簡單，基本上都是開設在學校文理學院下（school of arts an sciences），會開設單獨的物理系（epartment of physics），由于天文學也是物理學的一部分，和天文學開設在一起，稱為物理和天文學系（epartment of physics an astronomy）。該專業以ph學位為主，專業排名前70的學校中，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獨立研究的人才。

物理專業分支

1、根據研究的物質運動形態和具體研究對象劃分

（1）力學（mechanics）：研究物體機械運動的基本規律及關于時空相對性的規律；

（2）熱學（thermoynamics）：研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現；

（3）電磁學（electromagnetics）：研究電磁現象，物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律；

（4）光學（optics）：研究光的本性、光的傳播和光與物質相互作用的基礎學科；

（5）原子物理學（atomicphysics）：研究原子的組成、排布及其運動、轉化規律的科學。

2、根據研究方法的側重點劃分

（1）理論物理學（計算物理學 computationalphysics）：通過為現實世界建立數學模型來試圖理解所有物理現象的運行機制。通過“物理理論”來條理化、解釋、預言物理現象。豐富的想象力、精湛的數學造詣、嚴謹的治學態度，這些都是成為理論物理學家需要培養的優良素質。

（2）實驗物理學（技術物理學technicalphysics）：物理學是實驗科學，凡物理學的概念、規律及公式等都是以客觀實驗為基礎的。因此物理學絕不能脫離物理實驗結果的驗證，實驗是物理學的基礎。實驗是有目的地去嘗試，是對自然的積極探索。科學家提出某些假設和預見，為對其進行證明，籌劃適當的手段和方法，根據由此產生的現象來判斷假設和預見的真偽。因此科學實驗的重要性是不言而喻的，其中物理實驗自然也雄居要位。

3、物理學分支細化所衍生的現代新興學科

（1）原子、分子、光波物理學：原子物理學atomicphysics專門研究原子的結構和性質，即環繞著原子核、束縛于原子內部的電子的排列，這排列所產生的現象與效應，以及促使這排列改變的過程。分子物理學molecularphysics專注于研究分子的物理性質以及將原子結合為分子的化學鍵性質，它和原子物理學緊密相關。光波物理學opticalphysics研究電磁輻射的生成與性質、電磁輻射與物質之間的微觀相互作用，特別是其控制與操縱。

（2）粒子物理學（particlephysics）：粒子物理學是研究組成物質和射線的基本粒子以及它們之間的相互作用的物理學的分支。由于基本粒子在大自然一般條件下不存在，或不單獨出現，物理學家只有使用粒子加速器在高能相撞的條件下才能產生和研究它們，因此粒子物理學也被稱為高能物理學high-energyphysics。

（3）原子核物理學（nuclearphysics）：簡稱核物理學或核子物理學，是研究原子核性質、結構和變化規律的物理學分支。研究各類次原子粒子與它們之間的關系、分類;分析原子核的性質和結構;研究原子核的獲得射線束并將其用于探測、分析的技術，以及研究同核能、核技術應用有關的物理問題。

（4）固體物理學（soli-statephysics）：是凝聚態物理學中最大的分支。它研究的對象是固體，特別是原子排列具有周期性結構的晶體。固體物理學的基本任務是從微觀上解釋固體材料的宏觀物理性質，主要理論基礎是非相對論性的量子力學。

（5）凝聚態物理學（conensematter physics）：凝聚態物理學是當今物理學最大也是最重要的分支學科之一。凝聚態物理學是一門以物質的宏觀物理性質作為主要研究對象的學科。所謂“凝聚態”是指由大量粒子（原子、分子、離子、電子）組成，并且粒子間有很強的相互作用的系統。它是研究由大量微觀粒子（原子、分子、離子、電子）組成的凝聚態物質的微觀結構、粒子間的相互作用、運動規律及其物質性質與應用的科學。自然界中存在著各種各樣的凝聚態物質，它們深刻地影響著人們日常生活的方方面面。在最常見的三種物質形態——氣態、固態和液態中，后兩者就屬于凝聚態。低溫下的超流態，超導態，超固態，玻色-愛因斯坦凝聚態，磁介質中的鐵磁態，反鐵磁態等，也都是凝聚態。

