基础知识教育与创新意识的培养——实施《理工科非物理类专业大学物理课程教学基本要求》体会之二

在培养学生创新意识的同时,更应重视对学生基础知识的教育,任何一个创造性观点或理论的产生都建立在长期大量的知识积累的基础上.     

基于光声光谱技术的NO,NO2气体分析仪研究

NO, NO₂是大气污染源中的常见气体, 对环境具有严重的危害性. 为检测污染源中这两种气体的浓度, 构建了成本较低的基于红外热辐射光源的光声光谱气体检测系统. 分析计算得到了NO, NO₂ 在2500–6667 nm波段吸收谱线. 通过建立光声传输线RLC振荡电路模型和仿真得到品质因数、声压大小与谐振腔长、内腔半径以及调制频率的关系, 据此设计了光声池几何结构. 实验表明该系统所测得的光声信号与气体浓度有很好的线性关系, 并且对NO, NO₂气体极限检测灵敏度分别达到4.01 和1.07 μL. 通过调节激光发射波长和选取滤波片, 该系统还可用于其他微量气体的浓度检测. 关键词： 大气污染 光声光谱 气体检测     

N掺杂对非晶C薄膜的电子结构与光学性质的影响

用直流磁控溅射法制备了非晶C薄膜及N掺杂非晶C(a-C∶N)薄膜,用紫外-可见分光光谱仪、椭圆偏振仪、俄歇电子能谱(AES)等对薄膜进行了检测。结果表明：随源气体中N气含量的增加,透过率和折射率变小, 而光学带隙先增大后减小; 当薄膜中N的含量很少,N的掺入对sp3杂化C起稳定作用,使得薄膜光学带隙E_g增大。而较高量N的掺入抑制了sp3杂化C的形成,提高了薄膜中sp2键含量,使得薄膜光学带隙变小。参数D定义为俄歇电子能谱(AES)中最大正峰和最低负峰之间的距离,用俄歇电子能谱中的D值来计算薄膜的sp2键的百分含量,俄歇电子能谱(AES)表征也表明：较高量的N的掺入抑制了sp3杂化C的形成。所以应该考虑在较低N分压条件下掺N来改善非晶C薄膜的光学性能。     

光声池中微弱光声信号检测

大气中的污染源气体含量很少, 用光声光谱对其进行监测得到的光声信号极其微弱. 本文首先分析微弱信号产生机理, 在分析Holmes Duffing方程的基础上, 提出了适合光声池微弱信号检测的变尺度差分方法. 该方法通过对信号进行尺度变换, 再做差分来检测微弱信号. 理论分析和实验表明, 变尺度差分方法能很好地抑制系统相空间的共模噪声, 而且能很好地凸显混沌状态临界值. 变尺度差分方法测出的信号相对误差都小于5%, 说明其可以用于较高频率、 相位和频率都未知的微弱光声信号幅值检测. 关键词： 光声光谱 微弱信号 幅值 Duffing     

开展物理竞赛，促进大学物理教学——湖南省首届大学生物理竞赛启示录

通过对湖南省首届大学生物理竞赛的回顾,总结了物理竞赛对物理教学的促进作用,揭示了物理教学过程中存在的问题,并就如何解决这些问题提出了自己的看法．     

Wavelength modulation spectroscopy at 1530.32 nm for measurements of acetylene based on Fabry–Perot tunable filter

Sensitive detection of acetylene(C_2H_2) is performed by absorption spectroscopy and wavelength modulation spectroscopy(WMS) based on Fiber Fabry–Perot tunable filter(FFP-TF) at 1530.32 nm. After being calibrated by Fiber Bragg Grating(FBG), FFP-TF is frequency-multiplexed and modulated at 20 Hz and 2.5 kHz respectively to achieve wavelength modulation. The linearity with 0.9907 fitting coefficient is obtained by measuring different concentrations in a 100 ppmv–400 ppmv range. Furthermore, the stability of the system is analyzed by detecting 50 ppmv and 100 ppmv standard gases for 2 h under room temperature and ambient pressure conditions respectively. The precision of 11 ppmv is achieved by calculating the standard deviation. Therefore, the measuring system of C_2H_2 detection can be applied in practical applications.     

