薄膜物理中厚度测量的教学设计与探索

物体厚度是一个简单的物理量,然而对于薄膜体系,厚度则扮演着极其重要的角色,尤其是对薄膜的各种物理和化学性质影响很大.因此,在薄膜物理这门课程中,需要强化薄膜厚度的概念及其测量方法的教学内容.本文从薄膜厚度的基本概念出发,围绕“学”来展开教学,以问题为导向,逐步引出厚度的重要性,解析厚度测量的方法和原理,具体讲解厚度的测量技术.教学内容由浅入深,推表及里,激发学生的思考,使学生更加深刻地掌握薄膜厚度概念及测量原理,同时在教学过程中引入领域科学前沿和思政元素,达到“教书”与“育人”的双重目的.     

深化教学内容改革的尝试

本文结合在电气工程系应用电子技术专业物理课程中关于“电容和电场能量”的一次公开课,探索在教学中从应用角度引入问题;在教学过程中紧扣“掌握概念、强化应用”;以讲清原理、概念在工程技术应用为主,不过多涉及技术细节以及注意培养学生工程思维方法等问题.     

在“加速度”概念教学中克服学习障碍的设计与策略

物理教学包括概念教学、规律教学、实验教学等,不少教师在教学中不重视物理概念的引入、形成。笔者分析了物理概念的特征,分析了影响物理概念学习的障碍,并以“加速度”概念教学设计为例,从4个角度提出了优化物理概念教学的教学策略。     

物理综合性问题的一种教学策略:搭建物理概念脚手架

通过两个具体的实例说明物理综合性问题教学中搭建物理概念脚手架的两种方法:递进式和平行式.搭建有效的概念“脚手架”能增进学生对物理知识和方法理解,帮助学生提高分析解决物理综合性问题的能力.     

数学量子位与物理量子位的差别

本文讨论了量子位概念的数学定义和物理实现,指出了两者之间的差别.我们发现,量子信息研究中采用的量子位概念是数学的,不是物理的,而物理的量子位在应用中存在本质性的概念问题,包括无法读写,需要无穷大的精度,与经典熵的定义矛盾,等等.     

迈克耳孙干涉仪与光学自相关测量

“迈克耳孙干涉仪与光学自相关测量”是北京大学基础物理实验教学中心开设“综合物理实验”课程中的实验项目.作为该项目的教学辅助材料,本文旨在引导学生在熟悉教学型迈克耳孙干涉仪及其实验的基础上,尝试理解迈克耳孙干涉原理在现代科技中的应用,深入研究基于迈克耳孙干涉仪器的光学自相关测量机制,搭建基于教学型迈克耳孙干涉仪的傅里叶变换光谱仪或者光学相干层析成像的实验系统,探究相关的物理与技术问题.文中插入了一些“思考与练习”的题目,希望学生能以问题为导向来具体理解相关的物理内容和实验技术.最后的“教学要求”明确了实验的基本内容、面谈环节重点讨论的具体问题和后续深入研究的主要方向.     

深化教学内容改革的尝试

本文结合在电气工程系应用电子技术专业物理课程中关于“电容和电场能量”的一次公开课，探索在教学中从应用角度引入问题；在教学过程中紧扣“撑握概念、强化应用”；以讲清原理、概念在工程技术应用为主，不过多涉及技术细节以及注意培养学生工程思维方法等问题。     

关于大学物理中“不确定原理”一节内容不同讲法的比较和建议

海森伯不确定原理是量子物理的基石之一,尽管物理学界对其基本意义仍有争论,但在大学物理课程教学过程中对该原理的讲述,无疑应该注重引导学生扬弃经典轨道概念、建立波粒二象性概念.然而目前国内多数教材对此原理的讲法,事实上仍然或明或暗地使用了经典轨道的概念,从而容易使学习者产生困惑,本文调查对比了国内外几十种教材对不确定原理的讲解和论述方法,在此基础上提出了该部分教材的修改和教学建议.     

