关于波的类型的思考

波动按其振动方向和传播方向的关系，可分为横波和纵波．横波的传播方向垂直于振动方向，而纵波的传播方向与振动方向在同一直线上．横波传播时，介质中出现波峰和波谷；纵波传播时，介质中则出现密部和疏部．     

亚波长金属波导的光传播和干涉特性研究

利用时域有限差分方法研究了亚波长金属波导TE波的传播特性和基于异常透射现象的干涉特性.对各种参量对驻波特性的影响及两列波导间的耦合特性进行了分析.研究发现,TE波在波导中传播时存在截止宽度,如果波导宽度小于截止宽度,TE波在波导中不能传播;如果波导宽度大于截止宽度,TE波的传播距离将随波导宽度变大而突然增加.当波导宽度达到或大于半波长时,TE波可以在波导中正常传播.金属波导的截止宽度与金属的吸收系数成正比.此外,由于光在亚波长金属波导透射时的异常透射现象,在亚波长金属波导中产生了TE波的干涉现象,能形成驻波.     

亚波长金属波导的光传播和干涉特性研究

利用时域有限差分方法研究了亚波长金属波导TE波的传播特性和基于异常透射现象的干涉特性.对各种参量对驻波特性的影响及两列波导间的耦合特性进行了分析.研究发现,TE波在波导中传播时存在截止宽度,如果波导宽度小于截止宽度,TE波在波导中不能传播;如果波导宽度大于截止宽度,TE波的传播距离将随波导宽度变大而突然增加.当波导宽度达到或大于半波长时,TE波可以在波导中正常传播.金属波导的截止宽度与金属的吸收系数成正比.此外,由于光在亚波长金属波导透射时的异常透射现象,在亚波长金属波导中产生了TE波的干涉现象,能形成驻波.     

用傅里叶分析法研究艾里光束远场传播特性

为了从理论上深入分析新型无衍射光束艾里光束在有限能量条件下的远场传播特性,首先,从决定光波在自由空间传播的一维旁轴波动方程入手,采用傅里叶分析法,结合艾里函数的特殊性质,并利用经过指数衰减的有限能量初始条件,完整给出了有限能量条件下用于精确描述一维艾里光束在自由空间传播特性的波动方程解析解.然后,利用所得到解析解分别对一维和二维艾里光束在自由空间的传播特性进行了研究,重点分析了不同参量条件对艾里光束进行无衍射传播和横向自加速的影响.研究表明:当任意横向尺度为100μm,衰减系数为0.03、0.05、0.07、0.1、0.2时,二维艾里光束无衍射传播距离分别为1 014、624、455、338、193mm;当横向尺度保持不变时,衰减系数越小,艾里光束保持无衍射传播的距离越大;当衰减系数保持不变时,横向尺度越小,艾里光束横向自加速越大.所采用的研究方法也可用于研究艾里光束在介质中的传播特性.     

节点中心性对复杂网络传播模式的影响分析

在众多的重要节点评估方法研究中,具有较高中心性的节点一直是关注的焦点,许多传播行为的研究也主要围绕高中心性节点展开,因此在一定程度上忽略了低中心性节点对传播行为的影响.本文从传播异构性角度,通过初始感染最大中心性节点和最小中心性节点揭示网络结构异构性对信息传播的影响.实验结果表明,传播过程中存在"链型"和"扇型"两种传播模式,在初始感染比例不断提升的情况下,两种传播模式的相互转换引发传播速率的变化,进一步促使非线性传播规模交叉现象的产生.这一现象说明,在宏观的信息传播过程中,最小中心性节点的影响力不容忽视,尤其在初始感染比例升高时,最小中心性节点比最大中心性节点更具传播优势.     