（6）激光物理學（laserphysics）：激光發生的原因、物理機制及與其它物質間相互作用的物理學分支。在全息照相、激光核聚變、材料加工、醫療、軍事等領域應用極為廣泛。激光技術是新技術革命中最活躍的領域之一，現在研究激光用在醫院，軍事上。

（7）等離子體物理學（plasmaphysics）：是研究等離子體的形成、性質和運動規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。

（8）地球物理學（geophysics）：是地球科學的主要學科，是通過定量的物理方法和物理學原理，特別是通過地震反應、折射、重力、地磁、電、電磁和放射能的方法，研究地球及地球形成和動力的學科，研究范圍包括地球的水圈和大氣層。地球物理學研究廣泛系列的地質現象，包括地球內部的溫度分布;地磁場的起源、架構和變化;大陸地殼大尺度的特征，諸如斷裂、大陸縫合線和大洋中脊。現代地球物理學研究延伸到地球大氣層外部的現象（例如，電離層電機效應〔ionosphericynamo〕、極光放電〔auroralelectrojets〕和磁層頂電流系統〔magnetopause current system〕），甚至延伸到其他行星及其衛星的物理性質。

（9）大氣物理學（atmosphericphysics）：是研究大氣的物理屬性、物理現象、物理過程及其演變規律的學科。是大氣科學的一個分支。它主要研究大氣中的聲象、光象、電象、輻射過程、云和降水物理、近地面層大氣物理、平流層和中層大氣物理，既是大氣科學的基礎理論部分，又是環境科學的一個部分。

（10）海洋物理學（oceanographicphysics）：是以物理學的理論、技術和方法，研究海洋中的物理現象及其變化規律，并研究海洋水體與大氣圈、巖圈和生物圈的相互作用的科學。它是海洋科學的一個重要分支，與大氣科學、海洋化學、海洋地質學、海洋生物學有密切的關系，在海洋運輸、資源開發、環境保護、軍事活動、海岸設施和海底工程等方面有重要的應用。

（11）天體物理學（天文學astronomy）：是研究宇宙的物理學，這包括星體的物理性質﹙光度，密度，溫度，化學成分等等﹚和星體與星體彼此之間的相互作用。應用物理理論與方法，天文物理學探討恒星結構、恒星演化、太陽系的起源和跟宇宙學相關的問題。由于天文物理學是一門很廣泛的學問，天文物理學家通常需要應用很多不同的學術領域，像經典力學、電磁學、統計力學、量子力學、相對論、粒子物理學等等。

（12）生物物理學（biophysics）：是運用物理學的理論、概念、技術和方法，研究生命物質的物理性質、生命過程的物理和物理化學規律，以及物理因素對生物系統作用機制的科學。生物物理學是物理學與生物學相結合的一門邊緣學科，是生命科學的重要分支學科和領域之一。生物物理學是研究生物各層次結構與功能的關系、生命活動的物理、物理化學過程和物質在生命活動過程中表現的物理特性的生物學分支學科。生物物理學旨在闡明生物在一定的空間、時間內有關物質、能量與信息的運動規律。

申請要求

1、碩士申請

（1）硬件：對于申請前五十的學生，我們依然建議學生的硬件成績達到：gpa：3.5+，toefl：100+，gre：320+3;而對于前一百的學生，我們建議學生最低需要達到：gpa：3.0+，toefl：85+，gre：315+3。

（2）軟件：對于碩士申請，我們可以通過科研、實習、競賽、志愿者活動、交流等豐富自己的背景。

2、博士申請

每一年，美國的物理博士申請的競爭都相當劇烈，除了要有優秀的gpa成績和語言成績，還要有能吸引各大教授的科研背景，一般來說，需要1-2年的準備時間，且需要到目標大學的網站上仔細了解招生的入學條件，并準備好相應的材料再通過一定的方式提交申請。

（1）硬件要求：

美國物理專業對一些國內頂尖大學的學生更為青睞，專業前50的學校通常要求：gpa起碼要3.3（b+）；gre v+q>315，部分學校的物理系要求physical sub成績，對于gre學校更加注重percentage而不單是分數；ibt>84。

