Ru、Rh、Pd掺杂GaSb的电子结构和光学性质

运用第一性原理计算方法研究了过渡族金属TM(TM=Ru、Rh、Pd)掺杂GaSb的电子结构和光学性质,结果表明:TM掺杂GaSb主要以TM替代Ga(TM @Ga)缺陷存在,并可增强GaSb半导体材料对红外光区光子的响应,使体系光学吸收谱的吸收边红移;TM@Ga所引入的杂质能级分布于零点费米能级附近,这极大地增强了体系的介电性能,促进了电子-空穴对的产生和迁移,因而提升了掺杂体系的光电转换效率;Ru 掺杂对GaSb光学性质的改善最为明显,当掺杂浓度为6.25%(原子数分数)且均匀掺杂时,Ru掺杂GaSb体系对红外光区光子的吸收幅度最大,有效提升了GaSb光电转换效率和光催化活性。     

基于ZigBee的煤矿井下预警防爆监测系统设计

针对矿山井下的特殊环境,提出了一种基于ZigBee技术的煤矿井下预警防爆监测系统,实现煤矿井下环境信息和人员位置的实时监测,以减少事故发生率;井下系统采用CC2530+CC2401芯片作为ZigBee节点的核心,井下主控制器通过CAN总线实现与井上上位机的通信;上位机使用Labview软件实现程序编程,实时显示煤矿井下采集到的CH₄、CO、O₂浓度、温湿度和人员坐标等参数并进行Web发布;该系统结合了基于模糊逻辑算法的预警技术、基于物理隔离的防爆技术,同时提出了一种融合LQI的RSSI加权质心算法;实验证明该系统运行稳定可靠,提高了人员定位的精度,具有良好的应用前景。     

融合Multisim技术的中学物理可视化实验的设计与实践--以“电磁振荡”为例

以人教版普通高中教科书物理选择性必修2第四章第一节“电磁振荡”为例,进行可视化实验设计.在实物演示实验的基础上,利用Multisim软件对电磁振荡实验进行仿真,有利于学生观察实验电路图,可以方便快捷地观察不同组合模式下的实验结果,实现实验的课堂可视化.运用不同手段,不仅可以多角度激发学生学习兴趣,还可以打破时空限制.同时,现代信息技术的应用也可应对部分学校实验仪器不足,以及线上教学中缺乏教具无法展示实验过程等所引发的相关教学问题.     

SOLO分类理论在教学设计中的应用——以“摩擦力”教学为例

物理学是一门基础的自然科学,其中有许多概念抽象难懂,对学生思维结构水平的要求较高.为了更好地培养学生的物理科学思维,本文以"摩擦力"教学为例,以SOLO理论为基石,分析学生思维结构水平为核心,分层次安排教学活动.     

基于Algodoo对不同情况的斜抛运动研究

基于斜抛运动规律,结合相应问题,利用Algodoo仿真实验平台深入研究在有和没有空气阻力情况下斜抛运动的轨迹、射程、射高、速度和加速度之间的差异,同时在考虑空气阻力的情况下对影响斜抛运动射程、射高的因素进行探究,并提出了将所得研究结果融入"斜抛运动"教学的相关建议.     

高光谱数据对损伤长枣的检测判别

灵武长枣作为宁夏优势特色枣果,具有重要的经济社会价值和科学研究意义。利用可见近红外(Vis/NIR)高光谱成像系统采集60颗完整长枣光谱图像,然后利用损伤装置对60颗完整长枣进行损伤实验,最终得到60颗损伤（内部瘀伤）长枣,高光谱成像系统采集损伤后五个时间段（损伤后2,4,8,12和24 h）长枣的光谱图像。对采集的长枣光谱图像用ENVI软件提取感兴趣（ROI）区域,并计算完整长枣和每个时间段长枣的平均光谱值。原始光谱利用Savitzky-Golay平滑的一阶导数（SG-1）和二阶导数（SG-2）、标准正态变换（SNV）和去趋势（Detrending）、以及SNV-SG-1、SNV-SG-2、Detrending-SG-1、Detrending-SG-2算法进行预处理,原始光谱和预处理光谱建立偏最小二乘判别分析（PLS-DA）分类模型。选择最优的预处理光谱数据,利用连续投影算法（SPA）、间隔随机蛙跳（IRF）、无信息消除变量（UVE）、变量组合集群分析法（VCPA）、区间变量迭代空间收缩法（IVISSA）和IRF-SPA、UVE-SPA、IVISSA-SPA等算法进行特征变量选择,对选择的特征变量建立PLS-DA、线性判别分析（LDA）和支持向量机（SVM）分类判别模型。结果表明,在原始光谱建立的PLS-DA模型中,模型校正集和预测集准确率分别为82.96%和90%。光谱经过预处理后得到SNV-SG-2-PLS-DA为最优分类判别模型,模型校正集和预测集准确率分别为91.11%和96.67%。在特征变量建立的分类模型中,SNV-SG-2-UVE-PLS-DA模型校正集和预测集准确率分别为86.3%和94.44%;SNV-SG-2-SPA-LDA模型校正集和预测集准确率分别为86.3%和83.33%;SNV-SG-2-UVE-SVM模型校正集和预测集准确率分别为77.78%和71.11%。对于分类模型来说线性分类模型（PLS-DA、LDA）分类结果优于非线性分类模型（SVM）分类结果,在线性分类模型结果中PLS-DA优于LDA分类结果,PLS-DA可以更好的提供分类效果。研究表明,利用高光谱结合偏最小二乘判别分析分类模型,可以有效的实现灵武长枣损伤后随时间变化的快速检测,为灵武长枣在线检测提供理论依据。     

