在世纪之交谈谈普通物理实验课

复旦大学出版社出版了《中国科技的基石——叶企孙和科学大师们》一书 ,该书的作者之一虞昊先生特将叶企孙关于普通物理实验课的教育思想写成本文 ,希望对普通物理实验课教学改革有所帮助     

《中国科技的基石——叶企孙和科学大师们》(虞昊,黄延复编著,复旦大学出版社出版)

由清华大学虞昊和黄延复两先生编著的《中国科技的基石———叶企孙和科学大师们》一书,已于2000年9月由复旦大学出版社出版并向海内外公开发行.这是一本以叶企孙的成长历程、治学经验、创业经过和半世坎坷为主线,以清华大学、西南联大、中央研究院和北京大学为主要活动舞台,贯穿着吴有训、梅贻琦、翁文灏、顾毓、周培源、赵忠尧、萨本栋、李书华、严济慈、竺可桢、饶毓泰、吴大猷、熊庆来、杨武之等等一批留学回国人员,如何创立中国科技事业,如何造就杨振宁、李政道、王淦昌、赵九章、彭桓武、邓稼先、王竹溪、钱学森、钱三强、王大珩、…     

献给大学师生的一本好书《一代师表叶企孙》

献给大学师生的一本好书《一代师表叶企孙》虞昊（清华大学物理系，北京１０００８４）１９９２年是中国物理学会成立６０周年，４月２６日在当年召开中国物理学会成立大会的地方——清华大学科学馆举行纪念该学会的主要创建人叶企孙教授的集会，会上钱伟长、王大珩等人倡...     

略谈二、三十年代清华大学物理系的教学

略谈二、三十年代清华大学物理系的教学虞昊（清华大学物理系，北京１０００８４）近年来高校的改革出现新形势，大家不熟悉的４０多年前已被否定的东西，如学分制、导师制等又被提倡试行了，它是怎么进行的，优点何在？为此特写此文。当前这场改革的性质是“要转变计划经...     

高架污染绕建筑对流扩散风洞实验与数值仿真

采用激光衍射瞬时浓度场测量系统和图像处理系统,对不同高架与周围建筑高度比下污染点源绕建筑对流扩散进行了风洞实验.Fluent双相耦合模型与实验进行了相互校核,得到了建筑的各个高度层面污染分布、不同高度比下的污染扩散及污染分布随时间变化的规律.不同高度比对污染对流扩散具有明显的影响,建筑各高度层面污染浓度分布也存在明显差别.当高度比较小时,污染将堆积在建筑物底层.污染分布随时间变化有助于了解污染对流扩散的时间效应.结果可以为高架与周围建筑规划提供参考与依据.     

斯特林制冷机磨损和污染的特性分析

针对分置式斯特林制冷机存在的磨损和污染主要失效模式,论述了磨损特性的激振法测阻尼比试验方法和工质污染的分析方法和结果。磨损和污染的试验分析方法可用于斯特林制冷机研制时的失效模式控制。     