（2）軟性要求：

研究經歷可以說是申請ph必需的，也是對申請者來說最加分的一項。好的gt成績+專業論文+計算機技術+結合了專業知識的ps與有針對性的推薦信等文書=更具有競爭力的申請背景=在理論物理方面更有競爭力的背景。

申請建議

從物理專業的發展來看，形式還是十分樂觀的。畢竟物理學是一門基礎學科，它的地位還是十分重要的。而很多美國大學的研究生院對于物理專業人才還是較為短缺的，相對比較容易獲得獎學金。對于學習理論物理的優秀學生，如果數理基礎十分好，還可以選修些金融方面的相關課程，畢業后可以去金融機構做數量分析，也是多一種選擇。對于學習實驗物理的優秀學生，完成學業后，可以繼續從事相關領域的科研工作，努力成為一名優秀的專業人才。

如果從專業方向上來說，凝聚態物理，高能物理和光學物理仍然會占據物理專業的主要申請地位。其實，并不是說哪個方向容易申請，容易拿到獎學金就單純的申請哪個方向，最主要的還是要看自己的背景與哪個方向是最匹配的。

申請的難易程度還是和專業背景相關性有著緊密的聯系，即使申請難度較大的方向，如果背景十分匹配，也是有很大希望的，換句話說，如果背景相差較大，即使選擇了一個較為容易申請的方向，結果也不一定很有把握。還有就是強烈建議申請物理專業的學生要參加sub考試，雖然多了一項考試，但是如果能取得一個較為理想的sub成績，會對申請起到很大的幫助。尤其是對于拿獎學金，優秀的sub成績更加重要。而且，從選校角度上也可以看出物理sub的重要性，舉個例子，前100的美國大學中，大部分的學校都要求申請者提供sub成績，即使不是要求，也是強烈建議申請者具有一個sub成績。

所以，為了更有把握地拿到理想的結果，建議申請者能夠參加sub考試，也希望所有申請者都能拿到理想的結果。

就業方向

1、典型的物理職業

無論你的研究方向是空間，時間，物質還是物理世界中其他有趣的元素，都可以在畢業后擁有非常廣闊的就業領域。

盡管物理畢業生在研究崗位上繼續工作，但是也有很多畢業生分布在不同的行業，包括教育，汽車和航空航天工業，國防，公共部門，醫療保健，能源，材料，技術，計算機和信息技術等。

（1）物理科研職位

雖然物理學本科畢業生也有機會進入科研機構，但是如果你想要長期從事研究、想要成為高級研究員，那么你最好可以獲得研究生學位。優秀的、科研前沿的研究人員可以獲得物理研究所（iop）“特許物理學家”（cphys）的稱號，并獲得榮譽碩士，碩士或博士學位等。

還是非常建議想要從事科研的小伙伴們最起碼擁有碩士學位。因為，在研究生階段的學習可以幫助你非常快速地獲得深入的、前沿的知識，幫你做好在特定專業領域內工作的準備。這些專業領域可能是：天體物理學，粒子物理學，生物技術，納米技術，氣象學，凝聚態物理學，量子動力學，應用物理學，等離子體物理學，航天動力學，原子和激光物理學，大氣，海洋和行星物理學和氣候科學等。

（2）空間科學與天文學的相關職位

成為宇航員是你多人童年時都曾經有過的夢想，而選擇學習物理學的你實現這個夢想的機會更大！與從事科研一樣，想要在空間科學與天文學相關行業成功求職也要求你至少擁有碩士學位。

除了公共部門和私營部門的研究機構之外，提供空間和天文學相關崗位的其他組織包括博物館和天文館。也可以找到專業的天文學家在大學內進行研究和教學，或者從事與學術機構有聯系的研究實驗室和天文臺。

作為一名天文學家，工作本質上是研究宇宙，從全球衛星和航天器收集數據，操作無線電望遠鏡和光學望遠鏡。該部門的其他職位工作職責包括調查和研究新材料和新技術，測量現有材料和技術的性能，以及解決航天器在設計階段的遇到的各種問題。

