ZrCuSiAs型锰基化合物ThMnSbN中的化学压力效应

采用固相反应法合成了一种Zr Cu Si As型准二维层状锰基化合物Th Mn Sb N.基于X射线粉末衍射的结构精修显示,该化合物属于P4/nmm空间群.其晶胞参数为a=4.1731?, c=9.5160?.电输运测量显示,该化合物电阻率随温度下降缓慢上升,且在16 K附近出现电阻率异常.与此同时,该材料的磁化率在同一温度附近出现异常,显示出类似磁性相变的行为.进一步的比热测量中没有观察到磁相变导致的比热异常.另外,低温下的比热分析显示,该材料的电子比热系数为γ=19.7 m J·mol^–1·K^–2,远高于其他同类锰基化合物.该结果与电输运测量中观察到的低电阻率行为相符,暗示Th Mn Sb N中费米面附近存在可观的电子态密度.基于对一系列Zr Cu Si As型化合物晶体结构细节的比较,分析了含有萤石型Th₂N₂层的系列化合物中导电层所受化学压力的不同作用形式.     

平面棱镜系统成像方向的追迹模拟

为了清晰说明平面棱镜系统成像方向的判定方法,推导了光在非共轴光学系统的追迹公式,对平面棱镜系统的物像坐标变化过程进行了模拟.通过棱镜对物像坐标变化过程的模拟,进一步说明了教科书中棱镜成像方向判定方法,结果显示,模拟棱镜成像是理解棱镜成像方向判定方法最为直观可行的手段,不仅有利于学生理解这种判定方法,还可以促进学生对这种判定方法的记忆.模拟过程还可以使学生深刻理解在课堂中不易理解的棱镜中各种术语定义.     

湍流大气中无衍射涡旋光束的展宽及相位奇点的演化

以经过圆形孔径截断的Bessel涡旋光束和Bessel-Gauss涡旋光束为例,数值模拟了近似无衍射涡旋光束在湍流大气中传输时引起的光束扩展和畸变光场中相位奇点的变化。仿真结果表明,与Bessel涡旋光束相比,Bessel-Gauss涡旋光束由大气湍流引起的束宽扩展较小,且在一定条件下其相位奇点代数和与入射涡旋光束的拓扑荷数保持一致;在远距离传输时,Bessel-Gauss涡旋光束相位奇点代数和的起伏偏差远小于Bessel涡旋光束。Bessel-Gauss涡旋光束在自由空间光通信中作为信息载体具有较大的优势。     

尘埃表面化学理论模拟研究进展

近年来天体化学在解释星际分子的形成过程中起重要作用的尘埃表面化学取得了长足的发展,本文综述了在天体化学模拟中用到的各种数值计算方法,以及尘埃冰幔的化学模型. 同时也介绍在实验室天体化学方面获得的结果,及其对尘埃表面化学所起到的促进作用.     

近零介电常数区超导薄层的Goos-H?nchen位移

Goos-H?nchen(GH)位移是一种特殊的光学现象,具有广泛的应用.构造材料光学性质的差异对同一结构的GH位移有很大影响.在近零介电常数区,本文比较研究了不同偏振态的光波入射到超导薄层上的GH位移.当以大于临界角的入射角入射时,s偏振光的GH位移始终保持为正值,而p偏振光的GH位移的正负与超导材料的介电常数为零时的波长相关联.当入射光波长大于该波长时,GH位移会出现负值.相关参数对不同偏振态下的GH位移的影响存在较大差异.相对于p偏振光,GH位移在s偏振光入射时随相关参数的变化规律较为简单.超导材料在光子学领域具有广泛的应用,计算结果为基于超导材料的新型光子学器件研究开发提供了参考.     

