科研转化的综合化学实验:银纳米粒子的制备及其催化反应动力学测量

设计了一个包含胶体化学方法制备金属纳米粒子及其作为异相催化剂催化氧化还原反应的动力学过程等内容的本科生综合化学实验。首先采用晶种生长法合成了不同尺寸的球状和片状银纳米粒子,然后经过离心纯化后作为异相催化剂催化硼氢化钠还原4-硝基苯酚的反应,研究了催化反应动力学过程,分析了催化反应的表观反应速率常数和催化剂的活性。本实验可以锻炼学生制备纳米材料和跟踪反应动力学进程的能力,使学生进一步理解异相催化反应机理、熟悉光谱仪器的应用。     

单色光束的衍射度

受近期Gawhary和Severini在Opt.Lett.33,1360(2008)一文中引入的光束近轴度的启发,定义了一个独立于光束近轴度的衍射度参数来描述单色光束的衍射扩散程度,所定义的衍射度只依赖于光束的角谱分布,并可以定量比较不同光束的衍射扩散程度.     

Thin－Film Enhanced Goos－Haenchen Shift in Total Internal Reflection

It is reported that the Goos-Haenchen (GH) shift of both TE and TM light beams totally reflected from a dielectric interface can be greatly enhanced by a dielectric thin film without changing the property of total internal reflection.Numerical simulations confirm the theoretical analysis and show that the enhanced GH shift can be as large as the width of the beam for beam‘s width up to 820 times of the wavelength. This may stimulate investigations in other areas of physics and may lead to interesting applications in optical devices. The enhancement of the GH shift is accompanied by the enhancement of the intensity of the decaying field in the optically thin medium and of the propagating field inside the film.     

关于算符ih（δ／δt）性质研究的若干评注

从时间平移的角度证明了算符ｉｈ（δ／δｔ）的厄米性，讨论了该算符的厄米性与态函数内积之间的关系，指出了Ｃａｐｒｉ在证明时间和能量对易关系不成立的过程中的错误，最后讨论了算符ｉｈ（δ／δｔ）和任一量子系统的Ｈａｍｉｌｔｏｎ算符之间的关系。     

多缝衍射反演光谱学的稳定性理论研究── 一种第一类Fredholm积分方程数值解之稳定性分析

作者在前文￣（１，２）中通过计算机模拟实验给出了由多缝衍射反演光谱学的积分方程─一种第一类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程─获得稳定线性方程组的条件，本文将进一步从数学上利用积分方程的本征值理论分析计算机的实验结果，阐明这些条件使线性方程组稳定的机制。     

相对论性粒子穿越势垒的渡越时间

粒子穿过势垒所需多少时间?这个问题一直以来倍受关注.人们提出了几种隧穿时间的定义,对这个问题进行了大量的理论和实验研究,但仍存在争议和分歧.近年来,Büttiker等人为寻找符合因果律的速度概念,分别研究了在非相对论和相对论色散介质中消逝波的传播问题.最近,李春芳等人从能流的角度定义了一个新的隧穿时间.这个隧穿时间无论在非相对论量子力学中还是在相应的光学类比中都不存在超光速问题.在本文中,我们把这个隧穿时间从非相对论量子力学推广到相对论量子力学.由于存在Klein隧穿,粒子可以以行波的方式穿过高势垒.所以,我们分别在消逝波和行波两不同情况下,利用Dirac方程计算了这个隧穿时间以及不同的极限,证明它同样不具有超光速性.通过比较不同极限下的群时延和居留时间,证明了在特定的条件下它们是具有超光速性的.     

多缝衍射光谱技术

本文从重叠干涉强度分布和重叠光谱强度分布的概念出发,论证和推导了多缝衍射光谱技术中复原光谱的极限理论分辨率的公式。讨论了稳定求解的条件。并对多缝衍射光谱技术和经典的衍射光谱技术两者的光谱分辨本领作了比较,同时给出了几个计算机实验的结果。     

局域椭圆偏振光束强聚焦性质的研究

数值计算了局域椭圆偏振光束强聚焦时在焦平面上的横向场强分布、纵向场强分布、横向能流以及纵向角动量分布.结果显示在焦平面上光束总的纵向角动量为零,但在不同象限光束具有不同方向的纵向角动量.当相位延迟角度在0到π之间变化时横向场强分布基本不变,但纵向场强分布有很明显的变化.液晶相位延迟器由外部电压控制,使其相位延迟角度能在0到π之间可以连续取值.因而液晶相位延迟器的外接电压可以实现对焦平面上的纵向场强以及纵向角动量的实时调控.     

双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移

当入射角大于全反射临界角时,双棱镜结构中透射和反射光束的古斯-汉欣(Goos-Haenchen)位移具有饱和效应,并且只有波长数量级。利用稳态相位法研究了当入射角小于全反射临界角时双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移。研究表明,传播模式下透射光束的古斯-汉欣位移是空气层厚度、入射角和双棱镜折射率的周期性函数。当透射共振时,透射光束的古斯-汉欣位移可达入射波长的几十倍,与入射角大于全反射临界角的情况相比,透射光束的位移通过边界的相互作用具有共振增强效应;在非共振点处,对称结构中的反射光束具有与透射光束相同的古斯-汉欣位移。共振增强的透射光束的位移在光开关及光耦合器中具有潜在的应用。     

High-Sensitivity Sensor Based on Surface Plasmon Resonance Enhanced Lateral Optical Beam Displacements

We present a new optical sensor based on surface plasmon resonance （SPIt） enhanced lateral optical beam displacements. Compared with the traditional SPIt methods, the new method provides higher sensitivity to the sensor system. Theoretical simulations show that the refractive index （RI） detection sensitivity of the SPR sensor based on the displacement measurement has a strong dependence on the thickness of the metal film. When the optimal thickness of the metal film is selected, the RI resolutlon of the SPIt sensor is predicted to be 2.2 × 10^-7 refractive index units （RIU）. Furthermore, it is found that the incidence angle can be used as a parameter to adjust the operating range of the sensor to different refractive index ranges.