在物理探究性实验教学中应注意的几个问题

20世纪初杜威把“实验的探究法”引入教育领域．20世纪50年代,美国芝加哥大学的施瓦布教授在“教育现代化运动”中倡导“控究式教学”．     

次Bjerknes力作用下气泡的体积振动和散射声场

利用Lagrange方程得到了次Bjerknes力作用下气泡的体积振动方程,并探讨了次Bjerknes力作用下不同参数对气泡体积振动振幅和振动初相位的影响,研究了振动初相位差为π和0的气泡对在液体中形成的散射声场特征.结果表明:次Bjerknes作用力下,相邻气泡半径、气泡间距、多方指数均能影响气泡的体积振动振幅,气泡对的均衡半径、气泡间距和驱动频率则对气泡振动初相位产生明显影响;相距很近、相位相差为π的两个气泡的散射声压与气泡体积振动振幅、气泡间距、驱动频率和振动初相位有关,随声场距离成反比减小,与声场位置有关,其平均散射声功率是单个孤立气泡的1/6(kd_(12))~2半径相同、相距很近、相位相同的两个6气泡的散射声压与气泡振动初相位、体积振动振幅、气泡间距、驱动频率有关,随声场距离成反比减小,其平均散射声功率是单个孤立气泡的4倍.     

Ni_n~(0,±)(n=1-9)团簇的密度泛函理论研究

在密度泛函理论框架下,采用广义梯度近似泛函BPW91研究了Ni_n~(0,±)(n=1-9)团簇的几何结构,电子性质和稳定性.结果表明,Nin+和Nin-团簇的稳定结构都保持了中性Nin团簇的框架,只是结构的稳定性顺序发生了变化.此外,稳定性的分析表明Nin团簇失去一个电子可以大大增强团簇的稳定性,得到一个电子不能增强团簇的稳定性.能量二阶差分、分裂能、HOMO-LUMO能隙随团簇尺寸的演化都没有表现出明显的奇偶振荡行为,但在n=7时均有较大的值,说明相对应的团簇具有较高的稳定性,也说明得到或失去一个电子不能改变n=7的幻数特性.     

一种有效的红外小目标检测方法

提出了一种基于中值滤波与梯度法的红外小目标检测方法.该方法首先通过中值滤波对红外图像进行平滑处理,接着采用背景差分技术将原始图像与经过中值滤波后的图像进行差分对消.在此基础上,再使用梯度锐化法对残差图像进行边缘信息的增强.最后,利用二值化处理凸显出目标点.该方法通过中值滤波与梯度法的互补效应实现了红外小目标的有效检测,仿真实验结果证明了该算法的有效性.     

基于圆弧谐振腔的金属-介质-金属波导滤波器的数值研究

设计了一个基于圆弧谐振腔的金属-介质-金属波导滤波器, 并应用时域有限差分算法数值研究了它的传播特性. 结果发现, 在透射光谱中出现了明显的透射峰. 分析表明, 该透射峰是由表面等离极化激元在圆弧腔中的谐振所导致. 我们还研究了圆弧谐振腔的结构参数及其弯曲方向对其传播特性的影响. 此外, 该结构还可以用作一种光分路器, 实现滤波与分路的双重功能.     

六角点阵蜂窝状包层光子晶体光纤中的高双折射负色散效应

设计了一种六角点阵蜂窝状包层光子晶体光纤,该光纤中心缺失一根空气柱形成纤芯,包层由椭圆空气孔和小圆空气孔组成.基于全矢量有限元法并结合各向异性完美匹配层边界条件,对其双折射、色散、非线性系数、约束损耗和模场等特性进行了数值模拟;计算了具有相同参数的椭圆状包层光子晶体光纤的双折射、色散及非线性系数.结果发现,若调整光纤结构参数为孔间隔Λ=1.15μm,空气孔椭圆率η=0.5,相对孔间隔比f=0.48,小圆孔直径d₁=0.4μm时,在波长1.55μm处,该光纤的双折射B高达1.02×10^-2,比传统光纤高约两个数量级,同时,该光纤在低损耗通信窗口C波段呈现负色散和负色散斜率,其色散斜率在整个C波段附近在-0.132—-0.121ps·km^-1·nm^-2范围内波动,非线性系数为45.7 km^-1·W^-1,约束损耗接近10² dB·km^-1.蜂窝状包层比椭圆状包层光子晶体光纤的双折射及大负色散特性明显提高,非线性系数低,更有利于进行色散补偿.     

牛顿的苹果

 这个故事已流传很久,是我在大学时的一个导师讲述的,说的是在罗伯特·胡克与艾萨克·牛顿之间的那场争论。他对当时的情景作了形象的描述,那时牛顿正坐在桌旁进行演算,而胡克却下到狭长的矿坑中去观察重力的大小变化。对于想通过数学计算来解决物理问题的人来说,这既是一个非常富有挑战性的问题,也是一个具有象征性的问题。我相信,牛顿的苹果的故事恰恰阐明了科学发现的复杂性。到17世纪时,惯性的概念已经确立,并为后来万有引力理论提供了二个基本的切入点:其一对解释接近地球表面物体的加速度,其二是为星体的轨道运动提供理论解释。     

不同取向角下CO2分子波长依赖的垂直谐波效率

通过数值计算, 研究了强激光场中CO₂ 分子在不同波长和取向角下产生的高次谐波辐射的效率. 发现CO₂ 分子的垂直谐波效率在较小的和中间的取向角时倾向于与平行谐波效率可比或更高, 而在较大的取向角时, 垂直谐波效率远低于平行谐波效率. 进一步的分析表明, CO₂ 分子的结构对其垂直谐波效率有重要的影响, 且该影响与波长有关. 建议对于较复杂的分子, 应该在分子的轨道成像实验中考虑垂直谐波的贡献.     

超声波显像管振动清洗机的研制

本文介绍一种无需任何清洗液且有别于常规超声波清洗机理的超声波显像管振动清洗机。从理论上分析说明超声波干振动清洗的机理和方法，阐明各超声参量的选取标准和超声振动系统中应注意的问题。     

SOLO分类法在物理教学形成性评价中的应用

论证了将SOLO分类法应用于物理教学形成性评价的必要性与可行性,提出应用SOLO分类理论指导物理教学形成性评价单元试题编制的方法并给出了实例,构建了考查学生认知反应层次的试题评价标准,为教师评价学生的认知反应水平提供了可操作的方案.