物理学咬文嚼字之十心有千千结,都付画图中

图像可以帮助表述难以言传之意,所以它一直是物理学以及其他众多学科之重要表现工具.英文物理学文献中常遇到的与图像有关的词汇包括chart,map(mapping),histogram,scratch, sketch,image,plot,inset, painting,drawing,illustration,depict, delineation,profile,graphics,figure, picture,diagram(schematic diagram), graph, photograph, micrograph, cartoon,portrait,以及最近也可以作为稿件部分的film,flash,video,等等.研究者要善于选择最有效的图形表现工具,并要明了这些不同方式间的细微差别.然而,对物理学渐进境界之理解却又要求研究者心中不能着相.此中微义,愿读者诸公参详.     

稀土纳米金对银染效果的影响及其UV-Vis吸收光谱

制备了La,Ce,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy微粒和纳米金,分别用La,Ce,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy微粒替代部分的纳米金,研究了La-Au,Ce-Au,Nd-Au,Sm-Au,Eu-Au,Gd-Au,Dy-Au微粒分别对银染效果的影响及其紫外可见(UV-Vis)吸收光谱。与纳米金相比,La-Au,Ce-Au,Nd-Au,Sm-Au,Eu-Au,Gd-Au,Dy-Au微粒可延长银染后的斑点持续的时间,其中Nd-Au微粒的效果最好,斑点持续的时间为30 min,是纳米金的2.7倍;可大幅度加深斑点的颜色,其中Nd-Au,Sm-Au微粒的效果最好,用Nd微粒替代部分的纳米金,纳米金用量降低了80%,但还能提高银染法的灵敏度。在200～800 nm范围,La,Ce,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy微粒和纳米金溶液的UV-Vis吸收光谱只有一个吸收峰,λ_max分别为275,277,276,276,278,277,278和521 nm;La-Au,Ce-Au,Nd-Au,Sm-Au,Eu-Au,Gd-Au,Dy-Au微粒混合液的UV-Vis吸收光谱有两个吸收峰,λ_max(RE)和λ_max(Au)分别为276和522 nm,276和522 nm,276和523 nm,276和523 nm,276和522 nm,276和522 nm,276和523 nm,纳米金和La微粒的吸收峰的波长发生了红移,Ce,Eu,Gd,Dy微粒的吸收峰的波长发生了蓝移,Nd,Sm微粒的吸收峰的波长不变,纳米金与稀土微粒可能有相互作用。     

振动在运动训练中的应用

体育动作是人体与周围环境之间相互作用的结果,人体组织和结构,各种器材和装备都有自身的固有频率和在力作用下产生振动的频率,运动员可以在一定范围内通过改变肌肉紧张度使人体的晃动质量变为硬质量,从而调节动作频率,以适应器械(如跳水跳板,单、双杠等)的振动频率,取得共振的效果,为此,需要测定人体和器械(包括运动鞋等)的固有频率,并通过运动员技术使二者共振,文章介绍了振动在体育训练中的运用,由于人体对振动刺激的反映规律尚不清楚,振动的运用还需要进一步探索和研究.     

雷电在东西方文化中的差异

 狂风呼啸,云海翻腾。刹那间,电闪雷鸣,暴雨滂沱……雷电,自然界中最惊心动魄,威力巨大的瞬间释放的能源之一,自它远古诞生之日起,就对地球表面大气的形成和氧气的制造,乃至地球上生命的起源及人类的进化都起到了难以估量的作用。一、雷电在东方演绎成历史悠久意义深远的“龙”文化龙,是东方文化的标志,是中华民族的图腾。图腾是集崇拜、敬畏、恐惧和想象于一身的虚拟画像。那么,龙是怎样产生的?它最早的文字记载源于何处?远古时期,人们常常受到雷电袭击,但不明其理,进而产生雷龙的端倪。如《投荒杂录》中就有,一群百姓遇上大雷电,雷鸣电闪中,天上出现一头“豕首鳞身”的怪物,形状奇特,向人们扑来,人们慌忙举刀自卫。     

