物理学──新技术的先导

物理学是研究物质运动的最普遍的形态(力学的、热学的、电磁学的等等)以及它们之间相互转化的一门基础科学.物理学基础研究的目的在于认识物质运动的客观规律和揭示不同层次的物质的内部结构.但历史事实证明,作为基础科学的物理学其研究结果往往能够变成改造世界的强有力的工具     

时空的对称性

 时空的对称性是大自然的奇妙特性之一,这种特性几乎是无处不在。例如,从宏观的角度看,人和动物的形体结构是左右对称的,植物的结构也是左右对称的,飘落的雪花的结构也是对称的。从微观的角度看,所有晶体都是对称排列的,水分子的排列也是具有严格的对称性。对称性无论在人们的日常生活中,还是在科学研究和应用技术领域,都具有非常重要的作用和地位;它潜移默化地影响着人类的观念和思维,这点可以从人类建筑的对称结构和人的对称审美观来说明;尤其在物理科学的研究中,例如基本粒子的研究、半导体物理的研究等等,时空对称性都是处于核心地位的重要概念。     

纯相对的运动观必须批判──试评相对性原理

一、从牛顿的纯绝对运动观到 爱因斯坦的纯相对运动观 在经典力学中,牛顿把物体的运动机械地割裂为“绝对的和相对的,真正的和表现的,数学的和通常的”.在他看来,相对运动“不过是整体的和绝对的运动的一部分”,“是真正运动之差”.他认为自己的“水桶实验”找到了“直接与相对运动相反的水的真正绝对的旋转运动”。当物理学的发展深入到电磁现象的新领域时,光的传播定律就与体现这种形而上学的纯绝对运动观的经典相对性原理发生了严重的抵触. 爱因斯坦抓住电磁观象对于惯性运动也具有相对性的事实,把经典相对性原理推广为狭义相对性原理.他…     

在QCD中核子的静态性质

基于参数化的完全穿衣服的夸克传播子,　利用量子色动力学（QCD）研究了核子的磁矩和电荷半径平方的平均值与夸克动量的依赖关系。预言的核子磁矩和电荷半径的数值与文献中广泛应用的经验值和其他许多具有QCD特征的理论模型所预言的值一致。结果说明了核子的磁矩和电荷半径不是人们通常所理解的一个不变的常数,　而是依赖于核子中夸克动量的一个跑动量,　对于不同动量它们的值是不同的。计算结果也清楚地表明了所采用的参数化的夸克传播子的适用性和可靠性。     

夸克喷注与胶子喷注角分布特性的研究

用蒙特卡洛模拟Jetset 7.4产生质心能量为91.2GeV的正负电子对撞事件. 在引入喷注的圆锥角后, 对不同味的夸克喷注和由不同味夸克发射的胶子产生的喷注的角分布特性进行了仔细研究. 结果发现, 在相同的能量下, 胶子喷注的角分布范围比夸克喷注的角分布范围要明显宽一些. 在带电粒子数、横动量相同的条件下, 胶子喷注的平均圆锥角比夸克喷注的平均圆锥角大很多. 喷注的平均圆锥角随带电多重数以及喷注的横动量的分布都呈线性正关联. 由不同味的夸克发射的胶子产生的喷注的圆锥角分布特性相同；而不同味的夸克喷注的圆锥角分布存在明显的差异.     

光纤端面的质量与光纤光学性能的关系

光纤的透过性能是光纤传输的重要特性之一。影响光纤透过性能的因素除了纤芯、包层玻璃的质量和几何缺陷以外,还与光纤端面的质量有关。在光纤的加工过程中,光纤端面的平整度、磨料的使用等都会影响端面的质量。讨论了影响光纤透过性能的因素;光纤端面的反射损失对透光性能的影响;增透膜对光纤端面反射的控制;加工后光纤端面的几何形状对透过性能的影响;加工后纤维端面折射率的变化情况;抛光液酸碱性的控制;抛光后光纤端面的处理。通过对光纤端面进行加工过程的控制和对光纤端面进行涂层的处理可改善光纤的透光性能。     

