基于全国大学生物理实验竞赛命题导向的物理实验教学探索

综合分析了历届全国大学生物理实验竞赛命题的特点和导向,从学生培养、实验室建设和实验教师能力提升等方面探讨物理实验教学改革的方向.全国大学生物理实验竞赛的基础题命题立足于基本知识点的考核,其衍生内容为实验改进提供了思路和素材;综合题的命题体现了聚焦经典物理理论、国际前沿性、技术引领性和综合性的特点,对学生阅读文献能力、融会贯通的物理思维能力、团队合作能力进行了考核.物理实验教学应在一定程度上融入通识教育的内涵,培养学生科学的操作习惯、科学的思维方式.基础物理实验室的建设在注重高精尖测量设备的配套同时,应该保持传统的开放和自组的经典实验,保持一定的通用测量仪器的更新率.专题式实验教学对实验教师的知识体系有了更高的要求,教师既要熟悉基础测量,又要了解科研前沿,紧跟行业进步.     

N-杂环卡宾配体在聚合反应中的研究进展

N-杂环卡宾配体的优异催化性能引起了人们的广泛关注, 已成功应用于多种烯烃聚合反应。本文结合N-杂环卡宾的相关研究报道,首先简要介绍N-杂环卡宾,随后重点介绍N-杂环卡宾在开环易位聚合、烯烃配位聚合和原子转移自由基聚合等聚合反应的应用。在此基础上,指出了今后N-杂环卡宾配体在聚合反应研究的发展方向。     

增益介质的色散对锁模激光器输出脉宽和啁啾的影响

利用时间域内各光学元件的传播矩阵,在考虑了增益介质的色散后,对锁模激光器输出的脉宽和啁啾做了理论方面的推导,并做了相关的数值模拟,结果表明:当不考虑增益介质的色散时,其输出脉宽啁啾值为零;而考虑了增益介质的色散后,啁啾值随色散值的增加先增加而后降低,且存在一个最大值,脉宽随色散值的增加而增加.     

近化学计量比掺镁铌酸锂晶体的抗光折变性能

应用气相传输平衡技术,我们获得了3种近化学计量比掺镁铌酸锂晶体,晶体的掺镁量接近我们以前提出的第二阈值.在我们实验室所能达到的最大光强26 MW/cm2照射下,在所有近化学计量比掺镁铌酸锂晶片中没有观察到光斑畸变,该光强比同成分铌酸锂晶体所能承受的光强高6个量级,为目前已报道的铌酸锂晶体之最.应用双光束全息写入法测得掺1.0 mol% Mg近化学计量比铌酸锂晶体的光折变饱和值仅有4.6×10-7,比同成分铌酸锂晶体小两个量级,从已有实验数据推测,该晶体的抗光折变能力应当比同成分铌酸锂晶体高9个量级以上.     

Time-Resolved Femtosecond Degenerate Four-Wave Mixing in LiNbO3：Fe,Mg Crystal

Forward degenerate four-wave mixing （DFWM） processes are investigated with a femtosecond pulsed laser in lithium niobate crystal doubly-doped with magnesium and iron （LiNbO3：Fe, Mg）. The pulse energy dependence reveals a pure third-order nonlinear response, and the third-order nonlinear susceptibility x^（3） in the material is evaluated to be 4.96 × 10^-13 esu. The time-resolved DFWM process shows a response time of x^（3） shorter than 100fs, which is due to the nonresonant electronic nonlinearities. Our results indicate that LiNbO3 crystals have potentials for ultrafast real-time optical processing systems, which require a large and fast x^（3） optical nonlinearity.     