光谱二阶差分Gabor展开法土壤铜铅污染鉴别

土壤是人类生存环境的重要载体,因此,土壤重金属污染问题一直备受关注。随着遥感技术的发展,高光谱遥感在土壤重金属研究中取得了大量的成果,但是,基本上是根据土壤中有机质、铁、粘土矿物等的光谱吸收特征和反演土壤中重金属含量,而不能够区分土壤重金属污染光谱之间的微弱差异。通过盆栽土壤不同浓度铜(Cu)、铅(Pb)污染实验得到不同浓度Cu和Pb污染下盆栽土壤光谱曲线、土壤含水率和有机质含量,提出了一种光谱二阶差分Gabor展开方法探测不同浓度Cu和Pb污染下土壤光谱曲线之间的微弱差异。以二阶差分为基础,首先将土壤光谱转换为稀疏光谱,然后结合土壤稀疏光谱与Gabor展开理论,在频率域中检测不同浓度土壤重金属污染光谱之间的微弱差异,因此,摆脱了单纯通过土壤光谱反射率信息反演土壤重金属含量的研究,而是对土壤重金属污染光谱信息进行时频分析,最终达到检测土壤重金属污染瞬时光谱存在的目的。结果表明：受Cu和Pb污染的盆栽土壤光谱二阶差分Gabor展开系数尺度及等高线分布有较大的差异,Cu污染的盆栽土壤光谱二阶差分Gabor展开系数尺度分布存在两个较高的峰值,且等高线在第1 800~3 600项之间稀疏分布,Pb污染的盆栽土壤光谱二阶差分Gabor展开系数尺度分布存在一个较高的峰值,且等高线在第3 200~3 600项之间密集分布;二阶差分Gabor展开法检测的土壤Cu和Pb污染结果与土壤Cu和Pb含量、土壤含水率、土壤有机质是密切相关的,由于土壤Cu和Pb含量、有机质含量、含水率的不同,土壤Cu和Pb污染二阶差分Gabor展开光谱尺度分布而不同。根据相关性分析结果,分别将土壤Cu和Pb污染划分为三组：Cu(50)~Cu(300),Cu(400)~Cu(800),Cu(1 000)以上;Pb(50)以下,Pb(100)~Pb(300),Pb(400)~Pb(1 200)。     

类标准化土壤样品Cd含量高光谱定量反演

针对土壤Cd高光谱遥感反演精度低、特征波段难以有效识别的问题,以湖南省某典型重金属污染矿区为例,开展类标准化Cd污染土壤样品和自然污染土壤样品Cd含量高光谱定量反演对比研究。创新之处主要在于以相对清洁的背景土壤作为内控样本,通过实验室定量添加Cd标准溶液制备符合自然污染规律的类标准化Cd污染土壤样品方案的提出与对比实验的开展,研究实验过程还包括自然污染土壤样品野外采集,类标准化样品与自然样品土壤重金属、有机质含量及350～2 500 nm光谱反射率等的测定,光谱全要素主成分逐步回归土壤Cd含量反演建模。研究发现,类标准化土壤样品Cd含量高光谱反演模型精度(adjR2=0.87)明显高于野外自然污染土壤样品Cd含量高光谱反演建模结果(adjR2=0.39)。土壤Cd含量与土壤光谱反射率间确实存在一定的响应关系,但各光谱波段对土壤Cd含量及其变化产生响应的程度存在差异,其中1 000,2 000以及2 300 nm波段光谱响应信号较强。该研究创新引入的类标准化Cd污染土壤样品制备方法有助于深入探索重金属Cd污染土壤光谱特征响应规律并发现重金属Cd含量及其变化的真正指示性特征波段,可为多要素混淆污染模式下模拟反演土壤重金属含量提供先验知识。     

自然界存在3种不同类型中微子的实验证据

 一、证实电子中微子存在的实验中微子是泡利于1930年为了解释核的β衰变中电子的能量是一个连续谱而假设存在的粒子,可是人们一直未能从实验上证明中微子的存在。1941年,王淦昌先生建议用原子核的K电子俘获测原子核的反冲能量来证明中微子的存在。     