次声波在平流层波导中传播的数值模拟

对次声波在大气中传播进行了建模。通过结合保色散关系空间差分格式和Runge-Kutta时间格式的数值方法,建立了次声波传播模型。应用该次声波模型,研究了在耗散的重力分层大气中次声波的平流层导行传播。数值模拟结果表明,当次声波波包在平流层高度上被反射时,反射区域存在焦散现象,在声波的声压下降的同时,声波的能量得到聚焦。通过数值模拟结果与射线计算结果的对比表明,大气中声波传播的轨迹的精确描述需要应用全波解。      

一种模拟波动过程的方法

计算机模拟复杂波动现象需要使用波动方程。仅少数专业学生必修波动方程的知识,大部分学生无法自行编写模拟程序,进行模拟实验。介绍一种使用牛顿力学定律和差分法的模拟方法(简称实物模拟法)。在模拟程序中,一维横波的传播介质被定义为存在张力的弦,张力与弦长度成正比。通过理论证明,弦的运动满足波动方程。那么模拟波动过程只需要模拟弦的运动即可,从而简化了模拟要求。因只需牛顿力学知识,实物模拟法具有简单直观的特点,有助于学生理论联系实际,充分理解波动现象。     

东印度洋热带偶极子对声会聚区影响分析

大洋中的物理海洋现象影响着水体的变化,从而对其中的声波传播产生重要的影响.首次在东印度洋海域进行的声学调查实验,发现了印度洋热带偶极子物理海洋现象对声传播的影响,利用穿越热带偶极子的声传播实验数据,分析了声源深度和水体起伏对深海会聚区的影响,并对实验中的声传播现象形成机理进行了理论解释.结果表明:东印度洋深海非完全声道环境下,受热带偶极子形成暖水团和声源深度起伏的影响,第2会聚区没有形成,声源深度变深时,更容易形成深海会聚区;印度洋热带偶极子影响下第2会聚区位置处的水体跃层起伏会对下一个会聚区的形成及位置产生重要影响,使得第3会聚区提前形成,会聚区位置向声源方向偏移2—3 km.研究结果对探测及通信声纳在深海复杂环境下应用具有重要指导意义.     

疾病传播与级联失效相互作用的研究:度不相关网络中疾病扩散条件的分析

在网络科学中,对疾病传播和级联失效的研究分属两个独立的领域,但在实际中存在许多两个过程相互耦合的情况. 比如在通信网络中,病毒传播会对数据传输造成影响,导致网络中负载变化,进而可能引发级联失效. 这个现象已被观察到. 通过建立两个动态过程相互作用的模型及针对该模型的分析,本文给出了计入节点的负载和容量时疾病爆发的条件. 这一条件是由描述疾病传播速率的传播概率与描述节点容量大小的冗余系数共同决定的. 进一步探讨表明,当疾病传播速率一定而冗余系数变化时,疾病恰好开始传播的临界点附近未感染且未失效的节点的数量是最大的,即在此点上网络处于最佳工作状态. 因此给出疾病爆发的临界条件具有重要意义. 关键词： 复杂网络 疾病传播 级联失效     

传播过程中出现双峰现象的原因分析

最近二十年来科学家深入研究了与复杂网络相关的各种问题,在网络结构与同步、博弈、传播等动力学的相互作用方面取得了巨大的研究进展。目前人们已经对网络上的传播问题有了深入的了解,但对具体的传播过程考察的还不够深入。本文以疾病传播过程中的双峰现象为研究对象,主要考察感染率、群落的不同平均度和群落间连边数量这三个因素对双峰现象的影响。研究结果表明:群落或多层结构是产生双峰现象的必要条件,并且当感染率大于传播阈值时,群落或多层结构越明显,越容易观察到双峰现象;当群落结构或多层结构比较明显时,即使是结构相似的两个群落,当它们的平均度差别不大时,只要感染率大于传播阈值就能观察到双峰现象。我们的工作进一步明确了影响传播双峰现象的主要因素,加深了人们对网络结构因素和传播因素对同步过程的影响的认识。     