自旋为1的粒子的电磁结构

利用强相互作用的不变性,通过普洛卡(Proca)方程,决定任意具有强相互作用的自旋为1的粒子的一般电磁结构的可能的形状因子。由此计算了电子与氘核的散射的微分截面。结果可用于自旋为1的粒子的电磁结构的实验分析。     

Savart偏光镜的透射率对空间调制偏振干涉成像光谱仪通量的影响

空间调制偏振干涉成像光谱仪的核心是干涉仪,干涉仪的重要组成部分是Savart偏光镜.Savart偏光镜的透射率直接决定着空间调制偏振干涉成像光谱仪的光通量,进而影响到目标的干涉图和目标的像.因此有必要研究Savart偏光镜的透射率对光通量的影响.在介绍干涉仪结构的基础上,利用电磁场边界条件和折射定律分别求得了光在Savart偏光镜的4个分界面:空气/Savart偏光镜的左板;Savart偏光镜的左板/胶粘剂;胶粘剂/ Savart偏光镜的右板;Savart偏光镜的右板/空气的透射率和光强,同时得到了光通过干涉仪后的两束干涉光的光强.利用光的叠加原理得到了干涉后的总的光强,并求出了光通过Savart偏光镜的透射率和光通量的数学表达式.通过两者的关系式可以很直观的看到Savart偏光镜的透射率对空间调制偏振干涉成像光谱仪的光通量的影响,为研究空间调制偏振干涉成像光谱仪提供了一定的理论依据.     

添加超导中间层扩散连接BSCCO带材

采用超导粉末作中间层对BSCCO带材进行连接是比较有效的方法.超导粉末中间层中Bi-2223超导相的含量影响着连接的效果,超导相含量为88.5%的中间层连接所得到的接头的连接效率比含量为55%的中间层连接的接头的连接效率高18个百分点.另外在超导粉末中间层中添加适量的金属Ag可以有效的降低中间层的熔点,增加中间层的粘性,减少连接的缺陷,提高连接的质量.     

圆形线圈对超导球体的悬浮力特性分析

针对超导球体和圆形线圈之间的力的作用,介绍了一种简化而有效的计算悬浮力的方法。在此基础上,对线圈和超导球体的几何形状尺寸以及两者之间的相对位置关系对悬浮力的影响进行了综合的分析和讨论;对悬浮力在随着线圈和超导球体的具体参数的变化规律做了定量的分析。总结出的结论为超导悬浮系统的分析和设计提供重要的参照。     

Application of the WKB method to calculating the group velocities and attenuation coefficients of normal waves in the arctic underwater waveguide

Algorithms based on the WKB approximation are proposed for the fast and accurate calculation of the group time delays and effective attenuation coefficients of normal waves in the deep-water sound channel of the Arctic Ocean. These characteristics of the modes are determined in the adiabatic approximation by integrating the local group velocity and attenuation coefficient over the horizontal distance between the ends of the propagation path. According to the WKB method, the local group velocity is the ratio of two quantities. The first one is the sum of the length of the ray corresponding to the mode and the side displacement of the ray at the reflection by the ice cover. The second one is the sum of the travel time of the sound signal along the ray cycle and the time delay caused by the side displacement. The grazing angle of the ray is determined from the condition of quantization for the phase integral. According to the WKB method, the local attenuation coefficient of the mode is specified as the ratio of the squared modulus of the coherent reflection coefficient at the lower boundary of the ice cover and the sum of the cycle length and the side displacement of the ray. Simple recurrent relations are proposed to estimate, with fair accuracy and short calculating time, the phase integral, the integral that describes the cycle length, and the related local group velocities and attenuation coefficients. The capacity and efficiency of the algorithms are confirmed by the comparison of the aforementioned mode characteristics calculated by using the proposed relations and the precise computer code. The calculations are performed with the sound speed profiles obtained from the temperature and salinity measurements during the SEVER and SCICEX-1995 expeditions.     