土壤铅污染光谱的HHT鉴别及BC-PLSR铅含量预测模型

土壤重金属污染问题一直备受关注,利用高光谱遥感对其进行研究取得了大量的成果,主要集中在利用土壤光谱的导数变换、连续统去除等常规方法预测土壤重金属含量上。土壤光谱数据与非线性非平稳的机电信号、医学信号等具有一定的相似性。通过希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT),对土壤铅(Pb)污染光谱进行频率域分析,实现土壤Pb污染光谱的HHT鉴别,并建立土壤Pb含量预测模型。首先,进行土壤Pb污染实验,采集土壤Pb污染样品的光谱、含水率及有机质含量;其次,通过土壤Pb污染样品光谱的HHT时频分析和第二个本征模函数(intrinsic mode function, IMF)分量(IMF2)瞬时频率的二阶导数识别土壤Pb污染的特征波段;最后,选择合适的频率域参数、土壤光谱一阶导数、土壤有机质含量及土壤含水率作为参数,利用箱形图、聚类分析、偏最小二乘法建立土壤Pb含量预测模型。研究结果表明：土壤Pb污染的HHT时频分析图可以鉴别土壤Pb污染光谱,未受污染的土壤光谱HHT时频分析图在波段序列为250~430之间没有异常信号,Pb污染土壤的光谱HHT时频分析图在波段序列为250~430之间存在多个异常信号,并且随着浓度的升高,异常信号分布范围越来越广,当污染浓度达到800 μg·g-1时,土壤样品的光谱信号在波段序列为270处、频率为0.3 Hz之前出现了较强的异常信号;土壤Pb污染光谱经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)处理后,得到的未受污染的土壤光谱IMF2的瞬时频率的二阶导数的突变非常微弱,而Pb污染的土壤光谱IMF2的瞬时频率的二阶导数存在明显的突变点,根据突变点及土壤Pb污染光谱的IMF2的瞬时频率的二阶导数识别的土壤Pb污染光谱的特征波段区间为2 150~2 300 nm;利用不同浓度Pb污染下土壤光谱Hilbert能量谱峰值、EMD能量熵、一阶导数、有机质和含水率,通过箱形图去除了六组异常样品,然后利用聚类分析的方法将去除异常样品后的土壤Pb污染样品分为两类,最后将Hilbert能量谱峰值、EMD能量熵、2 134 nm波段一阶导数、790 nm波段一阶导数、1 276 nm波段一阶导数、2 482 nm波段一阶导数、有机质和含水率作为参数建立两类数据的BC-PLSR(boxplot cluster-partial least squares regression)模型预测土壤中Pb含量,经验证模型精度较高,相关系数分别为0.88和0.99。     

可见-近红外光谱技术监测土壤石油烃污染研究进展

石油和石油产品的泄漏可造成严重的土壤污染,传统的土壤石油烃污染监测方法存在耗时长、便携性差等问题,难以满足大面积诊断土壤污染区域和数字化土壤制图的需求。可见-近红外光谱技术具有快速、便捷、低成本和无污染等优势,是土壤信息快速获取最有潜力的手段,也是未来研究发展的趋势。该技术目前在监测土壤性质领域已经取得了一定的成果,但在监测土壤石油烃污染方面,国内外的研究仍然处于起步阶段,石油烃含量反演模型的实际应用仍然是难点,而且针对现有的成果很少有人对其进行总结。文章探讨了可见-近红外光谱监测土壤石油烃污染的可行性,并归纳和总结了污染土壤的光谱敏感波段、预测模型和光谱数据库三个方面近几年最新的研究进展,分析了目前研究成果中存在的不足,并对未来的研究方向进行了展望,指出今后应加强多种类型土壤石油烃混合物样本、通用的石油烃预测模型、野外光谱测量实验和成像光谱技术等四方面研究,以期为后续进行土壤石油烃污染的深入研究提供借鉴。     

浍河宿州段氮磷污染的时间变化特征

为查明浍河宿州段氮、磷污染时间变化规律,对浍河宿州段2007—2010年连续观测的NH+4-N、TN和TP含量及水温、水量数据进行了包括相关性、聚类和因子分析在内的数理统计分析,结果表明:浍河水体中NH+4-N、TN和TP含量变化较大,分别为0.05—4.22mg/L、0.11—15.14mg/L、0.01—1.41mg/L。相关性和因子分析结果表明,NH+4-N、TN和TP含量与水温存在较好的相关性,与水量相关性不明显。统计对比、聚类分析和因子得分结果证实,浍河宿州段氮、磷污染具有明显的时间变化规律,且与研究区气候要素季节性变化相吻合,这一结果证明航道疏浚工程较强地干扰了水量变化对NH+4-N、TN和TP污染程度的影响,但气候要素的季节变化对氮磷污染影响较明显。同时,也证实浍河NH+4-N、TN污染主要源于人为因素,而TP污染更多地受自然因素的影响。     

