一维和二维系统中电子禁带与光子禁带的数学等价特性

论证了在不针对特殊的结构和未做任何近似的情况下,一维和二维系统中的电子的Schrdinger方程和沿垂直方向传播的S极化光子的Maxwell方程具有完全相同的数学形式,即二者在数学上是完全等价的,这自然解释了到目前为止发现的存在于电子晶体的电子禁带和光子晶体的光子禁带之间的许多相似性.这种等价性还表明,在电子晶体中出现的许多现象可以推广到光子晶体中;研究电子晶体的理论和方法也可以应用于光子晶体的研究中去.     

单轴晶体光学公式的系统推导

引言 光在各向异性晶体中的传播行为是复杂的,问题的分析将涉及若干线和若干面.尤其是对于描述晶体光学各向异性的波面、光线面、法线面、折射率椭球面等,由于在基础光学中缺乏对它们的系统推导,使人往往不能正确地清晰地理解这些面之间的联系和区别.就笔者所见到的国内外一批光学书籍看,对这些面的阐述方式大致分两类. 第一类的处理要点是,开宗明义提到惠更斯在《论光》中的基本假设,晶体中的点源同时激发两个波前,一个是球面波前,另一个是旋转椭球面波前,并将此模型应用于晶体中的惠更斯作图法,对双折射现象作出定性说明.但是,书中没有利…     

量子不确定关系中不确定度的不确定性

不确定关系是量子物理中的一个重要内容,如何在较少学时的理工科非物理专业大学物理课程中简洁地讲授这部分内容具有很大的挑战性.本文从给理工科非物理专业学生讲授量子不确定关系时所遇到的一些问题和解决办法入手,给出了不确定关系的几种引入方案,以求从不同的角度加深对不确定关系的理解.抛砖引玉,期望这能够给教师同仁们一些启迪.     

经历300年以后惠更斯原理被修正

光的波动说的奠基人惠更斯在1690年对光的传播作如下解释:[1]“某一瞬间波阵面上各点各自作为新光源,由它们发出的球面子波的包络面就是下一个波阵面.”这就是著名的惠更斯原理.1816年菲涅耳把惠更斯原理数学公式化[2],成功地解释了衍射现象.在惠更斯-菲涅耳的理论中有一个明显的不合理之处即只考虑球面子波向前传播的那一部分,不加说明地舍弃了球面子波向后传播的另一部分.300年来,物理学家一直回避这个问题,没有明确地给予回答. 在菲涅耳的理论中必须引入一个比例系数K,假定子波是以振幅1/ 、位相 /2来传播的,这在当时仅仅是为了计算上的…     

惠更斯作图法分析双折射中e光的反常现象

在单轴晶体双折射中,e光会发生一些反常的折射现象如负折射、e光离散角、全反射现象等.与文献中普遍所采用的基于平面光波在晶体中传播的电磁理论特性求解的过程不同,本文则以更为直观的惠更斯作图法为出发点,利用几何求解,得出负反射临界角、e光离散角、全反射临界角,并加以说明和讨论.     

浅谈光在单轴晶体中的传播速度

我们知道,不论是自然光,还是平面偏振光,当它们入射到单轴晶体上时,一般来说都会产生双折射。那么如何确定光在此晶体中的传播方向呢?光在此晶体中的传播速度与光的传播方向是否有关呢?这些现象又如何解释呢?要回答上述问题,可以从已被实验证     

尼科耳棱镜中非常光线的传播

本文利用惠更斯假定的晶体双折射现象中寻常光线和非常光线的波面图及求波阵面的作图法，定量计算尼科耳棱镜中非常光线传播方向、在该方向的传播速度及方解石晶体在该方向对非常光线的折射率，得出与某些教科书不同的结果．     

单轴晶体中负折射现象的演示

用惠更斯作图法定性地说明了单轴晶体中负折射现象产生的基本原理,演示了YVO4晶体中发生的负折射现象.该实验有助于学生全面认识折射现象.     