以RF/SiO2复合气凝胶为前驱体制备介孔α-SiC

以间苯二酚(R)和甲醛(F)为碳源,3-氨丙基三乙氧基硅烷为硅源,无水乙醇为溶剂,利用简捷的一步溶胶-凝胶法和超临界干燥工艺制备RF/SiO2复合气凝胶。RF/SiO2复合气凝胶经碳热还原、煅烧、酸洗等一系列工艺制备出介孔碳化硅(SiC),采用XRD、FTIR、NMR、SEM、TEM和氮气吸附-脱附等分析手段对制备的介孔SiC进行了表征。结果表明,介孔SiC材料为纯的α-SiC,平均晶粒大小为15 nm,BET比表面积为106 m2·g-1,孔径主要分布在21.7 nm和61 nm附近,SiC纳米颗粒大小和分布均匀。     

基础实验题A:液体的表面张力系数测量

介绍了第5届全国大学生物理实验竞赛基础实验题A的实验内容,给出了参考解答,并分析了竞赛结果.基础实验题A涵盖毛细管法和最大泡压法测量液体的表面张力系数2部分,分5道试题.毛细管法和最大泡压法在理论上具有相似性,毛细管法从液体的表面张力系数的定义出发,引导学生从最基础的层面上理解液体表面张力系数的定义,从而自拟实验方案,自组实验器材进行实验测量;最大泡压法考查学生举一反三的学习能力,在相似的理论下自拟、自组实验.试题整体考查了学生对理论知识的理解运用能力以及基本的实验操作能力.     

运动声源的多普勒效应——第22届亚洲物理奥林匹克竞赛实验试题第二题介绍与解析

第22届亚洲物理奥林匹克竞赛实验试题共两道，其中第二道是声学黑匣子。该题目是一道虚拟实验题目，在二维平面上通过探测器对于运动声源的频率信号探测，判断声源的初始位置以及相关运动学参数等。该题目设计新颖，解法巧妙，综合了声波的传播与测量、声学多普勒效应等相关知识。在疫情形势下，非常适合物理专业学生进行线上虚拟实验学习。本文详细介绍了竞赛试题的内容，并给出试题的分析和解答。     

Synthesis,Structure and Characterization of a New Silicophosphate,K_2SiP_4O_(13), with a Six-fold Coordinated Si

A potassium silicophosphate,K2SiP4O13,has been synthesized in molten polyphosphoric acid.It crystalizes in the triclinic space group P1^-(No.2)with a=4.8327(10),b=7.7403(15),c=14.485(3)?,a=82.29(3)°,β=83.31(3)°,γ=81.95°,V=529.02(19)?³,Z=2.The crystallographic structure features 2D layers of[SiP₄O₁₃]_∞in the ab plane with counter cations K⁺residing among the layers,and the anionic framework of[SiP₄O₁₃]_∞is composed of six-fold coordinated Si atoms and tetraphosphate anions by sharing vertex O atoms.The title compound was characterized by powder X-ray diffraction,IR and Raman spectroscopies,UV-vis diffuse reflectance spectroscopy,thermogravimetry and differential scanning calorimetry.     

碳热还原温度对耐高温纤维增强碳化硅多孔材料组织结构的影响

本研究目的是开发一种耐高温纤维增强碳化硅多孔块状材料。以纤维增强间苯二酚-甲醛/氧化硅复合气凝胶为前驱体,经过1300~1500℃碳热还原制备了纤维增强碳化硅多孔材料。采用XRD、SEM、TEM、氮气吸附孔结构分析仪和压汞仪对纤维增强碳化硅多孔材料的物相组成、微观形貌和孔结构进行了表征,结果表明：纤维增强碳化硅多孔材料由β-SiC和莫来石纤维组成,随着碳热还原温度的升高,样品中的SiC纳米晶颗粒团聚成大块,最终在1500℃生成SiC晶须,升高碳热还原温度会导致样品中大孔的增多和纳米孔的消失以及比表面积的降低。热分析结果表明纤维增强碳化硅多孔材料在空气中的耐温性高达1300℃。纤维增强碳化硅多孔材料的密度为0.330~0.345g·cm^-3,孔隙率在89%以上,室温下热导率为0.06~0.07W·m^-1·K^-1。