光谱参数法快速识别石油烃污染场地水体特征

水体受石油污染日趋广泛,给人类及生态环境带来严重威胁。快速、准确和可靠地监测水体石油污染状况,对于理解其环境行为和评估人体暴露风险至关重要。石油类组分往往具备较好的光谱响应,然而基于光谱技术快速监测实际石油烃污染水体却鲜有报道。该研究以典型石油污染场地的地下水和地表水为对象,在全面分析水质电导率、总有机碳,Cl-,NO-₃,SO2-₄,Na+,K+,Mg2+,Ca2+,NH+₄,挥发性有机物和石油烃C₆-C₉,C₁₀-C₁₄,C₁₅-C₂₈,C₂₉-C₄₀浓度基础上,对水体样品进行紫外-可见光光谱、同步荧光光谱、三维荧光光谱表征,采用多元数据分析手段评估光谱技术在石油污染场地快速识别应用的可能性。结果表明：①紫外-可见光光谱和同步荧光光谱参数表明,污染的地下水中含有大量芳香族化合物,且有机物分子结构复杂,含有大量的羟基、羰基、羧基和酯类等取代基,三维荧光光谱参数表明污染水体中有机物经过了长时间的生物转化,说明污染地下水中有机物稳定性强,降解性差;②三维荧光光谱图表现出Ⅰ和Ⅳ区明显的荧光峰,Ⅴ区存在肩峰的水体主要是苯系物污染,而三维荧光光谱图表现出Ⅱ和Ⅳ区明显的荧光峰,Ⅰ区存在肩峰的水体主要是萘系物污染,三维荧光光谱图表现出Ⅱ区最高荧光峰,Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ和Ⅴ都存在肩峰的水体主要是萘系物和菲系物污染;③石油烃C₆-C₉组分浓度可采用紫外-可见光光谱参数S_308～363,SUVA₂₅₄和三维荧光光谱中Ⅰ区体积快速指示,石油烃C₁₀-C₁₄组分和总石油烃（TPH）浓度可采用三维荧光光谱中Ⅳ区体积快速指示,石油烃C₁₅-C₂₈和C₂₉-C₄₀组分浓度可采用三维荧光光谱中Ⅰ区体积快速指示。研究证实利用光谱参数结合多元数据分析可对石油污染水体进行快速识别,为地下水石油污染监测和修复提供了一种全新的快速在线监测分析方法。     

祝贺赵凯华先生和喀兴林先生80寿辰

今天,我们欢聚一堂,共同庆祝赵凯华先生和喀兴林先生的80寿辰.首先,请允许我代表在座的两位先生的朋友、同事、学生们以及<大学物理>全体同仁共同祝愿赵先生和喀先生健康长寿、身心愉快.     