研究性教学课堂经验交流——关于13.6eV的讲授

本文围绕氢原子基态能级，分别从玻尔理论、定态薛定谔方程及不确定关系三个方面对其做了讨论．这是使用“大学物理学”教材中的部分课堂讲授内容，目的是想说明在具体教学中怎样带领并启发学生以研究的眼光学习，掌握知识，使学生对学科发生兴趣．     

用惠更斯作图法讨论单轴晶体中双波长双负折射现象

近年的研究表明,在右手性的各向异性材料(如普通晶体)中一定条件下也会形成负折射,用惠更斯作图法可以清楚地说明普通单轴晶体中出现的这种情况.本文用惠更斯作图法说明在适当条件下,一束含有两种波长的光入射到单轴晶体中会出现双正折射、一正一负折射、双负折射等物理现象.以钒酸钇晶体为例,计算了发生负折射现象的临界入射角.本文的工...     

科学研究法在传感器教学中的应用

针对传感器课程中教师难于讲述清楚、学生难于理解的部分内容,举例说明采用物理学研究方法讲授,在化解知识难点的同时,教会学生如何分析问题,调动学习知识的兴趣和积极性.     

惠更斯原理

引言在物理学教学中,講到光的波動性時,總要提到惠更斯原理。在中学課程中,因限於時间,这方面不可能詳細講述,因此学生對於惠更斯原理不容易得到恰當的理解,往往對惠更斯原理期望過高,以為按其原始形式就可以用來解释有關光的波動性诸現象。其實惠更斯原理的应用,就其原始形式說,範圍是很窄的。如果說道原理對於光波的好些现象能作適當的解释的話,那是經過後人補充推廣後才能做到的。本文将扼耍地論述惠更斯原理的發展藉以说明其在光学中的地位,但不擬详述这原理的应用,更非討論整個光的波動性問題。     

大学物理中关于驻波教学的一些体会

驻波一直是大学物理课程讲授的重点和难点之一.本文通过具体的推理,说明了驻波中"驻"的三层含义:没有波形的定向传播,没有相位的传播,以及没有能量的定向传播.同时总结了在讲授驻波过程中用到的一些具体案例.通过推理和案例教学,加深学生对驻波理论和物理图像的理解,提升学生利用课堂知识解决实际问题的兴趣和能力.     

推动波动光学发展的几个重要实验

17世纪，胡克和惠更斯创立了光的波动说．这一时期，人们还发现了一些与光的波动性有关的光学现象，例如格里马尔迪首先发现光遇障碍物时将偏离直线传播，他把此现象起名为“衍射”．胡克和玻意耳分别通过实验观察到现称之为牛顿环的干涉现象．这些发现成为波动光学发展史的起点．在随后的一百多年间，牛顿的“微粒说”与惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论，     

理论力学习题课探讨

理论力学是师范院校物理系学生的一门主要课程,又是他们在学习过程中遇到的第一门理论物理课。理论力学在理论体系和方法上比普通物理力学更全面,更系统、更严密,因此,习题的花样也更多,难度也更大,学习这门课程,学生普遍感到做题困难,以致学得被动。要解决这个矛盾,必须上好习题课。 习题课是完成理论力学教学任务的重要一环。以往,由于过份强调习题课时间紧、内容多,教师往往采取独自讲授,让学生单纯听讲的所谓“满堂灌”的“大课形式”。对这种习题课的教学形式,学生并不满意。有的学生认为:听不听都差不多;有的学生因对课上讲授的例题没…     

“光的衍射”实验改进

1 原教材中的实验 原教材中的2521型学生实验仪的单缝是采用真空镀铬工艺镀铬在玻璃片上.镀铬的部分像镜子一样反光,不能透光;不镀铬的部分(即单缝所在位置)则透光.将此单缝与激光器、光屏依次安装在光具座上.调整三者的高度(使之在同一水平线上)和距离,使激光照射单缝,在光屏上投下的衍射条纹. 在实际教学过程中,教师除了要让学生观察到单缝衍射的图样外,还希望通过实验让学生观察产生明显衍射的条件及不同缝宽的衍射图样的不同,而原器材中只是配有两种不同缝宽的单缝,这是此仪器的不足之一;其次,我们知道光不仅遇到狭缝会出现衍射现象,在遇到障碍物时一样会出现衍射现象,而该仪器就无法做到这点,这是此仪器的不足之二.     