创新集成化电磁学演示实验教具的设计与制作

高中物理电磁学部分有许多具有相似性质和相同仪器的演示实验,通过创新设计,将电磁学的部分实验集成化到一个教具中,教师可以根据自身需求,利用开关的闭合,选择不同的实验进行演示.该集成化教具能够帮助教师减少准备实验的时间,具有便捷、演示效果好和成本低等优点.     

基于高光谱成像技术的滩羊肉新鲜度快速检测研究

滩羊肉的新鲜度是其品质安全的一个重要衡量指标,也是肉品品质安全控制的关键环节。挥发性盐基氮（TVB-N）是表征肉品腐败过程主要的化学信息,能有效地评价出滩羊肉的新鲜度。然而,TVB-N的传统检测过程繁琐且人为影响因素大,检测结果缺乏客观性和一致性,不能满足当今肉品检测过程无损、快速、高效的需求。高光谱成像技术符合现代检测技术向多源信息融合方向发展的需求,已在食品安全领域得到广泛应用。利用可见/近红外高光谱成像技术（400~1 000 nm）结合动力学和化学计量学方法以及计算机编程技术,将同时实现滩羊肉贮存期内（15 ℃环境）TVB-N 浓度的快速检测和贮藏期的预测。研究中提取每个样品感兴趣区域的平均光谱数据,选用蒙特卡洛算法剔除异常样本。采用X-Y共生距离（SPXY）法划分为校正集和预测集,分别选用多元散射校正（multiplicative scatter correction, MSC）、卷积平滑（savitzky-golay, SG）、标准变量变换（standard normalized variate, SNV）、归一化（normalization）、基线校准（baseline）五种方法对原始光谱数据进行预处理,优选出最佳预处理方法。采用竞争性自适应重加权法（campetitive adaptive reweighted sampling, CARS）和连续投影算法（successive projections algorithm, SPA）分别提取了21个和6个特征波长。为优化模型并提高其模型精度,采用SPA算法对 CARS 所选特征波长进行二次提取,优选出14个特征波长。基于所提取的特征波长建立TVB-N浓度的PLSR模型,优选出 SNV-CARS-SPA-PLSR 模型具有较高的预测能力（R2_c=0.88,RMSEC=2.51, R2_p=0.65, RMSEP=2.11）。同时,建立了滩羊肉TVB-N变化与贮藏时间的动力学模型,并将优化后的光谱模型和动力学反应模型相结合建立了滩羊肉光谱吸光度值与贮藏时间的高光谱动力学模型,实现对贮藏时间的预测,并通过 PLS-DA判别模型对滩羊肉贮藏时间进行判别分析（校正集判别准确率为100%,预测集为97%）。研究表明,利用可见/近红外高光谱成像技术结合动力学和化学计量学方法以及计算机编程技术,可以有效地实现滩羊肉品质智能监控与质量安全快速无损分析,为开发实时在线检测装备提供理论参考。     

利用洛伦兹力演示器探究带电粒子在电场及磁场中的运动

洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力,比较抽象,学生无法直接观察,针对该问题,采用了J2433-1型洛伦兹力演示器来探究带电粒子在电场和磁场中的运动,并测量了电子的比荷,该方法可在三维空间观察电子运动的径迹,通过宏观现象认识了微观本质.     

Mn和Co线性单原子链填充Cu纳米管的稳定性和磁性

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,系统地研究了过渡金属(TM)Mn和Co线性单原子链填充Cu纳米管所形成复合结构的稳定性和磁性.相对于孤立单原子链,复合结构的结合能大大增加,表明Cu纳米管的包裹使得Mn和Co单原子链的稳定性显著增强.随着管内TM原子间距的增加,Mn@CuNT复合结构表现出由反铁磁向铁磁的磁相变,而Co@CuNT复合结构则表现出由铁磁向反铁磁的磁相变.相对于自由单原子链,复合结构的磁晶各向异性能显著增强,且Cu纳米管的包裹使得Mn原子链的易磁化方向发生了改变.