基于XRD与SEM研究风淬渣微粉用于重金属污染土壤的修复机理

钢渣是冶金工业中产生的主要固体废弃物,其产量约为每年粗钢产量的15%~20%。由于技术的局限,导致我国钢渣利用率较低,仅为年钢渣产量的10%,同时加之管理制度的不健全,导致钢渣大量露天堆放,对土地资源、地下水源,以及空气质量形成严重影响。面对上述问题,利用钢渣开发一种价格低廉的固化药剂用于重金属污染土壤的修复,既是冶金固体废弃物可持续发展的重要途径之一,也是大幅降低重金属污染土壤修复成本的重要途径之一。该研究创新性是用风淬渣微粉作为固化药剂对含有Cd,Cu,Pb,Ni和Zn的重金属污染土壤进行修复。研究了风淬渣粉磨时间、风淬渣微粉掺量和养护时间对修复重金属污染土壤效果的影响。利用激光粒度分析仪测试风淬渣微粉的粒度分布、比表面积与孔隙度吸附仪测试风淬渣微粉的孔结构、扫描电子显微镜测试风淬渣微粉-重金属污染土壤混合物的微观形貌、X-射线衍射仪测试风淬渣微粉的矿物成分,分析风淬渣微粉修复重金属污染土壤的机理。结果表明,风淬渣的性质安全,对生态环境不存在污染,可以用于修复重金属污染土壤的固化技术。当风淬渣粉磨时间为100 min、风淬渣微粉掺量为20%、养护时间为14 d时,风淬渣微粉对重金属污染土壤中Cu,Cd,Ni,Zn和Pb的固化效果均达到91%以上。随着风淬渣粉磨时间的延长,风淬渣微粉的粒径尺寸减小、粒度分布趋向均匀。风淬渣的多孔结构破坏、比表面积提高,有利于提高风淬渣微粉对重金属污染土壤的修复效果。随着风淬渣微粉掺量的增加,风淬渣微粉形成的水化凝胶（C-S-H）数量增加,有利于提高风淬渣微粉包裹重金属污染土壤的效果,以达到固化重金属污染土壤中Cd,Cu,Pb,Ni和Zn的目的。风淬渣微粉对固化重金属污染土壤中Cu,Cd,Ni,Zn和Pb具有选择性,在不同养护时间下,重金属分别以Cd₂SiO₄,Cu(OH)₂·2H₂O,PbCO₃,3Ni(OH)₂·2H₂O,Ni₂SiO₄,Zn(OH)₂和Zn₂SiO₄形式存在。     

敬祝赵凯华先生、喀兴林先生80华诞

值此赵凯华先生和喀兴林先生80华诞之际,我敬祝两位先生身心愉快、健康长寿. 我和喀兴林先生接触较多.喀兴林先生是对全国理论物理教学,特别是量子力学教学作出重要贡献的教授,他在中国首创了"高等量子力学"这门重要课程.     

我所熟悉的几位中国物理学大师

正我很幸运曾经跟国家最高科学技术奖获得者黄昆先生在同一个办公室一起工作了15年,又有机会跟很多中国物理学大师,像杨振宁先生、彭桓武先生、周光召先生、王明贞先生、黄祖洽先生等(图1),有比较多的个人接触,有的还可以随意交谈。王明贞先生是清华大学第一位女教授,是我国最有成就的一位统计物理学家,2010年104岁     

电磁辐射污染及其测量装置

指出电磁辐射污染研究中存在一个辐射能量的积累问题。自制一种能够积累电磁辐射能量的测量装置。     

对落球法液体粘滞系数测定仪定位架的改进

针对现有落球法液体粘滞系数测定仪存在的问题,对实验设备进行改进,通过电磁铁原理吸取小球,有效较少了实验操作过程中实验液体带来的污染以及外界对实验液体的污染,并且圆锥型电磁铁以及半圆形凹槽的设计精准的控制了小球的下落位置,最大可能的满足的实验原理对小球下落位置的要求,有效消除了传统仪器做实验时存在的诸多问题,保证了金属小球沿容器中心准确下落,有效提高实验操作准确性。     

本刊2002年编委扩大会议

《现代物理知识》2 0 0 2年编委扩大会议 2 0 0 2年1月 2 3日在高能物理所召开。高能物理所主管该刊的副所长阎永廉 ,党委副书记王恒久 ,主编厉光烈 ,副主编童国梁、李国栋、吴思诚和江向东 ,编委刘长铭、李良、莫恭敏和谢诒成 ,上届编委程鹏翥 ,清华大学郭奕玲教授 ,中国农业大学金仲辉教授 ,《天文爱好者》杂志社社长温学诗 ,科学出版社期刊中心李瑞旭先生、杨国城先生和李家林先生 ,中国科学院印刷厂曹飞翔先生、张波先生和游洋女士 ,高能物理所沈建平先生、漆纳丁先生、濮焕顺先生和唐金媛女士 ,该刊编辑黄艳华、杨柳和李博文 ,共 2 8人…