抛光区域几何特征与流场创成关键参数关系

磁流变抛光在其实际工作过程中,抛光区域几何特征的不同将会对流场创成的关键参数产生很大的影响。针对此问题建立三维模型与实验仿真展开研究。在研究抛光区域几何特征与流场创成关键参数的关系时,先改变抛光区域形状,观察其对流场创成中剪切应力、压力产生的影响;再控制抛光区域的形状相同时,通过改变抛光区域尺寸大小,观察对流场创成中剪切应力、压力产生的影响。结果表明:当抛光区域形状不同时,抛光区域为凹面时剪切应力最大,抛光区域为凸面时剪切应力最小。当抛光区域形状为凸面时,抛光区域两边的剪切应力随着抛光区域曲率大小增大而增大;当抛光区域形状为凹面,抛光区域两边的剪切应力随着抛光区域曲率大小增大而减小。当抛光区域形状不同时,抛光区域为凹面时压力最大,抛光区域为凸面时压力最小。当抛光区域形状为凸面时,抛光区域处的压力随着抛光区域曲率增大而增大;当抛光区域形状为凹面时,抛光区域处的压力随着抛光区域曲率增大而减小。     

应变超晶格系统的共振行为及其动力学稳定性

在经典力学框架内和Seeger方程基础上,讨论了应变超晶格界面附近的位错动力学行为,指出了系统的非线性共振将导致位错的运动与堆积,并可能造成超晶格的分层或断裂.首先,引入阻尼项,在小振幅近似下,把描述一般位错运动的Seeger方程化为了超晶格系统的广义Duffing方程.利用多尺度法分析了系统的主共振、超共振和子共振,并找到了系统出现这三类共振的临界条件.结果表明,系统的临界条件与它的物理参数有关,只需适当调节这些参数就可以原则上避免共振的出现,保证了超晶格材料的完整性和性能的稳定性. 关键词： 位错动力学 应变超晶格 共振 分岔     

光参量过程中的逆转换问题

逆转换是影响光参量变换转换效率、参量光光束质量以及参量光输出稳定性的关键因素,随光斑分布和时间变化,逆转换现象很难消除.文中分析了光参量变换过程中的逆转换问题,研究了影响逆转换的关键因素.分析得出,适当的晶体长度、优化的抽运光斑截面类型、合适的谐振腔参数(对于振荡器)有利于降低逆转换,提高参量转换效率,改善参量光光束质量.根据理论分析结果,设计了脉冲砷酸钛氧钾(KTA)光参量振荡器,实验获得了270 mJ信号光和150 mJ闲频光输出,有效地抑制了逆转换的影响,参量转化效率达到了43%. 关键词： 逆转换 光参量放大 光参量振荡     

混合态下运动原子与相干态光场相互作用的量子纠缠

利用负熵方法,研究了混合态运动原子与相干态光场相互作用系统的量子纠缠特性,讨论了原子初态、场模结构参数、相干场平均光子数、失谐量、跃迁光子数等物理参量对系统纠缠度的影响。结果表明：考虑原子运动时,系统纠缠度在整个时域范围内出现了规则的周期振荡。原子初态趋于纯态时系统纠缠度较高。随着相干场平均光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小,规则振荡的周期不变。随着跃迁光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变大,振荡变得越来越快。随着失谐量的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小。     

电子辐照条件下初始电位对介质材料表面电位衰减特性的影响

为了研究航天器介质材料表面不同电位初始值对表面电位衰减特性的影响。利用航天器带电地面模拟实验设备对聚酰亚胺和聚四氟乙烯介质材料充电到不同电位值,然后关闭电子枪,用电位计测量介质材料表面电位的衰减曲线,并从理论上对cross-over现象进行分析。介质材料初始电位值越大,则表面电位衰减速度越快,且在一定的时间段内电位衰减效率随初始电位值的增大而变大;在相同的真空度条件下,对于初始电位值之和相等的两组衰减曲线,初始电位值之间差值较小的一组衰减曲线更容易出现cross-over现象;出现cross-over现象的时间和电子的迁移率相关,对于相同的两个初始电位,迁移率越大的材料则出现cross-over现象的时间越短,电位衰减会更快。航天器介质材料表面充电电位越大则衰减速度越快,在一定时间的衰减效率越高。     

On certain regularities of the response of a medium upon generation of the triple frequency of a few-period laser pulse in the case of its passage through an optically thin nonlinear layer

