物理学史中的三月 大约1590年：显微镜的发明

 每一个主要的科学领域都曾因使用不同款式的显微镜而获得进展。显微镜的发明可追溯到16世纪末期，一个谦虚的荷兰眼镜制造商叫做Zacharias Janssen。虽然相较于当今款式的显微镜来说，当时的显像和倍率都极为粗糙，但是Janssen的显微镜在科学仪器发展史上却是一个根本性的突破。     

原子核相互作用玻色子模型的SU_6子空间与Janssen等人的SU_6子空间之间的一种变换

本文建立了IBM SU_6不变子空间与Janssen等人的SU_6不变子空间之间的一种“么正”变换。证明它使IBM的U_6群的无穷小算符和哈密顿量变为Janssen等人的U_6群的无穷小算符和哈密顿量。此外,还借助这个变换构成了Janssen等人的U_6群与IBM中三类动力学对称性相应的子群链的波函数。     

测试设备缓冲材料抗冲击性能的仿真和评估

缓冲材料的可靠性是影响设备工作稳定性的关键;以泡沫铝和聚氨酯为研究对象,用有限元分析法模拟两者在冲击环境下的力学响应;采用ANSYS/LS-DYNA软件进行了弹体的侵彻环境分析,针对子弹速度为300 m/s和1 000 m/s的情况分别进行动力学仿真实验,研究了两者的抗冲击性能;采用安全冲击速度Janssen系数和缓冲系数C作为衡量测试设备缓冲材料性能好坏的评价标准;根据ANSYS/LS-DYNA的实际仿真结果可得,当子弹速度为300 m/s时,聚氨酯的Janssen系数为0.8,泡沫铝的Janssen系数为1;当子弹速度为1 000 m/s时,聚氨酯的Janssen系数为0.08,泡沫铝的Janssen系数为0.112;且聚氨酯和泡沫铝的缓冲系数C分别为0.61和11;实验数据结果表明,泡沫铝的抗冲击性能优于聚氨酯,具有明显的优越性和广泛的应用前景。     

原子核相互作用玻色子模型的SU6子空间与Janssen等人的SU6子空间之间的一种变换

本文建立了IBM SU₆不变子空间与Janssen等人的SU₆不变子空间之间的一种"么正"变换. 证明它使IBM的U₆群的无穷小算符和哈密顿量变为Janssen等人的U₆群的无穷小算符和哈密顿量. 此外, 还借助这个变换构成了Janssen等人的U₆群与IBM中三类动力学对称性相对性相应的子群链的波函数.     

应力未饱和粮仓系统中器壁与颗粒的摩擦阻力

对于仓壁不固定的粮仓系统,其底部压力会随颗粒高度线性增加.由于没有Janssen应力饱和现象,其力学状态与通常粮仓系统显然不同.通过上拉和下压这种应力未饱和粮仓系统的仓壁,实验研究了不同顶部负载时颗粒介质与仓壁的最大静摩擦阻力.结果显示阻力随颗粒质量的增加在上拉时呈线性增长关系,但在下压时呈指数增长关系,下压阻力强度比上拉时大一个量级以上.此外阻力与顶部负载呈线性变化关系.这些测量很好地符合了基于应力转向比为常数的假设（即Janssen假设）下给出的连续力学理论计算,表明该假设对于此应力未饱和粮仓系统依然适用. 关键词： 颗粒物质 粮仓 静摩擦 应力转向比     

粮仓效应的底部与侧壁压力的实验验证

为了探究颗粒物质的粮仓效应和验证Janssen模型的正确性,设计制作了侧壁可整体上下移动的实验装置,该装置不仅可以测量粮仓底部正压力,还能够测量任意深度的侧壁压力.理论推导出了方柱体底部正压力随颗粒堆积高度的变化规律,以及侧壁压力随深度的变化关系,并进行了数值模拟.结果表明:实验测量值和理论模拟值符合得较好,当粮仓中的颗粒物质到达一定深度时,仓体底部压力会趋于饱和,同时也验证了Janssen模型的正确性.     