立足基础 着眼能力 锐意创新——2007年重庆高考物理试题简析及其启示

编辑按:高考物理试卷正在部分省(市)施行自主命题,这样做有利于体现地方特色,有利于促进当地高校与中学之间的联系,2007年重庆物理试卷加强了基础知识之间的联系和综合,应该说对基础知识的教学和能力的培养有促进作用,但是难度偏高,区分度偏低,高考命题怎样处理既突出能力测试,又控制难度和区分度,又怎样设计难度较大试题的分值,这是个值得研究的重要问题,欢迎大家发表意见.     

泡沫物理学史拾萃

人们对泡沫习以为常,却很难理解它的奇特性质,比如几乎完全由空气组成的泡沫,既能像固体一样发生弹性形变,又能像流体一样发生流动,这正是泡沫物理学的研究内容之一.泡沫物理是一门古老的学科,早在19世纪中下叶,气泡和泡沫结构静力学的描述已经完美,之后没有大的发展,直到1990年前后,随着流体力学、微观显像技术和计算技术等学科的发展,以及受材料科学和工业生产的需求,泡沫物理研究再次活跃起来.文章第一作者曾跟随英国皇家学会院士Denis Weaire从事泡沫物理研究多年,在他的演讲和个人收藏中,文章作者积累了一些材料,在此基础上,又仔细查阅了相关文献,整理成此文,它基本概括了泡沫结构静力学发展历程中的重要事件.     

既见树木,又见森林——高中物理试卷讲评课的策略探究

试卷讲评是高中物理的重要组成部分．一堂高质量的讲评课,需要教师精心准备,充分调动学生的积极性,准确“把脉”,有的放矢,总结方法,延伸发散,并及时巩固,才能从根本上达到试卷讲评的目的．而当前试卷讲评课堂教学,我们发现,有的教师把试卷讲评课上成了答案核对课,热衷于单向的向学生灌输正确答案,学生被动地听讲,机械地记录．有的教师满堂灌式的讲评,面面俱到,没有重点,不分主次,只注重正确答案而缺乏理论分析和技法指导等．实践证明,这种机械地从头到尾以题论题,全体核对答案的做法其效果是事倍功半的．原因何在？     

物理学咬文嚼字之六十自由与束缚

Free及与其相反的词如forced,confined,constrained,coercive,binding,bonding,bound,等等,都出现在物理学概念中。自由不过是骨感的想象,束缚才是丰满的现实。     

物理学咬文嚼字之三十四 主观乎,客观乎?

Subject,object在英文物理学和哲学文献中随处可见,相关词汇如subjectivism,objectivism,subjectivity,objectivity,subjective idealism,objective materialism等差不多是永恒的哲学话题,而subject-object division则是量子力学不容回避的现实问题.因为subject,object的词义特别繁复,基于汉译客观与主观的理解常让人一头雾水.     

学习“加速度减小的加速运动”的思维障碍及其对策

在高中的物理学习中,我们经常会遇到加速度减小而速度增大的运动,从高空有一小球自由下落,与直立的轻质弹簧发生碰撞,在小球到达平衡位置的过程中,由于小球所受的向下的重力不变,而向上的弹力逐渐增大,但小于重力,所以小球所受的合力方向向下,大小逐渐减小,因此,加速度减小,但运动速度逐渐增大,但许多学生错误地认为加速度减小,速度一定是减小的,在简谐运动中,弹簧振子回到平衡位置的运动过程,弹簧振子做的也是加速度减小的加速运动,再比如,汽车以恒定的功率起动过程中,所做的运动也是加速度减小的加速运动,这类运动相对于匀变速直线运动要复杂,学生学习这部分知识普遍感到困难,如果不能正确的理解和掌握加速度减小的加速运动,将直接影响对运动物体全过程的正确分析,也就无法处理和解决这一类问题,所以把加速度减小的加速运动作为一个专题进行全面而系统的学习,为解决这类问题打下基础是很有必要的.     

