理工科院校物理实验规范化教学的探讨

本文探讨了物理实验规范化教学的方向、内容、方法和手段,强调从方向上符合正确性和原则性,内容上符合系统性和严谨性,方法上符合先进性和规范性,手段上符合科学科和文明性.并指出了实验规范化教学应重视的几种新概念.     

Yb~(3+)-Er~(3+)共掺杂的氟化物材料中激发功率对上转换发射光谱性质的影响

用固相法合成了Er3+和Yb3+共掺的LaF3及NaYbF4上转换发光粉末样品材料,研究了激发功率对室温上转换发光性质的影响,重点研究了红光发射增强现象,并探讨了获得红色上转换发光的条件。实验结果表明:在980 nm半导体激光激发下,Er3+和Yb3+共同掺杂的不同氟化物样品材料能够展示比较明亮的红色和绿色发光,激发功率密度对该类材料的上转换红色发射光谱性质能够产生明显的影响。基于上转换发光机制,提出了能量传递的红色上转换发射过程,并借助于一个示意性的能级图解释了所观测到的红色上转换发射增强现象。     

基于双层电极的介电电泳微流控芯片的设计和制备

设计了快速实现微粒操纵的介电电泳微流控芯片的制作方法,利用光刻工艺在玻璃基底上制备和集成了双层金属电极,通过控制底层电极上的电场,实现了顶层电极上微粒的介电电泳物理捕获,模拟分析和实验结果一致.     

纳米相氟氧化物玻璃陶瓷Tm(0.35)Yb(5):FOV的上转换发光

研究了纳米相氟氧化物玻璃陶瓷Tm(0.35)Yb(5):FOV在975 nm半导体激光激发下的上转换发光.发现了位于363.6,(462.6,477.0),648.7,(699.7,680.7)和(777.6,800.7 nm)的几条上转换发光线,它们是Tm3 离子的1D2→H6,1G→H6,1G4→F4,3F3→H6和3H4→H6的荧光跃迁.为了确认它们的上转换机理,还测量了上转换发光强度F随975 am泵浦激光功率P改变的双对数曲线,结果证实了1D2能级的上转换发光部分是五光子上转换发光,而1G4能级和H4能级的上转换发光则是三光子和双光子上转换发光.     

光子晶体对稀土上转换发光的调控

稀土掺杂上转换材料由于其高化学稳定性、低生物毒性,在发光显示、防伪和生物成像等领域得到了广泛的应用。稀土掺杂上转换材料的基质晶格和掺杂离子决定着其发光强度和颜色。光子晶体(PCs)是折射率不同的材料在空间周期性排列形成的有序结构,其最显著的特征是具有光子禁带(PBG)。波长位于光子禁带内的光不能透过光子晶体而被反射回来,因而光子晶体具有优异的光调控能力。本文综述了一维、二维和三维光子晶体对稀土上转换发光调控的进展,介绍了利用光子禁带与上转换荧光发射峰的相对位置对发光进行控制的方法。重点从蛋白石结构和反蛋白石结构两个方面论述了三维光子晶体对上转换发光的调控:对于反蛋白石光子晶体,综述了利用上转换材料构筑反蛋白和利用其他材料构筑反蛋白,通过布拉格反射调控上转换材料的发光;对于蛋白石光子晶体,论述了利用不同折射率胶体微球构筑三维光子晶体对稀土上转换发光进行调控。最后总结了利用等离子体共振和光子禁带共同作用调控上转换发光的研究现状,并展望了利用光子晶体调控上转换发光的发展方向。     

氟锆酸盐玻璃(ZBLAN)中Nd3+和Er3+的紫外上转换发光

利用Ar离子激光器激发掺Nd³⁺和Er³⁺的氟化物玻璃,获得了近紫外的上转换发光.测量了上转换荧光的功率特性和浓度特性.阐述了紫外上转换的能级跃迁过程,并与理论作了对比.     

Visualization of Metal-to-Ligand and Ligand-to-Ligand Charge Transfer in Metal-Ligand Complexes

利用三种方法可视化化了Ru(II) ammine的金属到配体的电荷转移. 首先原子分辨的态密度显示HOMO上的密度主要在Ru上,LUMO 上的态密度在ammine上,这说明Ru上激发的电子会转移到ammine配体上. 第二,电荷差异密度揭示了所有的空穴都在Ru上,所有的电子都在ammine上. 第三,跃迁密度矩阵揭示了Ru和ammine上的电子空穴对的相关性. 这三种方法也用来研究Os(bpy)₂(p0p)Cl的金属到配体的电荷转移和Alq3配体到配体的电荷转移.     