The response of a medium at the triple frequency under the action of few-period laser pulses is considered within the framework of the thin-optical-layer approximation for the case where the triple frequency is close to the natural frequency of the linear oscillator. It is shown that a bistable dependence of the polarization amplitudes on the external action amplitude simultaneously appears at both the natural frequency and the frequency of the external action. This allows one, in particular, to reveal the presence of bistability of the regime of third harmonic generation in a physical experiment by using the transmitted radiation of the acting pulse. A decrease in the duration of the pulse incident on the medium leads to an increase in the hysteresis loops. The effect of the absolute phase of a short pulse on the spectral composition of the response of the medium is studied. For pulses of medium duration, in addition to the resonant response of the medium, the presence of the dynamic response of the medium at the triple frequency was revealed, despite a detuning of the latter from the resonance. The presence of this frequency in the spectrum of the response of the medium results in the dependence of the resonant response of the medium on the absolute phase even for a sufficiently long pulse containing tens oscillations of the electric field strength under the pulse envelope. To obtain the dynamics of the spectral lines from the results of computer simulation, the Fourier-Gabor method is used, the applicability of which is demonstrated by the comparison of the results obtained on its basis with the corresponding analytical dependences.     

Poisson-Vlasov: stochastic representation and numerical codes

In this paper, we examine the effects of the gravitational field on the dynamical evolution of the cavity-field entropy and the creation of the Schr?dinger-cat state in the Jaynes-Cummings model. We consider a moving two-level atom interacting with a single mode quantized cavity-field in the presence of a classical homogeneous gravitational field. Based on an su(2) algebra, as the dynamical symmetry group of the model, we derive the reduced density operator of the cavity-field which includes the effects of the atomic motion and the gravitational field. Also, we obtain the exact solution and the approximate solution for the system-state vector, and examine the atomic dynamics. By considering the temporal evolution of the cavity-field entropy as well as the dynamics of the Q-function of the cavity-field we study the effects of the gravitational field on the generation of the Schr?dinger-cat states of the cavity-field by using the Q-function, field entropy and approximate solution for the system-state vector. The results show that the gravitational field destroys the generation of the Schr?dinger-cat state of the cavity-field.     

Transmission of Correlated Gaussian Packets Through a Delta-Potential

We study the evolution of the most general initial Gaussian packet with nonzero correlation coefficient between the coordinate and momentum operators in the presence of a repulsive delta-potential barrier, using the known exact propagator of the time-dependent Schrödinger equation. For the initial packet localized far enough from the barrier, we define the transmission coefficient as the probability of discovering the particle in the whole semi-axis on the other side of the barrier. It appears that the asymptotical transmission coefficient (calculated in the large time limit) depends on two dimensionless parameters: the normalized ratio of the potential strength to the initial mean value of momentum and the ratio of the initial momentum dispersion to the initial mean value of momentum. For small values of the second parameter, the result is reduced to the well-known formula for the transparency of the delta barrier, obtained in the plane-wave approximation by solving the stationary Schrödinger equation. For large values of the second parameter, the transmission coefficient can be much larger than that calculated in the plane-wave approximation. For a fixed initial spread of the packet in the coordinate space, the initial correlation coefficient influences the transparency of the barrier only indirectly, through the increase in the initial momentum dispersion.     

梯度磁场作用下光纤中磁流体光透射特性研究的建模与分析

对光纤中磁流体在梯度磁场作用下的光透射特性进行了研究,提出光纤中磁流体的光透射率变化主要来源于梯度磁场引起的磁流体密度分布变化。根据郎之万函数和流体理论,推导了光纤中磁流体在梯度磁场作用下的密度分布,并根据Beer-Lambert定律,得到磁流体光功率透射衰减和纳米粒子局部密度的关系,从而建立光纤中磁流体在梯度磁场作用下光透射特性的理论模型。进而对光纤中磁流体在不同梯度磁场作用下的光透射功率进行数值分析,得到不同磁场强度和磁场梯度下光纤中磁流体透射功率的变化规律。最后将数值分析的结果和实验数据进行对比,验证了模型的合理性, 同时也验证了梯度磁场作用下磁流体光透射功率的变化主要来源于磁流体密度分布变化的推论。