LED微阵列投影系统设计

为满足便携式投影仪的市场需求,设计了一种基于LED微型阵列的投影系统。该系统由显示单元和投影物镜构成。采用尺寸为12 mm×9 mm的自发光LED微型阵列作为系统的显示单元,利用光学设计软件设计了投影物镜。投影物镜采用反远距光学结构,全视场角为80°,焦距为8 mm,属于强光、广角镜头。在空间频率20 lp/mm处,该物镜的调制传递函数大于0. 85,畸变小于2%,符合投影系统的设计要求。该投影系统具有体积小,结构简单,投影效果好,易加工等诸多优势,可为第三代投影技术的发展提供参考。     

基于重心算法的结构光投影技术研究及应用

本文提出了一高精度查找非相干结构光中心位置的重心算法.根据此算法,对台阶投影法和狭缝投影法两种非相干结构光的投影技术进行了探讨,并对两种投影方法的精度进行了检测与分析.经检测证明了台阶投影法具有精度高和适合于非对称、不规则旋转体的形状测量等优点,特点是它解决了传统的结构光法中难以测量的大梯度面形的测量问题.本文利用重心算法和台阶投影法,对面形不规则的柴油机活塞头及流道进行了全三维形貌测量,给出了测量的结果,证明了该重心算法和投影方法的可靠性.     

基于修正平行投影法的飞行姿态测量

摄影系统的成像满足透视投影模型,使用平行投影法做飞行姿态交会存在模型误差。依据在目标成像的中轴线通过像面中心的时候,平行投影法和透视投影法有相同的成像特征这一事实,提出了一种无模型误差的修正平行投影法。在判读出目标图像中轴线的斜率K和截距L的情况下,假设摄影系统的高低角再旋转atan(L/K)度,使得旋转后图像的中轴线过像面的中心点。依据透视投影模型,计算出旋转后图像中轴线的斜率,再使用此斜率做平行投影交会。仿真结果表明,该方法可以很好的消除由平行投影模型带来的模型误差,为空间目标姿态交会提供了更精确的计算结果。     

平行光干涉投影三维形貌恢复方法

传统傅立叶变换轮廓术多采用散光斜式投影,需要满足4个约束条件才能得到较为准确的相位与高度映射关系,并且散光投影带来的相位非线性二次项误差也会降低形貌恢复精度。为了能在欠约束条件下减少相位非线性误差的影响,建立了基于平行光干涉投影下的普适模型。平行光干涉投影下的参考平面相位沿着x轴呈线性变化,相位分布较散光或倾斜式投影更具准确性。对比分析了散光及平行光投影下被测物体的恢复情况,实验结果表明,新模型在欠约束条件下,具有较高的灵活性和可操作性,恢复精度良好,相对误差为1.1%。     

Transforming NMR data despite missing points.

Some NMR experiments produce data with several of the initial points missing. The inverse discrete Fourier transform (IDFT) assumes these points are present so the data cannot be so transformed without artifact-ridden results. This problem is often particularly severe when projection imaging with free-induction decays (FIDs). This paper compares recent methods for obtaining a projection from incomplete data and elaborates on their strengths and limitations. One method is to write the transform that would take the desired projection to the truncated data set, and then solve the matrix equation by singular value decomposition. A second replaces the missing data with zeros, so that an IDFT produces a projection with unwanted artifacts. Then one solves the matrix equation that takes the desired projection to the artifact-ridden projection. A third uses the same artifact-ridden projection, but fits the region outside the bandwidth of the sample with as many sinusoidal functions as there are missing data. The coefficients of these functions are estimates of the missing data, and the projection is obtained by transforming the completed FID or subtracting the extrapolation of the fitted curve from the region containing the object. We show that when all three methods are applicable, they theoretically produce the same result. They differ by ease of implementation and possibly by computational errors. They give a result similar to that of the previous method that iteratively corrects the FID and projection after repeated IDFTs and DFTs. We find that one can obtain a projection despite missing a substantial number of data.     

