流体力学综合实验平台的设计

根据流体力学原理设计制作了一个综合实验平台,能够定量研究泊肃叶定律、伯努利定律和托里拆里定律,所得数据与理论符合较好.利用该平台还可观测雷诺现象,形象演示层流与湍流互相转变的物理过程.该平台具有适用性强、操作简便、现象明显等特点,用于大学物理实验教学效果良好.     

基于图形的黑体辐射三大基本定律关系阐述

运用Matlab可视化语言编程,绘制了表征普朗克辐射公式物理意义的图形.通过对该图形曲线的深入分析,直观地阐明了维恩位移定律和斯忒藩-玻尔兹曼定律与普朗克辐射公式的关系及这两个定律的物理含义;又从图形出发,采用数值计算方法,求解得到工程实践中所关心的波段辐射出射度参数,以及光电探测器优化选择的策略.     

多光谱瞬态测温计用于动力发射系统火焰测试

 无论在民用钢铁冶炼、焊接技术或者军用近代动力学发射系统中,对于目标火焰的辐射温度测量一直有着重要意义,其对钢铁冶炼成分的判定、焊接工艺的提高和动力系统轨道烧灼的研究都有着重要的影响。该情况下火焰不仅温度极高,而且在某些场合其产生是一个瞬态过程。因此,传统的接触式测温方法不再适用。基于经典的普朗克黑体辐射定律在测量时受到光谱发射效率的影响也难以准确得到最后结果。以经典的普朗克黑体辐射定律作为理论基础,结合多波长光谱辐射方法,研制了新型的多光谱辐射瞬态高温测温计。该高温计最快响应时间可达到2 ns。通过采用高分辨率衍射光栅和光纤连接的方式,保证多光谱提取的准确性。同时将经典的普朗克黑体辐射定律结合多波长提出新型辐射温度算法,不仅解决对该目标辐射温度的精准计算,更可以同时求得目标在该温度下的实时光谱发射效率。通过对高速发射目标和可调节亮度的溴钨灯测量的实验表明,该方法满足测量动力发射目标表面辐射温度分布的同时,也保证了较高的精度,满足了对于发射瞬间物体表面瞬态温度测试的要求。     

光学平台微角振动精密测量技术

对机动光学平台稳定性的特别关注是因为它是决定光束定向辐射效果的重要因素之一，平台微角振动测量是研究平台稳定性、进行减振控制必不可少的重要环：节。平台微角振动测量本质上是一种对空间动态角移的测量，所采用的光学手段是建立在以光的直线传播定律、反射定律和折射定律基础上的几何光学测量方法。该方法将探测光束作为振动信息载体，通过特殊结构的几何光路与精密位置传感器PSD有机结合来达到探测平台动态微角移的目的。     

CH薄膜非平衡辐射烧蚀的特性

 用一维多群辐射输运流体力学RDMG程序数值模拟研究了在神光-II黑腔辐射源条件下，非平衡辐射烧蚀CH薄膜的过程，给出了与平衡辐射烧蚀不同的烧蚀图像，得到了非平衡辐射烧蚀相关的数值定律。     

诺贝尔物理学奖百年回顾(续)

 （续前期）１９１１年维恩（ＷｉｌｈｅｌｍＣａｒｌＷｅｒｎｅｒＯｔｔｏＦｒｉｔｚＦｒｎａｚＷｉｅｎ１８６４－１９２８）因发现热辐射规律──维恩位移定律,建立黑体辐射的维恩公式,获得了１９１１年度诺贝尔物理学奖．１９世纪末,人们已经认识到热辐射和光辐射都是电磁波,并对辐射能量在不同频率范围内的分布问题,特别是黑体辐射,进行了较深入的理论和实验研究．维恩和拉梅尔（Ｏ．Ｌｕｍｍｅｒ）发明了第一个实用黑体──空腔发射作,为他们的实验研究提供了所需的“完全辐射”。维恩在前人研究的基础上于１８９３年提出了理想黑体辐射的位移定律：λｍａｘＴ＝常数。该定律指出,随着温度（Ｔ）的升高,与辐射能量     