光在类锥形梯度折射率纤维中的传播——波动光学研究

本文从近轴波动方程出发,寻求光在类锥梯度折射率纤维中传播的解析解。研究了在纤维中传播的高斯光束光斑半径、波面曲率半径、光束强度分市的变化规律,并讨论了准锥形近似及准几何光学传播条件。     

丛聚的含气泡水对线性声传播的影响

含气泡水内气泡的空间分布会对线性声传播产生影响,导致实验结论与理论预测存在较大偏差.为解决这一问题,将准晶体近似引入到自洽方法中,导出了考虑空间分布时多分散含气泡水的等效声波波数.考虑到含气泡水内,气泡间存在小范围的聚集趋势(简称丛聚现象),在此基础上引入Neyman-Scott点过程描述了含气泡水内气泡的丛聚现象.分析发现,丛聚时,声速、声衰减的峰值将受到抑制,并向低频偏移,且抑制和频偏现象会随丛聚加剧而变强;随频率远离峰值段,丛聚对声传播的影响逐渐减弱.此外,考虑到空间分布的统计信息提取对相关研究的精确与否起到重要作用,引入了一种比例无偏估计,通过该方法获得了仿真环境下丛聚含气泡水模型的相速度及衰减系数,该建模及统计方法也可为相关实验工作提供理论基础.     

大陆坡海域二维声传播研究

针对在西北太平洋大陆坡外海进行的一次实验中观测到的接收信号能量在声道轴深度附近较为集中的现象,分析了存在向下斜坡时声源置于海面附近和斜坡表面两种情况下斜坡分别对声传播的影响。通过数值模拟,得到了不同声源深度下的传播损失和脉冲的时域波形,数值结果表明,当声源置于海面附近时,声波在水平不变深海环境中随距离衰减很快,而大陆坡的存在可实现能量的远距离传播;当声源置于斜坡表面时,大陆坡会改变水体中声波能量的分布,使其在声道轴深度附近比较集中,这种传播条件下小掠射角声线产生的时间展宽很小,      

一种低声速沉积层海底参数声学反演方法

软泥底环境下沉积层参数的声学反演是国际水声领域的一个研究热点.浅海中,当高声速基底和海水之间存在一层低声速(小于海水声速)的沉积层时,小掠射角情况下不同频率声传播损失会出现周期性增大现象.基于此现象,提出一种适用于低声速沉积层的海底参数声学反演方法.首先,推导给出小掠射角情况下传播损失周期增大的频率间隔与沉积层声速、厚度及近海底海水声速之间的解析表达式;其次,利用一次黄海实验中软泥底环境下的宽带声传播信号,提取了小掠射角下传播损失增大的频率周期;再次,把该解析表达式作为约束条件,结合Hamilton密度与声速的经验公式,采用匹配场处理反演给出沉积层的声速、密度、厚度及基底的声速、密度;然后,利用声传播损失数据反演得到泥底环境下不同频率的声衰减系数,通过拟合发现泥底声衰减系数随频率近似呈线性关系;最后,给出了双层海底模型和半无限大海底模型等效性的讨论.反演结果为低声速沉积层海底声传播规律研究与应用提供了海底声学参数.     

普通物理教学中讲述声波问题的几点体会

声波这一概念在普通物理中是相当重要的．在多年的普通物理教学中我们发现，有的学生根本不知道声波可以在固体中传播，即使知道的学生也认为声波在固体内传播时一定是纵波．而地震波既有横波又有纵波，那么地震波和声波在本质上有什么区别吗?我们知道实际上地震波和声波本质是一样的，这样一来学生就弄不明白了。     

移动坐标系FDTD方法在脉冲波传播中的应用

通过在时域有限差分(FDTD)方法中引入移动坐标系,解决了一般FDTD方法处理脉冲长距离传播时面临的困难。推导了移动坐标系下的场方程和FDTD差分格式,并将该方法应用于模拟波导中电磁脉冲的传播。计算结果表明,在传播过程中,脉冲波包沿传播方向逐渐展宽,脉冲的峰值场强变小,同时出现了色散现象,脉冲中传播较慢的成分逐渐移向尾部,产生带尾态,这与一般FDTD方法得到的计算结果接近。多个频率的计算结果表明,该方法与一般FDTD方法得到的数据的相对误差小于0.1%,验证了方法的可行性和正确性。     