镶嵌正方晶格上Gauss模型的相图

利用等效变换和自旋重标相结合的方法, 研究了镶嵌正方晶格上的Gauss模型. 研究 发现, 该系统可以变换为正方晶格上具有最近邻和次近邻相互作用的Gauss系统, 由此严格求得了镶嵌正方晶格上Gauss模型的临界温度, 得到了该系统的精确相图.     

托卡马克中电子回旋波与低杂波协同驱动的物理研究

揭示了电子回旋波与低杂波协同驱动等离子体并获得协同电流的机理. 从物理上阐述了双波协同驱动在相空间上和在电流剖面上所需满足的匹配关系. 通过计算机模拟研究展示了协同驱动的净增电流与波功率之间存在的非线性关系, 并对其给出了物理上的解释.本文工作将为相关实验的设计和分析提供物理上的支撑.     

DATB和TATB的特殊稳定性分析

利用HONDO程序包,采用从头算法,计算了TNA、DATB和TATB的分子结构和分子内各原子上的净电荷.根据分子结构和各原子上的净电荷,深入分析了DATB和TATB的特殊稳定性.     

Near field acoustic solution of a rotating point source in frequency domain

I.IntroductionAerodyntalcnoiseofturbomaChinrynotoalythectstheenvironmentbutalsosometimesresultsinstructuredamage.Aeroacoustics,asaintewhsciPlineofacousticsandaerodynamics,isattractingmorandmoreatteDtionandresearch.TherearetwoimportalltcontentsonthenoiseproducingmechAnsmsinaeroacousticproblem.OneisaboutthesourcesofnoiseinturbomachinryGenetallytherearethreetyPesofsources:thickness,forceandturbulencestress,correspondingrespectivelyTomonopole,dipoleandquadruplesourcesThelatertwokindsofsourcesh…     

Least squares approach in wavenumber domain for sound field recording and reproduction using multiple parallel linear arrays

A novel signal processing method is proposed for sound field recording and reproduction using multiple parallel linear microphone and loudspeaker arrays. In sound field recording and reproduction, the problem is how to calculate the transfer filters that transform the signals recorded by microphones into the driving signals of the loudspeakers. The proposed method is based on the spatial Fourier transform in the horizontal angle combined with the least squares (LS) approach in the elevation angle. In the proposed method, the signals recorded by each linear microphone array and those that drive each loudspeaker array are decomposed into the wavenumber domain by the spatial Fourier transform in the horizontal direction. The transfer filters are then calculated by the LS approach in the wavenumber domain. As a result, the size of the matrix of each transfer function in the wavenumber domain is much smaller than that of the conventional LS approach in the temporal frequency domain (LSTF), and well-conditioned stable transfer filters can be obtained with low computational cost without regularization. Computer simulation results show that the proposed method reconstructed a sound field around the control points as accurately as the conventional LSTF.     

采用分布式球形阵列的球谐波域声场分离方法

为从测得的混合声场信号中提取出需要的目标声场,提出一种基于分布式球形传声器阵列的声场分离方法。该方法依据声场的球谐波分解,利用阵列各传声器采集到的声场声压信号,获得目标声场与干扰声场的球谐波展开系数,进而估计目标声场。该方法利用声场以不同中心展开的球谐波系数之间的变换关系,直接建立传声器测量声压信号与整体坐标系下声场展开系数的方程,与传统的分布式球形阵列声场分离方法,即先求解局部坐标系下声场展开系数,再变换为整体展开系数的方法,进行比较。分别通过数值仿真和实验说明了提出方法的有效性。结果表明:该方法能够从混合声场中较准确地估计出目标声场,并且在干扰声场能量增大时,保持了较小的声场估计误差,相比于传统方法误差增加更少。     

Separation of nonstationary sound fields in the time-wavenumber domain

A number of sound field separation techniques have been proposed for different purposes. However, these techniques just consider the separation of sound fields in the space domain and are restricted to stationary sound fields. When the sound fields are nonstationary, it is also necessary to perform the separation in the time domain. Therefore, on the basis of the propagation principle of sound pressure in the time-wavenumber domain, a nonstationary sound field separation technique with two closely spaced parallel measurement surfaces is proposed. It can separate the nonstationary signals generated by the primary sources in both time and space domains when the disturbing sources exist on the other side of the measurement plane. The signals in time and space domains are separated by using the spatial Fourier transform method and the time domain deconvolution method. A simulation involving two monopoles driven by nonstationary signals demonstrates that the method proposed can remove the influence of disturbing sources in both time and space domains. The feasibility of this method is also demonstrated by an experiment with two loudspeakers located on two sides of measurement planes. Additionally, to comment more objectively on the separation results, some indicators are computed in both the simulation and experiment.     