饱和水汽压实验

在讲授理想气体性质与饱和蒸汽性质这两个内容时,由于从高中到大学,对前者有实验的配合,学生理解掌握较好。而后者,由于无实验配合,学生往往难以理解掌握。饱和蒸汽压又是一个十分重要的概念,为了能使学生加深对饱和蒸汽压是温度的函数,而与蒸汽的体积无关这一性质的理解,我们开设了水的饱和蒸汽压的学生分组实验。此实验方法简单,对仪器的要求不高,实验效果良好。兹介绍如下:     

本征广义琼斯矩阵方法（英文）

为了描述完全偏振光在非线性晶体中传播时的偏振态及相位变化,本文基于Ortega-Quijano等人在推导非线性晶体的广义琼斯矩阵时采用的微分广义琼斯矩阵方法,提出了本征广义琼斯矩阵方法。与微分广义琼斯矩阵方法相比,本征广义琼斯矩阵方法使用了更精确的数学技巧,在描述光在非线性晶体中传播的物理过程上更为严谨。解决了微分广义琼斯矩阵不能计算斜入射光或者光轴与实验室坐标不重合时光的偏振变化的问题。首先,根据折射率椭球方程和光的入射方向,计算出非线性晶体中本征光的传播方向和折射率。然后,给出了本征光的本征广义琼斯矩阵。最后,计算了本征光的偏振态和相位变化。本文使用本征广义琼斯矩阵对带有一个奇点的涡旋光在KDP晶体中的传播情况进行模拟计算,计算结果表明,本征广义琼斯矩阵方法能够描述任意入射角度、任意光轴方向的完全偏振光在非线性晶体中的传播过程。     

惠更斯-菲涅耳原理及其发展

惠更斯-菲湼耳原理是波动光学的基本原理,是研究衍射現象的理論基础。在普通物理光学部分的教学中占据着重要的地位。闡明惠更斯-菲湼耳原理的精神实貭和它的局限性、說明它在波动光学中的地位是教学中的重要課題。本文将参照历史的順序,扼要地闡述惠更斯-菲湼耳原理及其发展,并尽可能地給予物理上的說明。(一)惠更斯-菲湼耳原理关于光的本性,在十七世紀曾經引起著名的微粒說和波动說的爭論。以惠更斯为代表的波动說,认为光是以太的波动,光的传播是以太运动的传播,而不是以太貭点的迁移。关于光     

hBN-LiH/hBN-Li_3N-B体系合成cBN的赋色过程研究

在高温高压条件下,用hBN-LiH和hBN-Li3N-B为初始材料均可以合成出黑色cBN晶体。拉曼光谱测试结果表明,cBN晶体颜色变黑的原因是晶体中多余B原子的存在造成的。在hBN-Li3N-B体系中,晶体内部有明显的三角形阴影形成,表明从晶体表面的中心到顶角间B原子的含量较多,从表面中心到棱边B原子的含量逐渐减少。而在hBN-LiH体系中所得到的晶体颜色从黑色透明直接变成黑色不透明状态,晶体内部没有出现三角形阴影,表明晶体中作为杂质的B原子分布比较均匀。此两种情况说明,B作为杂质原子进入cBN晶体中可以有两种分布情况,一是居中对称分布,二是均匀分布,从晶体的生长环境和自身的排杂能力方面分析了晶体为什么会出现上述现象。