应用数学知识解决物理习题应注意的问题

中学物理教学中运用数学知识解决物理问题的能力的培养,是使学生掌握学习、研究物理问题的重要方法和有力手段,但在运用数学方法研究物理问题时要很好地反映物理内容,才能加深学生对物理概念和规律的理解与灵活运用,提高分析问题,解决问题的能力. 1 把数学知识运用到物理公式中,要弄清公式的物理意义在物理学中,有些属于物质的某方面的属性或某种状态的物理概念是用“比值”的方式     

吴大猷先生点评《经典力学》

文章介绍了吴大猷先生对《经典力学》中一些基本问题的意见以及他的近期工作。吴先生认为,Hamilton原理是一个物理原则,而不仅仅是数学变分问题。他还对“齐次问题”和“猝变运动”作了讨论。     

均值+方差二维表征高光谱信息的苹果腐败预警方法

为实现苹果在贮藏过程中有效的腐败预警,提出一种基于高光谱图像灰度值均值融合方差的二维高光谱信息表征方法,并构建了苹果样本的巴氏距离（BD）预警模型。首先,为获得有效的光谱信息,对高光谱图像的感兴趣区域（ROI）进行了选择;同时,为减少噪声影响,通过对比分析6种光谱信息的预处理方法,最终采用Savitzky-Golary(SG)平滑方法,分别对均值和方差表征的两种光谱信息进行全波段（371.05～1 023.82 nm）光谱曲线降噪处理。其次,为获得特征波长,从降噪后的光谱曲线中运用连续投影算法（SPA）结合样本色调角和失水率2个理化指标,提取了高光谱图像共同的特征波长,分别得到了两种表征方式下的7个（均值表征）和8个（方差表征）特征波长。然后,通过分析样本色调角随贮藏天数变化的折线图,确定了图中发生明显转折的数据点所对应的贮藏日期,并结合样本贮藏期间实际观察的情况,初步界定第21贮藏日为样本腐败的基准日。另外,依据苹果样本表皮叶绿素特征吸收波长（675 nm左右）,绘制出平均光谱反射值变化趋势图,发现趋势图在第21日升至最高点,吻合色调角的分析结果,这表明样本确实从第21日开始腐败。因此,第21贮藏日对应的特征波长可用来建立腐败基准日的光谱信息表征向量。最后,分别建立基于均值表征、方差表征及二者相融合表征下的光谱信息巴氏距离腐败预警模型。结果表明：基于均值融合方差的光谱表征信息所建立的预警模型相较于它们各自建立的预警模型,波动性进一步减弱,可更好地反映苹果样本在贮藏过程中接近腐败的程度。因此,融合灰度值均值和方差的光谱表征信息更能全面的表征苹果贮藏过程中的品质变化,模型预警的稳健性及泛化能力更强,为利用高光谱图像信息对苹果贮藏进行腐败预警提供了新思路。     

大地震观测和应急处置中的几个“费米式”半定量方法及其物理意义

在大地震的观测和应急处置中,"费米式"半定量方法发挥着重要作用.文章简要介绍了相关领域中几个有重要应用潜力的半定量方法,包括地震烈度分布的KF模型、用高频能量包络确定大地震的震源时间函数、粗略描述大地震破裂过程的偏振分析方法、地震早期预警中的震级估计,并讨论了这些方法的物理意义和相关的物理问题.     

Early warning signals of abrupt temperature change in different regions of China over the past 50 years

In this paper, the early warning signals of abrupt temperature change in different regions of China are investigated. Seven regions are divided on the basis of different climate temperature patterns, obtained through the rotated empirical orthogonal function, and the signal-to-noise temperature ratios for each region are then calculated. Based on the concept of critical slowing down, the temperature data that contain noise in the different regions of China are preprocessed to study the early warning signals of abrupt climate change. First, the Mann-Kendall method is used to identify the instant of abrupt climate change in the temperature data. Second, autocorrelation coefficients that can identify critical slowing down are calculated. The results show that the critical slowing down phenomenon appeared in temperature data about 5-10 years before abrupt climate change occurred, which indicates that the critical slowing down phenomenon is a possible early warning signal for abrupt climate change, and that noise has less influence on the detection results of the early warning signals. Accordingly, this demonstrates that the model is reliable in identifying the early warning signals of abrupt climate change based on detecting the critical slowing down phenomenon, which provides an experimental basis for the actual application of the method.     