旋转运动点声源近场声学频域解

本文在任意运动点源声辐射频域解基础上，得到旋转运动声源近场声学的一个近似解。如果旋转半径相对于场声波是紧致的，此解就可以表示为在远场解基础上叠加三项近场修正项。根据此解，本文得到适合于近场的自由空间Ｇｒｅｅｎ函数，由此讨论了声源旋转导致的声场方向性特征，研究了声源位置及源频率以及旋转频率等对近场声学结构的影响。     

一种基于模态域波束形成的水平阵被动目标深度估计

水面水下目标分辨与识别一直是被动声呐探测领域的难题.利用一种水平阵模态域波束形成算法获得己知方位目标声源的各阶模态强度,将其与不同深度的各阶参考模态强度进行匹配,最终实现了对声源的深度估计.仿真结果表明,该算法可以在信噪比为-10 dB的情况下,用300Hz带宽的信号样本,实现对声源深度的有效估计.系统分析了不同参数和不同波导条件对该方法目标深度估计性能的影响.其中,阵元数越多,模态样本数越多,计算频段越宽,方位估计精度越高,有效阵长越长,深度估计的性能越好.阵元间距和波导深度的变化不会影响该方法的深度估计性能,并且该方法的深度估计性能在声速剖面、海底参数等波导条件存在扰动时具有鲁棒性.     

利用水平阵模态域波束形成判别声源深度*

针对近水面声源和水下声源的深度判别问题,根据近水面声源难以激发低阶模态的物理现象,研究利用声源波数谱结构和波数位置的不同来分辨近水面声源和水下声源。通过采用MVDR的谱估计方法进行模态域波束形成,补偿水平阵各阵元之间各号简正波的相位差,获得主瓣窄、旁瓣低的声源信号波数谱。波数谱的波数位置与频率呈近似线性关系,水中声速剖面、海底参数、海深都会影响波数谱的具体结构和位置。此外,声源信号的到达角估计误差同样也会影响波数谱主瓣的位置估计。数值仿真结果表明,在浅海负跃层声速剖面条件下,可利用水平阵模态域波束形成判别声源深度,区分近水面声源和水下声源。     

声场分离技术及其在近场声全息中的应用

提出空间声场分离技术，突破了近场声全息（NAH）的应用局限.它们的局限在于全息面一侧的声场必须是自由声场，即要求所有的声源必须位于另一侧.利用波数域内的波场外推理论及声压的标量叠加原理，建立起声场分离技术的双全息面实现方法，利用波数域内的Euler公式及粒子振速的矢量叠加原理，建立起该技术的单全息面实现方法.该技术的一个突出优点是在具有背景噪声的全息测量情况下, 可以消除背景噪声对全息变换结果的影响.理论的推导表明该技术方法的正确性，而仿真算例和实验则显示该技术的可行性和有效性. 关键词： 声全息 波数域 声场分离 背景噪声     

运动目标辐射声场干涉结构映射域特征研究

浅海低频声场呈稳定而显著的干涉特征,并蕴含声源状态和波导特性等信息.本文研究运动目标辐射声场干涉结构的简化映射以及映射域能量分布对目标运动状态的指示特征.理论分析了声压场和矢量声场空(时)频干涉谱图的二维傅里叶变换映射特征,推导了匀速运动目标时频干涉谱图映射域能量脊斜率与波导不变量以及距变率、航向角的关系式,证明了映射域脊斜率符号、脊斜率绝对值变化等对目标来袭或远离以及目标威胁程度的指示,并进行了数值仿真和海上试验研究.实测结果与理论、仿真分析有较好的一致性.研究结果表明:二维傅里叶变换可将声压场和矢量场时(空)频谱图干涉结构简化,匀速运动目标辐射声场干涉结构映射域的能谱脊斜率、距变率、航向角与波导不变量有解析关系式,声强谱、动能密度谱、声强流谱等声场干涉结构经映射后更为一致,映射域脊能简明的指示目标运动状态和威胁程度.     

基于波数域直接求解法的正交加筋板声辐射研究

为了研究正交加筋板的声辐射问题,基于波数域直接求解法,建立了研究正交加筋板声辐射特性的理论模型。先利用傅里叶变换法求解周期结构的声振理论模型,得到波数域中关于结构响应的无限大耦合代数方程组,采用数值方法将其截断成有限项求解,结合稳相法便可快速获得远场辐射声压。该方法对单向和正交加筋板的预测结果与现有文献中的理论结果取得了良好的吻合,验证了理论模型的准确性和可靠性;并进一步通过数值算例研究了作用点位置,加强筋间距及平板厚度对结构声辐射特性的影响。