（3）醫療行業的相關職位

雖然醫療行業很可能不是你作為物理學畢業生的就業首選，但是醫療行業也需要大量的物理學人才是一個不爭的事實。醫學物理學與生物醫學工程學有重疊，在醫療行業中，物理學家與生物醫學工程師常常一起工作，創造，審查和維護醫療技術和設備。因此物理學家經常在放射學，放射腫liú學和核醫學等領域工作，主要工作職責就是測試和確認最新的技術和設備，另外還需要研究、設計和保證最新設備與技術的質量。

你還很可能會在醫療技術公司的科研中心擔任研究性的職位。想要勝任這一職位你需要具備加速器物理（accelerator physics）知識、輻射探測和材料科學（raiation etection an materials science） 知識。

同樣的，想要任職于醫療行業，你也需要碩士及以上學位。

（4）工程類相關職位

工程部門是物理學畢業生的一個好去處，特別是在制作工藝和技術方面。物理畢業生往往肩負著改進和發展產品，以及制造工藝的任務！這類工程部門可能在醫藥行業、能源行業、可再生能源行業、運輸行業、國防行業、太空探索行業和電信行業等。

（5）能源物理相關職位

無論是可再生能源還是不可再生能源都是物理學的研究領域，并且都能為物理學畢業生提供大量的就業崗位。隨著可再生能源與清潔能源的興起，新興能源行業需要大量的物理學人才，用于研究太陽能、風能、核能等，并在這方面投入巨資進行研究和開發。同時傳統能源行業（煤炭、石油）仍然是人們生活中所需能源的重要來源，在這類行業就業的物理學畢業生的一個工作重心就是利用地球特性與最新技術，以最有效的方式提取化石燃料。

（6）技術領域的相關職位

技術領域對于物理學專業畢業生的需求持續增長，主要的增長空間來自于對創新的需求。因此，這一行業對于物理學畢業生而言，是挑戰更是新機遇。就業于這一領域的你很可能需要和其他專家一起工作，以開發新的想法和產品為主要工作目標。

這一領域需要的物理學人才有比較明顯的專業性劃分，主要需要的有：機器學習、納米科學、納米技術等方向的物理學人才。這類方向有一共同特點就是：年輕且潛力巨大。

技術物理學職業可能在公共或私營部門的研究中心。在飛利浦或西門子等大型科技公司中，畢業生有很多機會，因為這些企業熱衷于吸引來自世界各地的創新和有才華的研究人員。

（7）地球物理和氣象的相關職位

想要任職于這一領域必須對地球運作方式的科學解讀非常了解。物理學家一般會把目光放在研究自然災害的預測上，但是選擇成為一名氣象相關從業者的你需要將重點放在日常天氣預測等領域。并且要研究氣候變化的長期影響。

2、其他

除以上方向之外，你也可以用你的數學能力進入金融行業，或者你的技術創新知識進入法律領域的相關領域（如專利法或法醫學）。

媒體和娛樂是另外兩個潛在的行業，科學新聞行業也需要物理學家，電腦游戲編程和電影特效等職位。其他選項包括在教學，制造，運輸，建筑和通信方面的職位。

2、美國物理專業院校推薦及申請要求

麻省理工學院

世界公認的最好的理工大學，被譽為“世界理工大學之最”的美稱。麻省理工學院運行著馬薩諸塞州的兩座天文臺，并且同智利的拉斯坎帕納斯天文臺有著合作關系。

mit的物理系的研究工作包含四個ivision，天體物理，原子、凝聚態及等離子體物理，實驗原子核物理與粒子物理，理論原子核物理與粒子物理。

畢業起薪：

college factual的研究數據顯示：麻省理工學院物理學專業（本科）畢業生的平均年薪起薪為65,000美元，在職業生涯中期的薪資大約年薪為103,000美元。去年該專業畢業人數為104人，占本科生總畢業人數的8.6%。

康奈爾大學

物理系研究領域有粒子物理，天體物理及廣義相對論，加速器物理，凝聚態物理及生物物理。凝聚態物理為一個大組，其研究方向包括：非平衡系統原理，復雜流體及聚合物，臨界現象及相變，納米結構，低溫物理，量子波動及量子糾纏，超冷原子等。此外，粒子物理的研究也同樣具有很強大的實力。康奈爾大學還有應用物理項目，其獨立于物理系，研究的方向較新較前沿，包括納米科學與技術，光子學與量子電子學，凝聚態與材料物理，生物物理，等離子體物理，原子分子物理等。