An Electroluminescence Delay Time Model of Bilayer Organic Light-Emitting Diodes

Based on the mechanism of injection, transport and recombination of the charge carriers, we develop a model to calculate the delay time of electroluminescence （EL） from bilayer organic light emitting diodes. The effect of injection, transport and recombination processes on the EL delay time is discussed, and the relationship between the internal interface barrier and the recombination time is revealed. ＂]~he results show that the EL delay time is dominated by the recombination process at lower applied voltage and by the transport process at higher applied voltage. When the internal interface barrier varies from 0.15 eV to 0.3 eV, the recombination delay time increases rapidly~ while the internal interface barrier exceeds about 0.3eV~ the dependence of the recombination delay time on applied voltage is almost undiversified, which may serve as a guideline for designing of a high-speed EL response device.     

掺锰氧化锌的结构和光学特性

采用直流反应磁控溅射的方法,在玻璃衬底上沉积了Zn0.93Mn0.07O薄膜,研究了氧分压对薄膜结构和光学特性的影响。X射线衍射测试结果显示,Zn0.93Mn0.07O薄膜都具有高度的c轴择优取向,在氧分压为0.4的时候,薄膜的衍射峰具有最小的半峰全宽,最大的晶粒尺寸。X射线光电子能谱测试结果表明:Mn2 离子已经取代了氧化锌晶格中的部分Zn2 ,但还掺杂有少量的MnO2分子;处在1 021 eV的Zn 2p3/2能级只有单一的Zn2 ;而O2 -则来自Zn-O和Mn-O。由于伯斯坦-莫斯效应,Zn0.93Mn0.07O薄膜光吸收跃迁过程只能在价带态和费密能级附近及以上的导带空态之间发生,其吸收谱线显示,与纯ZnO薄膜吸收谱线相比,产生了蓝移现象。同时还伴随有导带尾跃迁的发生,研究表明,这是由3d5多重能级的d-d跃迁而引起的。经过计算,在氧分压为0.4的时,Zn0.93Mn0.07O薄膜的禁带宽度是最大的,这可能是由交换作用的减弱而引起的。     

水热反应温度对碱性条件下TiO2纳米晶生长动力学及其光电性能的影响

以钛酸丁酯为原料,在碱性条件下水热合成了锐钛矿相TiO2纳米晶.采用X射线衍射仪、比表面积测试仪、扫描电子显微镜等方法对纳米晶粒的晶体结构、比表面积以及光阳极的表面形貌分别进行表征,研究水热反应温度对TiO2纳米晶生长动力学过程的影响规律.结果表明:随着温度的升高,锐钛矿相纳米晶的平均晶粒尺寸先增大后减小.光电转换性能测试表明,电池的光电转换性能随着水热反应温度的升高而增大,在220℃时获得最大光电转换效率4.05;( 1sun,100 mW/cm2).并分析了水热反应温度对碱性条件下TiO2纳米晶粒的生长动力学过程和电池光电转换性能的影响机制.     

磁场对滤纸上Zn电解沉积物形貌的影响

研究了外加磁场对滤纸上Zn分枝状电解沉积物生长形貌的影响.用金相显微镜和原子力显微镜观察Zn沉积物的显微结构.发现在非饱和浓度下生长的沉积物生长形貌受电解液浓度和滤纸纤维影响，外加磁场对其形貌的影响不明显.在饱和电解液浓度下获得的沉积物分枝分两层，并且贴近滤纸表面的薄层比其上面离滤纸较远的那一层生长快.在饱和浓度电解液情形下，0.40T外加磁场使得沉积物分枝发生明显的螺旋状偏转.在实验基础上结合相关理论，认为外加磁场通过霍尔效应影响滤纸上Zn分枝状电解沉积物形貌. 关键词： 电解沉积 磁场 霍尔效应 生长形态