A single dual-mode gas sensor for early safety warning of Li-ion batteries: Micro-scale Li dendrite and electrolyte leakage

Li dendrites and electrolyte leakage are common causes of Li-ion battery failure. H₂, generated by Li dendrites, and electrolyte vapors have been regarded as gas markers of the early safety warning of Li-ion batteries. SnO₂-based gas sensors, widely used for a variety of applications, are promising for the early safety detection of Li-ion batteries, which are necessary and urgently required for the development of Li-ion battery systems. However, the traditional SnO₂ sensor, with a single signal, cannot demonstrate intelligent multi-gas recognition. Here, a single dual-mode (direct and alternating current modes) SnO₂ sensor demonstrates clear discrimination of electrolyte vapors and H₂, released in different states of Li-ion batteries, together with principal component analysis (PCA) analysis. This work provides insight into the intelligent technology of single gas sensors.     

基于前失速先兆检测机理的叶顶喷气扩稳实验研究

拓宽轴流压气机稳定工作裕度及探索其流动失稳控制途径一直是内部流动研究的焦点。本文从前失速先兆检测机理入手,对前失速先兆与叶顶间隙泄漏流非定常性进行了关联性研究,发现了前失速先兆与叶顶间隙泄漏流非定常性有一定的关联性。在认识这类关联性的基础上,提出了基于前失速先兆捕捉的失稳控制途径,并结合DSP控制器构建扩稳控制方案,在低速轴流压气机上进行了实验验证。实验结果表明:采用叶顶喷气扩稳控制措施后,简化了原来复杂的控制机构,并为控制措施的实施预留了反馈控制时间,与原来的定常喷气控制措施相比有变工况自适应的优势。     

舰载机双波段红外搜索预警系统研究

介绍了舰载机红外搜索预警系统概念、特点、技术优势,对舰载机双波段红外搜索预警系统的基本要求、组成结构和工作原理、关键技术及系统主要评价指标进行了分析,展望了其未来发展趋势。     

煤层底板突水监测预警光纤应变传感器的研制

针对煤层底板突水监测预警系统对应变传感器的特殊要求,研制了新型光纤光栅三分量应变传感器。三分量应变传感器采用内置温度补偿芯片的温度补偿方法,通过将3个应力芯片按一定角度放置的封装工艺研制而成。对所研制的光纤光栅应变传感器进行了温度特性试验、系统基本性能指标试验、疲劳耐久性试验等,试验结果表明:所研制的传感器在使用温度0℃～40℃内,灵敏系数为1.23 pm/,应变量程为1 000 ;横向效应为0.39%,机械滞后为1.18 ,蠕变为1.53 ,线性度为0.13%,重复性为0.16%,工作性能满足设计要求。经过煤层底板突水监测工程实例,验证了新型光纤光栅应变传感器均能准确感应煤层底板应变信息,可对监测点80 m范围内进行预警。     

Pion,pion-pion,and pion-nucleus interactions

This survey is devoted to describing the early studies of I.I. Gurevich on pion physics that were performed by the photoemulsion method and the studies of the pion-pion interaction that were made by his colleagues on the basis of the hydrogen-bubble-chamber and the magnetic-spectrometer method (as well as on the basis of the photoemulsion method). Two approaches—an extrapolation of experimental data from the physical region to the pion pole and a theoretical calculation based on the Roy integral equations—are used to deduce information about the pion-pion interaction. The first results obtained for pion-pion and pion-nucleus interactions in the experiments that are being currently performed in Brookhaven and at CERN (ππ interaction) and at TRIUMF (Canada) and in Brookhaven (pion-nucleus interaction) are presented, along with the existing theoretical concepts in these realms of physics.     

单元素类石墨烯二维拓扑材料的研究进展

除了石墨烯外,很多主族元素也可以形成类似石墨烯的稳定单层结构,并且具有丰富的物理化学性质及广阔的应用前景.其中在物理学中最引人注目的是理论预言在这些材料中预言存在的二维拓扑物性.单元素类石墨烯二维材料已经经历了十余年的研究进程,目前已经理论发现和实验制备出了若干新型二维拓扑材料,成为当前凝聚态物理和新材料领域重要研究方向之一.在这篇评述中,我们将详细介绍这一领域的研究历程、研究思路,以及最新研究进展,并对其进一步的研究方向做出展望.     

核心素养下多情境构建物理概念的教学研究——以“认识守恒量”为例

高中物理核心素养导向下,有效认识物理概念是落实构建物理观念的重要环节.通过多情境化的教学途径,在多角度、多层面地构建物理概念的过程中知道构建这个概念的缘由,有效地实现前概念向科学概念转变.既有助于学生对物理概念的有效构建,又有利于学生对概念的深度理解,还可以助力学生对物理规律和科学思维方法的掌握,达到培养学科核心素养的目的.