①申請說明：

研究生階段開設的學位只有ph。該專業要求申請者需熟悉分析力學、電子與磁場學、光學和波動、電子和原子物理、線性幾何、微分方程和向量微積分、數學等專業知識。國際學生擔任助教需通過美國外語教學協會（actfl）中高級資格（"intermeiate high"）。經物理學系錄取的ph學生皆可獲得獎學金。

②畢業起薪：

college factual的研究數據顯示：康奈爾大學物理學專業（本科）畢業生的平均年薪起薪為64，000美元，在職業生涯中期的薪資大約年薪為123，000美元。去年該專業畢業人數為30人，占本科生總畢業人數的0.8%。

加州大學-伯克利

伯克利擁有著名的勞倫斯伯克利國家實驗室。物理系的研究方向包括amo，凝聚態物理，天體物理，生物物理，粒子物理，等離子體與非線性物理。

學校在三個主要領域取得突破：宇宙物理學、量子物理學以及生物物理學。研究者目前正在研究幼鳥的運動以及這些運動如何解釋它們飛行的本能。

①申請說明：

研究生只招收ph學生，且為研究生提供fellowship、ta/ra獎學金，未獲得全額獎學金的學生將獲得導師給予的助研或助教機會。

②畢業起薪：

college factual的研究數據顯示：加州大學-伯克利物理學專業（本科）畢業生的平均年薪起薪為60,000美元，在職業生涯中期的薪資大約年薪為105,000美元。去年該專業畢業人數為97人，占本科生總畢業人數的1.1%。

伊利諾伊厄巴納-香檳大學

物理系的研究領域包括amo，量子物理，天體物理與宇宙學，生物物理，凝聚態物理，高能物理，原子核物理等。uiuc擁有全美最大的之一，也是實力最強的凝聚態物理研究組，凝聚態組與其他系，特別是材料系是交叉在一起的，所以實驗室和辦公室多，他們有自己的一棟樓。他們還與力學系、化學系、電子系交叉合作。可以說是大雜燴。凝聚態組的研究方向也多種多樣，包括納米科學與技術，半導體，低維系統，超導體，強關聯系統，電子材料，mbe等等，其中，03年的諾獎獲得者，leggett教授，研究超導體。此外，uiuc的物理系在量子信息的研究方面也具有很強的實力。

申請要求：

伊利諾伊厄本納-香檳大學物理系（epartment of physics）研究生招收ms與ph學生，要求申請者本科畢業，ms項目無需擁有物理專業背景但ph項目對專業背景要求較為嚴格。未滿足上述要求者需在研究生第一學期修讀相關課程。該系向學生提供的獎學金類型有ta/ra及fellowship獎學金，涵蓋所有的學費、部分雜費等。

該系只接受秋季學期申請，所有申請材料、考試成績需于該截止日期前遞交給學校。

加州大學-洛杉磯

加利福尼亞大學-洛杉磯是大型等離子設備的建造地，這使得該校學生和來自世界各地的科學家能夠研究等離子操控和阿爾芬波。該設備能夠創造出大振幅連續的剪切波，與其相似的其它機器暫時還無法做到這一點;凱克天文臺天文學部門的學生使用雙子望遠鏡獲取兩星系碰撞的紅外線景象;其高密度物理學小組正利用60束歐米茄激光進行試驗。

畢業起薪：

college factual的研究數據顯示：加利福尼亞大學物理學專業﹙本科﹚畢業生的平均年薪起薪為57,000美元，在職業生涯中期的薪資大約年薪為125,000美元。去年該專業畢業人數為53人，占本科生總畢業人數的0.7%。

密歇根大學-安娜堡

密歇根大學物理系規模較大，且方向較全。物理系的研究領域包括天體物理，amo，生物物理，凝聚態物理，基本粒子物理。amo和高能物理實力較強，凝聚態物理相比起來稍弱，方向也不是很新，但也實力不俗。