原子核的玻色子描述与修正的Jancovici-Schiff代换

本文按照原来的Jancovici-Schiff代换的形式改造了Janssen等人的变换中的第二个步骤, 构成一种修正的Jancovici-Schiff代换, 借此可摆脱"物理"子空间及准高斯近似的限制, 建立一种利用玻色子描述求原子核的费米子波函数的方法.     

粮仓内颗粒压力的测量:Janssen行为及其偏差

基于侧壁分为上下两部分的装置,测量了圆柱对称颗粒系统(竖直粮仓)的压力随高度的变化,并讨论了测得的仓内压力与Janssen理论模型的偏离情况.实验结果显示无论是否对粮仓进行Vanel等建议的让"侧壁摩擦力充分动员"的底座缓慢下沉操作处理,测得的仓内压力都有不同程度的偏离Janssen现象.另外如果没有沉降处理,在填充颗粒的荷载下上侧壁会发生微弱下沉,从而显著增大压力偏离的程度,但沉降处理可将其消除.这些结果表明,粮仓的颗粒重量在仓底和沿侧壁边界上的分配情况受制备方式和装置变形的影响明显,具体分布情况复杂多样.因此颗粒物质的静应力弹性理论分析应该取应力边界条件.     

显微技术的发展

 1.光学显微镜大家知道,我们的眼睛看到了一个物体,是看到它发出或者反射的光并把光转变成信号,再由大脑把信号理解为相应的图像。然而,哪怕是最好的眼睛,也无法辨别比视网膜上感光细胞的间距还要小的物体。要想看到这样小的东西,就是靠显微技术,就是要靠放大镜或显微镜。1590年,荷兰的眼镜制造者约翰尼斯兄弟把两片凸透镜放在一个管子中合用,从而得到了一个能把微小物体放大的光学仪器---显微镜。说到显微镜,我们还必须提到一个人,他就是荷兰德尔夫特市的一个布店店员,名叫列文虎克。这人一生的癖好,就是磨制和玩赏玻璃透镜,并将其组成光学显微镜,用来看各式各样的细微东西。     

等离子喷涂陶瓷涂层的声学显微象

木文应用了声学显微镜分析了等离子喷涂陶瓷涂层(Metco 136F,Metco 80NS,国产Al_2O_3)于磨削加工和摩擦试验后的表面及内部结构特征。结果表明,声学显微镜能无破坏地观察材料内部的紧密度、空穴、变形、缺陷、裂纹等,反映了材料的力学象。这是传统的光学显微镜、扫描电子显微镜无法相比的。声学显微镜与光学显微镜、扫描电子显微镜配合,必将使材料科学的研究进入一个新的时代。     

新型原子力显微镜

日本、西班牙和捷克的物理学家开发了一种新型原子力显微镜，这种显微镜可以探测材料表面单个原子的化学属性，而现在的原子力显微镜仅可以探测原子的位置．新型原子力显微镜可以精确地确定材料表面的组成和结构，这种特性甚至允许人们去操纵特定的某一类原子，换句话讲就是可以一个原子一个原子地来搭建纳米结构．     

研究原子碰撞动力学的新型“动量显微镜”

研究原子碰撞动力学的新型“动量显微镜”￥中国科学院物理研究所＠冯宝华研究原子碰撞动力学的新型“动量显微镜”一种新型的“显微镜”可以对原子分裂过程中的产物的相关运动进行观测．普通的显微镜一般显示的是一个物体的空间结构，而这种新型显微镜对在基本原子反应中产生的...     

基于图像清晰度评价函数的显微镜自动调焦技术研究

自动调焦技术是提高自动显微镜测量精度的一个重要手段,图像清晰度评价函数是计算机自动调焦中的关键技术。根据图像清晰度评价函数实现了显微镜的自动调焦。     

偏振片

偏振片是偏振仪器的一个主要原件。随着科学技术的发展,它的应用更加日益广泛。例如:在工业上,用来制造应力仪,光弹仪,偏光显微镜,立体显微镜,干涉显微镜,光度计,偏振单色滤光器,可变单色滤光器;在交通上,可做飞     

简单紧凑高刚性扫描隧道显微镜的研制

本文展示了一台自主研制的扫描隧道显微镜,它的主要特色是利用了一个内壁抛光的蓝宝石导向管作为扫描头的导轨,从而形成了较短的探针到样品的机械回路. 该导向管里面是一个被弹簧片夹持的方形滑杆,而压电扫描头安装在该滑杆上使得扫描隧道显微镜本身结构比较简单、紧凑、刚性. 同时蓝宝石良好的热导率又有利于提高显微镜的热稳定性. 为了证明该扫描隧道显微镜的性能,本文给出了高质量的石墨原子分辨率图像.     