融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法

为解决现有激光扫描投影系统中需要手动标定的问题,提出了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法。首先建立了融合单目视觉技术的激光扫描投影系统模型,给出了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法;其次建立了单目相机与激光扫描投影系统、被投影物体之间的数学模型;最后运用Matlab软件进行模拟仿真,证明融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法可以解决上述问题。同时为验证融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法的精度是否满足激光扫描投影系统的需求,将Matlab软件求解的实验结果与SA软件求解的实验结果进行对比,并分析精度与距离、角度等外部因素的关系。仿真实验结果表明:当距离一定时,单目相机旋转角度为55°时,单目相机距离投影仪和被投影物体的范围为1.5~3 m,且满足投影仪的精度要求。同时通过自主搭建新型激光扫描投影系统,证明了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法具有实际可操作性和可行性。     

Image magnified lensless holographic projection by convergent spherical beam illumination

In liquid crystal spatial light modulator(SLM)-based holographic projection, the image is usually displayed at a distant projection screen through free space diffraction from a computer-generated hologram(CGH). Therefore,it allows for removing of the projection lens for the sake of system simplification and being aberration free, known as the "lensless holographic projection". However, the maximum size of the optical projected image is limited by the diffraction angle of the SLM. In this Letter, we present a method for the implementation of image magnification in a lensless holographic projection system by using convergent spherical wave illumination to the SLM.The complete complex amplitude of the image wavefront is reconstructed in a lensless optical filtering system from a phase-only CGH that is encoded by the off-axis double-phase method. The dimensions of the magnified image can break the limitation by the maximum diffraction angle of the SLM at a given projection distance.Optical experiment results with successful image magnification in the lensless holographic projection system are presented.     

基于B样条曲线的投影图像边缘融合方法

为了实现对多通道投影画面重叠区域亮度的准确调节,设计了基于B样条曲线的投影图像边缘融合方法。首先,根据投影幕、外界光照环境以及投影仪自身性质设定衰减函数与伽玛校正的参数。接着,通过摄像机采集投影画面的重叠区域并计算每个像素点的颜色强度,通过理想值计算峰值信噪比。然后,比较二次B样条曲线与三次B样条曲线的校正精度与灵活度。最后,通过三次B样条曲线对投影图像进行边缘亮度优化直到峰值信噪比达到标准值为止。实验结果表明:投影画面重叠区域的R通道经B样条曲线优化后峰值信噪比提升了9.13 dB,G通道峰值信噪比提升了6.09 dB,B通道峰值信噪比提升了7.53 dB。基于B样条曲线的投影图像边缘亮度优化技术提高了投影画面重叠区域亮度调节的准确度。     

Optical Computed Tomography Imaging of Absorbers in a Highly Scattering Medium by Detection of Photons Preserving Initial Polarization

A method utilizing light polarization was applied to take the projection data of absorbers in a highly scattering medium. The floor level of the projection data due to diffused light was significantly suppressed by detection of photons which preserved initial polarization. An optical computed tomgraphy image was reconstructed from the projection data taken by this method and exhibited higher spatial resolution than the image reconstructed from the projection data by conventional method.     

靶场飞行目标弱透视投影姿态测量可行性研究

为了探讨弱透视投影应用于靶场远距离、小视场姿态测量的可行性,以轴对称回转体目标为例,充分利用透视成像信息及弱透视投影原理,逆向推导了单站弱透视投影的姿态测量模型,实际试验结果证明了弱透视投影在靶场姿态测量中的可行性,在文中所述的试验环境下,弱透视投影与透视投影之间误差不超过0.05°;明确了在靶场远距离、小视场姿态测量环境下,弱透视投影误差主要来源于作用距离;推导了算法适用的极限作用距离。以上研究为靶场弱透视投影远距离、小视场姿态测量奠定了一定的理论基础。