研究領域大多源自物理系。但也有自己的一些特色的交叉學科研究，包括醫學物理，方向有核磁共振，超聲成像，利用超快激光實現眼科手術及視力矯正方面的研究。醫學物理是個很有前途的研究領域，具有極大的應用價值。密歇根大學的ap項目有七位咨詢師在研究醫學物理;

材料物理，方向包括mems，半導體量子點，新藥物，介觀電子器件，磁納米結構等。密歇根大學在納米材料的實時表征（characterization）方面具有很強的實力。

申請要求：

開設學位：ph

gpa要求：無

gre要求：require

gre subject：recommen

可申請學期：秋季

斯坦福大學

在加州的舊金山附近。與物理有關的有三個專業：應用物理，生物物理和物理。生物物理可能是在生物科學底下申請。

研究方向上，應用物理是一個大系，擁有眾多的faculty。加速器物理是一個重點方向，這也可能由于斯坦福擁有強大的直線加速器。此外，凝聚態及材料物理，納米科學與技術，光子學也具有很強的實力。教授的研究方向常常橫跨多個領域。相對來說，物理系的研究方向較為基礎，但也有量子電子學，聚合物物理，激光物理等應用的方向。但應用物理和物理系的教授往往是ajunct的，所以在物理系應該也可以有機會參與應用方面的研究。

另外，華裔諾貝爾物理學獎獲得者——朱棣文（steven chu）在擔任美國能源部長之前是應用物理系和物理系的教授。

加州理工學院

位于加州的帕薩迪納，錢學森學長的研究生階段就讀的學校，也是全美三大理工之一。這家的申請流程上很有特色的一點是，可以接受掃描的成績單。并且申請費是可以argue的，也就是說，可以填一個申請費的waive表，并且email給小米，然后有可能能夠免除申請費。如果你的gt將caltech作為免fèi送分學校的話，那你申請這家就不用花一分錢，不申白不申呢。

caltech絕對是做科學研究的好地方，擁有多個高級研究中心，并且研究方向非常前沿。與物理有關的有，納米科學中心，量子信息中心等等。caltech還有一個特點是學習很苦，負擔很重，并且很難畢業。帕薩迪納離la和好萊塢不太遠，但讀了n年書卻沒去過那個地方的大有人在。

caltech的物理系方向多且全，較大的組有天體物理（主要是觀測方向）及凝聚態物理。較多的教授在納米科學與技術及介觀物理這個方向從事研究。

教授人數較多的方向為光子學及量子電子學，固體器件，固體及材料，其他方向還有生物物理，等離子體物理，計算物理及流體力學。這些教授基本上都是其領域內的領軍級人物，例如yariv教授，是光電子學方面的權wēi。它們的研究方向也基本上都是最前沿的，例如納米生物材料，量子光子學器件，納米器件，超快光子學，光通信等等。

哈佛大學

位于劍橋，與mit比鄰。哈佛大學的物理系規模較大。教授較多的方向有，生物物理，amo（原子，分子及光物理），凝聚態物理，低溫物理，介觀物理。教授中，ramsey，bloembergen和glauber都曾是諾貝爾物理學獎的獲得者，其中glauber教授曾經造訪交大。哈佛大學也有應用物理的項目，方向也較多較新，如生物物理，電子器件與系統（包括nems，mems），材料科學，光與物質的相互作用等。

哥倫比亞大學

哥倫比亞大學物理學系位于紐約市morningsie heights campus的pupin hall。有教員35人，研究方向包括：天體物理，原理，離子，光學物理，凝聚態物理，原子核物理，粒子物理，理論物理等。系里每年有20個本科生，100個研究生。系里研究地點是校內的pupin laboratories，schapiro hall，nevis laboratories以及其他的校外一些實驗室。該系的畢業生或教員中，有13位曾經因其在理論物理學上的突出貢獻獲得過諾貝爾獎，有16位曾經因為其在實驗物理學上的發現獲得過諾貝爾獎。

芝加哥大學

芝加哥大學物理系（epartment of physics）開設有物理碩博連讀項目（ph in physics/ms）。該項目為期4-6年，要求申請者擁有物理、工程學等本科專業背景。每年平均申請該項目的學生約596人，錄取人數達90人。所有錄取的學生均可獲得ta/ra及fellowship獎學金，申請者無需單獨申請，獎學金自動隨offer發放。

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