简单紧凑高刚性扫描隧道显微镜的研制（英文）

本文展示了一台自主研制的扫描隧道显微镜,它的主要特色是利用了一个内壁抛光的蓝宝石导向管作为扫描头的导轨,从而形成了较短的探针到样品的机械回路.该导向管里面是一个被弹簧片夹持的方形滑杆,而压电扫描头安装在该滑杆上使得扫描隧道显微镜本身结构比较简单、紧凑、刚性.同时蓝宝石良好的热导率又有利于提高显微镜的热稳定性.为了证明该扫描隧道显微镜的性能,本文给出了高质量的石墨原子分辨率图像.     

显微镜总放大倍数的准确测量

两年前,在我校普通物理光学实验课的《显微镜》实验中,有测量显微镜总放大倍数的内容。方法是一只眼睛通过(自己组装的)显微镜看放大象,一只眼睛在显微镜外直接看一支放在明视距离的尺,当它们二者没有视差时再进行读数,测出象长,进而算出显微镜总放大倍数。这方法虽然简单,但准确度太差,而且学生不易掌握。为解决此问题,我们设计了一个新的测量方法,并已面向学生进行了两年的教学实践,效果还好,现作如下介绍。 (一)测量方法及原理 用测微尺某两根刻线(已知其距离为y)作为生物显微镜的物,经显微镜放大后,其距离为x,那么该显微镜的总放大倍数…     

用高分辨率视频显示器的红外透射显微镜

用低功率显微镜灯对样品进行照明;样品放在一个能够上下、左右、前后移动的台上;光线通过样品以后,用一个标准显微镜物镜聚焦,投射到硅光导摄象管的靶上。用视频监视观看显示的图象,或者进行摄影。可以通过以下办法改变放大倍数:(1)更换     

qPlus型原子力显微镜技术

扫描探针显微镜主要包括扫描隧道显微镜和原子力显微镜,其利用尖锐的针尖逐点扫描样品,可在原子和分子尺度上获取表面的形貌和丰富的物性,改变了人们对物质的研究范式和基础认知。近年来,qPlus型高品质因子力传感器的出现将扫描探针显微镜的分辨率和灵敏度推向了一个新的水平,为化学结构、电荷态、电子态、自旋态等多自由度的精密探测和操控提供了前所未有的机会。文章首先简要介绍原子力显微镜的发展历史和基本工作原理,然后重点描述qPlus型原子力显微镜技术的优势及其在单原子、单分子和低维材料体系中的应用,最后展望该技术的未来发展趋势和潜在应用。     

光片荧光显微成像

在过去的20年,激光扫描共聚焦显微镜一直是在细胞水平和亚细胞水平上观察生命活动的标准工具,但是基于针孔的共聚焦显微镜的光学层切是以牺牲焦平面以外的被激发的荧光色团和较大的光毒性为代价的。作为一种新型的荧光显微镜,光片荧光显微镜采用侧向照明的方式,对样品直接进行面成像。相对于点扫描的成像方式,光片显微镜成像速度远远高于激光扫描共聚焦显微镜,使得研究一些高速的精细生命活动过程成为了可能。光片荧光显微镜的另外一个优点是只有光片处的样品才会被激发,处于光片以外的样品则不会被激发,因此光毒性较小,使得人们能够在更长的时间尺度下观察样品。正是由于光片荧光显微镜特殊的照明和成像方式,才使其在大样本的三维高速成像中起到不可替代的作用。本文简要回顾了光片荧光显微镜发展的历史及研究现状,旨在为该领域的科研人员对光片荧光显微镜的现状及未来发展方向提供个人理解。