管道弯头对低频纵向导波传播特性影响分析

管道弯头显著改变了导波传播特性,影响了对检测信号的解读,研究弯头对导波传播特性的影响是实现复杂管道系统导波检测的基础。采用半解析有限元法计算弯管导波频散曲线,分析了弯管导波频散曲线所呈现的不同特征,并基于弯管导波频散曲线,以低频L(0,1)模态导波为研究对象,实验研究了低频L(0,1)模态导波通过管道弯头时的模态变换特征。研究结果发现,当L(0,1)模态导波通过管道弯头时,不仅会发生L(0,1)到F(1,1)的模态变换,还会模态变换出反向L(0,1)模态导波,即弯头反射现象,且随着激励频率的降低和弯头弯曲半径的减小,弯头反射现象愈发明显。研究结果将深化对弯管导波传播特性的认识,推动导波检测技术在复杂管道系统检测中的应用。      

磁燃烧

由美国CUNY—City学院和CUNY—Lahman学院Sarachik M教授为首的研究组和Weizmann研究所、佛罗里达大学的科学家们共同在研究有关“磁燃烧”的问题．所谓的“磁燃烧”实际是考察固体中分子磁矩的取向在外磁场的作用下发生反转时的传播现象．因为这个现象与物质在燃烧过程中火焰前锋的传播极其相似．因此“磁燃烧”就可用来模拟没有火爝情况下可燃烧物质的燃烧过程．     

考虑谣言清除过程的网络谣言传播与抑制

网络谣言传播是网络传播动力学的重要课题之一. 网络谣言传播常常同时混杂谣言感染和谣言清除两个过程, 对这一现象的分析可以帮助我们更好地认识社会网络中的信息传播. 本文在susceptible-infective-refractory谣言传播模型的基础上增加谣言清除者, 定义了谣言感染和谣言清除的规则, 提出SIERsEs谣言传播模型, 建立了模型的平均场方程, 从理论上分析了谣言传播的稳态, 并求解出谣言传播的感染阈值和清除阈值. 仿真计算分析了感染和清除过程同时作用时, 感染率、清除率和网络平均度对谣言传播的影响. 研究发现, 网络平均度过小或过大, 谣言传播稳定后的影响力都将处于低水平. 分析了目标免疫和熟人免疫等传统免疫策略的不足, 针对网络环境下谣言抑制的特点, 提出主动免疫和被动免疫两种网络谣言免疫策略, 并研究了传播者遗忘率、清除者遗忘率和开始免疫时间参数对这两种谣言免疫策略有效性的影响. 需要重视的是: 研究发现一些直观看来有效的谣言抑制措施反而可能提高谣言的影响力. 研究结果有助于深化对于网络传播动力学的理解, 同时为发展有效的网络谣言抑制策略提供新的思路.     

波动方程深度偏移的局部裂步Fourier传播算子

针对裂步Fourier传播算子在速度强横向变化介质中的不足,将算子的框架展开方法应用于Fourier传播算子中的相移算子,提出了一种波场传播的局部裂步Fourier传播算子,并把它应用于波动方程叠前深度偏移成像.这个局部裂步Fourier传播算子是由相空间(空间-波数)-频率域的相移算子和空间-频率域的窗口时移算子两部分组成.与波数-频率域的空间全局性相移算子不同,相空间-频率域的相移算子具有很好的空间局部性.通过在国际标准的SEG-EAGE二维盐丘模型的波动方程叠前深度偏移成像数值试验,证明局部Fourier传播算子不仅具有很好的稳定性,而且还特别适用于速度强横向变化介质.