三角形毛细管内毛细现象的数值模拟

从弯曲液体的表面张力出发,研究了三角形毛细管内的毛细现象.利用Matlab数值模拟,讨论了不同形状液面下竖直方向的表面张力,液面上升高度与边长之间的关系,毛细管内液柱上升的速度等相关问题.结果表明,首先相同的口径下,三角形毛细管内液面上升高度要比圆形毛细管大;其次讨论液面上升速度时,必须要考虑摩擦力的影响,才能与实际情况一致.     

毛细管探针法测定液体的表面张力系数

在毛细管法测定液体表面张力系数的实验中,利用被测液体导电的性质,在螺旋测微计的测微螺杆上沿轴线方向加装一根金属探针,通过电学方法探测毛细管内液面及容器内液面的位置,实现液体在毛细管内上升高度的测量.利用探针法分别测量了蒸馏水在几个不同温度下的毛细上升高度,利用瑞利公式计算表面张力系数.实验结果表明,探针法测量毛细上升高度的重复性好,所测得蒸馏水的表面张力系数与其公认值的百分误差约小于0.12%.     

光学方法对润湿效应形成弯曲液面的理论及实验研究

利用光学方法对润湿效应下的弯曲液面进行了研究.当准直、扩束的激光垂直入射到弯曲液面上时,其反射图样中心为一圆形暗场,周围为明场的光强分布,暗场大小与入射光束所覆盖的液面面积有关.当入射光束直径较小时,反射图样中暗场尺寸较大.随着入射光束直径增大,暗场区域变小.根据液面形成机理,从几何光学角度对这一现象进行了研究和分析,得到了弯曲液面高度随距离变化的解析关系式,并与Yong－Laplace方程进行了比较,实验和理论符合较好.     

Pt/La0.67Sr0.33MnO3异质结中的反常霍尔效应

非磁/铁磁异质结构中存在很多有趣的演生现象,特别是,铂/铁磁异质结构中的反常霍尔效应是一个研究热点.采用脉冲激光沉积技术和射频磁控溅射技术制备出具有原子级接触界面的铂/锰酸锶镧异质结,并对异质结的电输运性能进行了系统的研究.实验发现,铂/锰酸锶镧异质结中存在由铂贡献的反常霍尔效应,这是由磁近邻效应诱导铂表现出铁磁性造成的.反常霍尔电阻随着温度的降低而急剧增加,并且在低于40 K时改变符号.反常霍尔电阻随铂厚度的增加而急剧降低,证实了铂的铁磁性起源于异质结界面.此外,异质结在低外加磁场下可能产生了拓扑霍尔效应,这是由异质结界面处的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用诱导产生手性磁畴壁结构引起的.上述研究结果为进一步理解非磁/铁磁异质结构中的电子自旋和电荷输运之间的相互作用提供了实验基础.     

量子反常霍尔效应研究进展

在没有外加磁场的作用下就能表现出量子化霍尔电导的量子反常霍尔效应已经成为霍尔家族中的重要一员, 其物理起源是体能带反转结构和铁磁性相互作用. 量子反常霍尔效应最重要的表现是在边缘态处具有无耗散运动的手性电流, 这种性质拥有可以改变未来量子电子学的潜力, 极大推动器件小型化、 低损耗、 高速率发展. 近年来,基于理论指导, 人们在实验上已多次观察到量子反常霍尔效应. 在本文中, 从实验层面上重点回顾了量子反常霍尔效应在铬(Cr) 、钒(V) 掺杂的(Bi,Sb)2Te3 体系的研究进展, 以及目前量子反常霍尔效应在其它体系中的研究现状, 深入理解量子反常霍尔效应的起源和机理, 最后对量子反常霍尔效应进行总结和展望     

磁性拓扑绝缘体中的量子化反常霍尔效应——无需外磁场的量子化霍尔效应

文章从平常霍尔效应出发,介绍了反常霍尔效应及其内秉物理机制,并在此基础上介绍了其量子化版本——量子化反常霍尔效应.然后从拓扑有序态的角度,重点讨论了量子化反常霍尔效应与量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应、拓扑绝缘体等之间的区别与内在联系.最后介绍了通过在拓扑绝缘体(Bi2Se3,Bi2Te3和Sb2Te3)薄膜中掺杂过渡金属元素(Cr或Fe)实现量子化反常霍尔效应的方法.     

多频声光互作用的研究

本文推导出包括正常和反常声光互作用在内的多频声光耦合波方程的普适形式,并得出两个独立超声波信号时布拉格状态下方程的解.分析了多频声光互作用的各种线性和非线性效应,包括衍射效率、压缩、交叉调制和各级互调制强度等,并指出反常与正常多频声光衍射的差异.结论是反常多频声光互作用情况下,各级互调制模强度与主衍射模强度的比值小于正常多频声光互作用情况下的相应比值.实验结果与理论分析相符.     

薛其坤等《科学》发文,首次在实验上发现量子反常霍尔效应或将推动信息技术进步

由清华大学薛其坤院士领衔,清华大学、中科院物理所和斯坦福大学的研究人员联合组成的团队在量子反常霍尔效应研究中取得重大突破,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应,在美国物理学家霍尔于1880年发现反常霍尔效应133年后终于实现了反常霍尔效应的量子化.这是我国     

悬浮水轮回复现象的探究

通过对稳定悬浮在冲击水柱上方的轻质球形物体进行预实验猜想,判断出其稳定悬浮条件与水柱冲击点位置相关.在对水柱冲击点进行速度方向的分解后,由康达效应得知流体流经弯曲物体表面过程中存在相互作用力,遂试图利用边界层理论对物体进行受力分析,进而给出物体横向受力的表达式.解释了物体在水柱冲击点稍偏离平衡冲击位置时,物体所受到的类似“回复力”的现象.通过实验测量结果验证了此理论的自洽性.     