低驱动、高调制X-Cut铌酸锂电光调制器的优化设计

利用定向耦合器代替Y形分支结构,在X-cut铌酸锂(LN)基底上设计了一款具有低驱动电压、高调制参数的马赫-曾德尔(M-Z)型电光调制器。采用有限元法对定向耦合器的原理及影响因素进行了详细分析和精确计算,并对电光调制器的关键结构参数进行了优化。结果表明:光波沿着定向耦合器传播时,能量在两波导中来回交替,呈正弦和余弦函数分布,并且耦合长度随着其间距的增大而快速增大。在调制臂长为3cm,光波长为1550nm的情况下,单臂调制所获得的半波电压Vπ为2.22V,调制参数S21为-51.13dB。通过对调制臂进行截面分析,给出了电场Ex分量、电位移矢量Dx分量和光模分布,并求得重叠积分因子为0.486。同时还表明脊形波导结构有利于提高电光作用效率。当脊高为1μm时,重叠积分因子为0.714,相较于平板波导,其电光重叠积分因子提高了46.91%。     

湍流大气中激光上行和下行传输时相位奇点的演化

利用激光大气传输四维程序数值模拟了激光在湍流大气中上行和下行传输时产生的相位奇点的变化过程。由模拟结果可知,当光束自地面向空中垂直上行传输时,相位奇点数密度随传输高度的变化有一个从无到有、从快速增加到缓慢增加、达到峰值后又减小的过程;湍流越强,畸变光场中产生的相位奇点数密度越大,达到的峰值越高,且达到峰值后减小的幅度也越大,但达到峰值时对应的传输高度越低;当激光自空中某一位置垂直下行传输时,相位奇点数密度随传输距离的增加有一个从无到有、从缓慢增加到快速增加且在接近地平面处急剧增加的过程。另外,通过对模拟结果的曲线拟合发现,激光在湍流大气中上行传输时产生的相位奇点数密度与传输高度的关系符合黑体辐射公式;当激光在湍流大气中下行传输时,相位奇点数密度随传输距离的增加呈指数增加。     

基于光子晶体异质结构的磁可调石墨烯多带吸收

石墨烯在光电子学领域具有广泛应用,但石墨烯的吸收率较低限制了其在某些方面的应用。为了改善单层石墨烯的吸收特性,在前人研究的基础上,设计了石墨烯和光子晶体异质结构构成的复合结构。利用4×4传输矩阵法研究了外磁场、费米能量和设计波长等参数对石墨烯吸收特性的影响。结果表明,所设计的光学结构使石墨烯既保持了原有的宽吸收带,还增加了数目可调的窄吸收带。由于考虑到磁光效应,石墨烯的吸收特性表现出一定的磁圆二色性。对于各吸收带,通常情况下左旋圆偏振光的吸收率要大于右旋圆偏振光的吸收率。但调节外磁场和费米能量,可使各吸收带具有99%以上的吸收,在一定的条件下,还可实现近完美的100%吸收。研究结果为光电子学领域中基于石墨烯的相关器件的设计提供了参考。     

近零折射率区超导材料的Goos-H?nchen位移

作为一种特殊的光学现象,对一定的光学结构,Goos-H?nchen(GH)位移与构造材料密切相关.对电介质/超导/电介质这一结构,本文给出了GH位移在超导材料为近零折射率材料时随入射角、光波长和超导层厚度等参数的变化曲线.结果表明,GH位移随上述参数的变化规律,与超导材料折射率为零时的波长(阈值波长)相关联,波长大于和小于阈值波长时的变化规律存在一定的差异.近零折射率材料在光子学领域具有广泛的应用.计算结果为新型光子学器件研究开发提供了参考.论文对大学生理解近零折射率概念,以及近零折射率区超导材料的Goos-H?nchen位移也有所帮助.     

基于不同教学策略的类比法在大学物理教学中的应用

类比法教学由对旧知识的认识导出对新知识的认识,已在大学物理教学中得到了广泛应用。课堂教学是教与学的双边活动,为激发学生的探索欲望,本文针对大学物理如何将教学策略与类比法相结合进行教学作了实例分析：基于认知冲突策略,将圆周运动与直线运动类比;基于启发引导策略,将角动量守恒定律与动量守恒定律的知识结构类比;基于认知整合策略,将感生电场与稳恒磁场类比。教学策略的引入让学生们积极参与新知识的构建过程,实现了“填鸭式类比”向“主动类比”的转化。