基尔霍夫定律对半透明反射平行板热辐射的应用

基尔霍夫(Kirchhoff)热辐射定律是光学和传热学的重要定律之一,内容为:热平衡条件下,任何物体的辐射度rλ,t与其吸收本领aλ,t的商是波长和温度的普适函数 f(λ,t),与物体的性质无关.表为其中rλ,t表示辐射体单位表面积在温度t,向2π立体角发出的波长为λ至λ dλ的辐射通量密度;aλ,t表示辐射体在温度t时吸收属于波长λ的单位波长间隔的辐射通量与射到该物体表面该波长间隔的辐射通量之比. 能够在任何温度下吸收所有波长的辐射即吸收本领αBλt=1的物体称为黑体,黑体的辐射度,Z.;一j(A,t).为了研究绝大多数非黑体的热辐射特性,常以黑体辐…     

红外测温

 一、红外测温的理论基础我们知道,自然界的一切物体都不断地辐射着红外线,它是由物质内部分子或原子的能级发生跃迁时产生的电磁辐射。随着人们对光学研究的深入,建立了基本的辐射定律,为红外科学奠定了理论基础,红外测温成为应用的一个重要方面。红外测温是辐射式测温的一种,是利用物体的热辐射来测量物体温度的。红外辐射的基本定律是斯忒藩、玻尔兹曼、普朗克等人的黑体辐射定律。黑体是一种理想模型,它能吸收全部入射的辐射而没有反射,是计算热辐射理论最简单的情况。辐射定律就是根据黑体研究出来的。     

热辐射基础实验

利用PASCO热辐射实验装置，进行了辐射体辐射出射度、反平方定律、斯特藩-玻尔兹曼辐射定律等基本实验的研究，并对测量结果进行了数据拟合，实验结果和理论模拟符合得很好。     

煤粉燃烧火焰辐射光谱实验研究

针对煤粉燃烧辐射光谱问题,利用光纤光谱仪对煤粉平面火焰炉实验装置煤粉燃烧火焰辐射光谱进行了测量,详细分析了煤粉辐射光谱特征,并基于普朗克辐射传热定律,通过对光谱仪波长响应特性的标定,得到火焰绝对辐射强度随波长的分布情况,进而利用最小二乘法获得火焰温度与辐射率参数,由此提出基于煤粉燃烧火焰辐射光谱测量的火焰参数测量方法。利用该方法对不同燃烧条件下煤粉燃烧参数进行测量,开展了不同燃烧参数下煤粉火焰辐射光谱实验研究,研究结果表明：煤粉燃烧火焰辐射在200～1 100 nm波段具有较强且连续的光谱特征,基于普朗克辐射定律与最小二乘法可实现煤粉燃烧火焰温度与辐射率的测量;煤粉燃烧火焰辐射光谱在590,766,769和779 nm附近可见明显的Na和K等碱金属痕量元素原子光谱发射谱线,并且这些原子谱线的出现与火焰温度有关;随着煤粉浓度的提高,虽然燃烧温度变化不大,但由于火焰辐射率的增加,造成辐射光谱强度的大幅提升。这对锅炉煤粉燃烧优化具有重要参考价值。     

具有SiC基底负折射率薄膜热辐射特性

本文研究了具有SiC基底的负折射率薄膜复合体的热辐射特性。利用传输矩阵方法及基尔霍夫定律推导了复合层的热辐射特性计算公式。通过对比,分析了负折射率薄膜对SiC热辐射特性的影响。结果显示,负折射率薄膜能够显著地改变传统半导体材料的热辐射特性。通过调整薄膜结构的体系参数,还可以对复合体热辐射的方向特征和光谱特征进行相应的调制。     

The generalized Stefan--Boltzmann law of a rectilinear non-uniformly accelerating Kinnersley black hole

Using entropy density of Dirac field near the event horizon of a rectilinear non-uniformly accelerating Kinnersley black hole, the law for the thermal radiation of black hole is studied and the instantaneous radiation energy density is obtained. It is found that the instantaneous radiation energy density of a black hole is always proportional to the quartic of the temperature on event horizon in the same direction. That is to say, the thermal radiation of a black hole always satisfies the generalized Stefan--Boltzmann law. In addition, the derived generalized Stefan--Boltzmann coefficient is no longer a constant, but a dynamic coefficient related to the space--time metric near the event horizon and the changing rate of the event horizon in black holes.     