微重力条件下与容器连通的毛细管中的毛细流动研究

利用落塔的短时微重力条件, 实验研究了与容器连通的毛细管中的流体在微重力条件下的毛细流动过程, 并通过理论分析建立了相应的毛细管中弯月液面高度随时间变化的微分方程. 结果表明, 对于不同的接触角和不同的容器/毛细管参数, 由建立的理论公式得到的数值解结果都与实验结果在定量上较为一致. 此外, 实验中发现, 改变乙醇和去离子水混合液的比例可以明显地改变接触角参数, 但对毛细流动的影响很小, 建立的理论公式也对这一现象给出了合理的解释. 该研究对于预测和分析微流道及空间微重力条件下的毛细流动行为具有明显的应用价值.     

声电光效应与声电光器件

分析了声电光效应的原理，并制作了铌酸锂反常声电光器件，进行了实验验证。     

受激拉曼散射对非线性介质波导的时空不稳定性影响

基于非线性包络方程我们研究了平面非线性介质波导中的时空不稳定性,得到了有拉曼散射效应情形下不稳定性调制的增益谱的表达式.结果表明在正常和反常两种群速度色散情形下,拉曼散射效应都会导致出现新的不稳定性区域,并且使原有的每一个谱分量的增益上升从而使谱的范围扩大.并通过分析反常色散情况下四种不同函数分布的非线性色散介质系数对不稳定性增益谱的影响,得到呈双曲函数分布的非线性色散介质最为理想.     

Pt/GdFeCo/Pt多层膜的磁性和反常霍尔效应研究

亚铁磁材料因具有反铁磁排列的子晶格磁矩而表现出诸多丰富的物理性质,在磁信息存储和逻辑领域具有广阔的应用前景.本文采用磁控溅射方法在热氧化的硅基片上制备了Pt/GdFeCo(t)/Pt多层膜,系统研究了亚铁磁GdFeCo厚度对多层膜的表面形貌、结构、磁性以及反常霍尔效应(AHE)的影响.结构测试表明薄膜表面粗糙度较小,且GdFeCo层为非晶态;实验中利用GdFeCo层厚度可有效控制Gd元素含量,从而调控GdFeCo趋近反铁磁态特性的磁矩补偿点;通过重金属强自旋轨道耦合效应(SOC)和非晶态亚铁磁薄膜面内压应力,实现了良好垂直各向异性(PMA);进一步阐明了亚铁磁薄膜中磁性和反常霍尔效应的内在产生机制以及磁矩补偿点与温度的内在关系.这些结果为构建新一代低功耗自旋电子器件奠定基础.     

毛细管法测量液体黏度实验再设计

设计了简单的毛细管法测量液体黏度的实验装置,通过测量液面高度与时间的变化,拟合实验数据得到液体的黏度,省去了传统的恒压液槽的设计.通过毛细管外加恒温管的方法,可较准确地测量不同温度下液体黏度的变化.通过实验给出泊肃叶公式中液体流速与毛细管长度、内径以及两端压强差的关系.     

高流强电子束在锥形SiO2毛细管中的导向效应

 研究了高流强电子束(1～10 μA)在单根锥形SiO₂毛细管中的导向效应,测量了出射电子的角分布,分析了入射能量对电子传输效率的影响。实验发现：出射电子呈高斯分布且时间稳定性好,随着入射能量增加,电子在毛细管中的传输效率降低,传输效率与入射能量呈负指数关系。实验结果与导向效应模型符合得很好。     

水平平板上静态液滴的光学效应研究

对液滴表面的光学衍射效应进行实验研究.当用一准直、扩束的激光束自下而上,垂直照射水平放置的平板上的静态液滴表面时,得到了清晰、稳定的衍射图样.衍射图样的强度分布随着入射光束半径的变化而变化.当激光束半径改变到某一特定大小时,衍射图样中心条纹消失.通过对衍射条纹的分布与液体表面形态的理论分析,并根据物理光学原理,得到了条纹强度分布与激光束半径和入射面液面最大高度之间比值是相关的.基于这一发现,提出了一种液滴表面研究的非接触、有效实验方法.     

超声波多普勒实验仪

基于多普勒效应原理,分别测得波源的频率和发生相对运动时观测到的频率即可分析出物体相对运动的速度.实验仪以单片机为测控系统核心实现超声波多普勒效应演示实验及速度测量并提供了具体的设计方案与实验结果.同时单片机赋予了仪器以软件为核心的技术特点,具有重塑性与可扩展性.     

量子霍尔效应及量子反常霍尔效应的探索历程

回顾了霍尔效应、量子霍尔效应及量子反常霍尔效应的探索历程.着重叙述了1985年、1998年获得诺贝尔物理学奖的量子霍尔效应研究成果,以及在我国实验室首次观测到量子反常霍尔效应的重大成就.     

基于孔口出流模型的实验研究及理论分析

基于孔口出流模型对底部有小孔的圆柱体容器中液体液面高度随时间的变化规律进行了实验研究,并通过计入液体表面张力引起的孔口收缩和流体黏滞力导致的能量损失对实验结果进行了理论分析,与实验结果一致.     

180keV O6+离子与锥形玻璃毛细管相互作用研究

实验研究了强流（几个nA/mm2）180 keV O6+离子穿越微米尺度锥形玻璃毛细管的聚焦效应.结果表明,毛细管出口处束流密度比入口处束流密度增加了6~7倍,且出射离子保持原有的电荷态及能量.此外我们发现,当毛细管倾斜一定角度时,离子出射方向偏向毛细管管轴方向.基于自组织充电模型对上述实验结果进行了讨论.