空腔"黑体"辐射的简单模型及推论

建立了一个简单的模型来描绘空腔辐射中腔壁与辐射场的能量交换,由此可以得到空腔辐射平衡场能谱的性质,基尔霍夫定律,以及空腔与黑体的关系．     

Room temperature direct-bandgap electroluminescence from a horizontal Ge ridge waveguide on Si

We report a lateral Ge-on-Si ridge waveguide light emitting diode(LED) grown by ultrahigh vacuum chemical vapor deposition(UHV-CVD). Direct-bandgap electroluminescence(EL) of Ge waveguide under continuous current is observed at room temperature. The heat-enhancing luminescence and thermal radiation-induced superlinear increase of edge output optical power are found. The spontaneous emission and thermal radiation based on the generalized Planck radiation law are calculated and fit very well to the experimental results. The Ge waveguides with different lengths are studied and the shorter one shows stronger EL intensity.     

Barriola-Vilenkin黑洞Dirac场的广义Stefan-Boltzmann定律

利用薄膜模型研究Barriola-Vilenkin黑洞的热辐射,得到了黑洞的热辐射满足广义Stefan-Boltzmann定律的结论,导出的广义Stefan-Boltzmann系数不再是一个恒量,当截断距离以及薄膜厚度取定后,它是一个与黑洞视界附近的时空度规以及辐射粒子的径向平均泻流速率有关的比例系数.得到的Barriola-Vilenkin黑洞视界附近Dirac场的辐射能通量与薄层膜内辐射粒子的径向平均泻流速率成正比,与黑洞的质量平方成反比。     

LIGHT SCATTERING AND INFRARED RADIATION OF SPATIAL OBJECTS

In this paper, the characteristic of light scattering and infrared radiation of spatial objects are discussed. The spectral distribution of solar, sky and earth background radiation is given. Based on theories of heat transfer, background radiation and the law of energy conservation, the thermal balance equation for spatial objects can be obtained. With the equation solved and thermal meshwork method, the variation of the thermal equilibrium temperature and radiation power with height is discussed under the conditions of different time zone and altitude.     

带有电荷、磁荷的一类任意加速黑洞的瞬时辐射能通量

利用带有电荷、磁荷的一类任意加速黑洞视界面附近标量场的熵密度,研究黑洞的热辐射规律,导出了黑洞的瞬时辐射能通量,得到了黑洞的热辐射总是满足广义Stefan-Boltzmann定律的结论.导出的广义Stefan-Boltzmann系数不是常数,而是一个与黑洞参量(质量、所带的电荷与磁荷、加速度的大小、视界的变化率)有关的动比例系数.对于不同的动态黑洞,由于黑洞周围的引力场和电磁场不同,导出的广义Stefan-Boltzmann系数也不同.     

Thermal Equilibrium Between Radiation and Matter

In 1916, Einstein rederived the blackbody radiation law of Planck that originated the idea of quantized energy one hundred years ago. For this purpose, Einstein introduced the concept of transition probability, which had a profound influence on the development of quantum theory. In this article, we adopt Einstein's assumptions with two exceptions and seek the statistical condition for the thermal equilibrium of matter without referring to the inner details of either statistical thermodynamics or quantum theory. It is shown that the conditions of thermodynamic equilibrium of electromagnetic radiation and the energy balance of thermal radiation by the matter, between any of its two energy-states, not only result in Planck's radiation law and the Bohr frequency condition, but they remarkably yield the law of the statistical thermal equilibrium of matter: the Maxwell–Boltzmann distribution. Since the transition probabilities of the modern quantum theory of radiation coincide with their definition in Einstein's theory of blackbody radiation, the presented deduction of the Maxwell–Boltzmann distribution is equally valid within the bounds of modern quantum theory. Consequently, within the framework of the fundamental assumptions, the Maxwell–Boltzmann distribution of energy-states is not only a sufficient, but a necessary condition for thermal equilibrium between the matter and radiation.     

黑体热辐射的微机描绘

本文用 QBASIC程序实现了黑体热辐射的微机描绘 .程序具有良好的界面和坚固性 ,通过编程、运行程序 ,一方面可以让学生从交互操作过程中深入理解黑体热辐射规律 ,另一方面还可以让学生在学习物理知识的同时使他们的程序设计能力得到培养 .