圆形薄板二维驻波的研究

在理论上和实验上对圆形薄板二维驻波波节图形(克拉尼图形)进行了研究,通过在极坐标下对圆形薄板的竖向小振动方程进行分离变量,求解出圆形薄板小振动方程在自由边条件下的解析解的简正模式,并进行了数值模拟.发现通过调节圆形薄板上点振动源的位置和频率,可精确控制薄板上出现的克拉尼图形.实验上观察到了仅有圆形波节线,仅有辐射状波节线,以及两种波节线同时存在3种情形,且波节线的数量可严格控制.并在此基础上计算了圆形薄板上二维振动的波矢和波速,以及弹性模量等物理量,且理论结果跟实验符合得很好.     

“《扇形薄板二维驻波的研究》质疑”一文的回复

正最近,吴崇试老师在《大学物理》期刊上发表了对本文作者于去年3月份发表的文章《扇形薄板二维驻波的研究》~([1])的质疑文章~([2]),我们认为文献[2]的质疑部分合理,但对文献[2]中的一些观点以及涉及到对本文作者之前的工作(即文献[3-5])的一些评论需要进一步探讨,主要体现在以下两点,请吴老师及各位同行指正.     

有限长通电圆柱导体温度分布的严格解及COMSOL模拟

用分离变量法精确求解了有限长通电圆柱导体在第二、三类边条件下不同测试点的温度随时间的变化关系,并利用COMSOL多物理场仿真软件进行数值模拟,得到了温度在圆柱体内的分布图.与实验测出的圆柱体上下表面及侧面中间位置的温度随时间的变化关系相比,数值模拟结果与实验曲线变化趋势一致,可达到的最高温度完全符合,并与解析解所得当通电时间足够长时系统会趋于一个稳定的极限温度分布的结果相符合.     

弦、杆、环的横振动理论与实验研究

本文对弦的横振动方程进行了严格推导,得出波速的解析解,并在共振时测量了波长和共振频率的实验值,理论与实验相吻合.本文对杆的横振动方程亦进行了严格推导,对一端卡住、另一端自由时进行了数值求解,得出共振时容许的前几个本征频率的表达式及相应共振波节位置,给出通解,实验中测出了不同长度时不锈钢薄细长条的基频及前几阶泛音共振频率,测出的波节位置与理论值一致,并求出不锈钢长条的杨氏模量,与标准值相符.进一步推广到圆形钢丝环的小振动情形,实验上测出了圆环共振时的频率及波长,求出截面为圆形的细钢丝的杨氏模量,与现有值基本符合.     

环形薄板二维驻波的研究

在理论上和实验上对环形薄板二维驻波波节图形(克拉尼图形) 进行了研究. 通过在极坐标下对垂直板面方向小振动方程进行分离变量, 求解出环形薄板小振动方程在外边界悬空时分别在两种内边界条件, 即内边界悬空和内边界简支下的解析解的简正模式, 并计算了在第一种边条件下几种共振模式的径向波速近似值, 以及两种边条件下的圆形驻波波节线的半径和薄板的弹性模量. 发现通过调节环形薄板上点振动源的频率, 可精确控制薄板上出现的克拉尼图形. 实验上观察到了仅有圆形波节线, 仅有辐射状波节线, 以及两种波节线同时存在3 种简正模式的情形, 且波节线的数量可严格控制. 理论结果跟实验符合得很好.      

用MCH方法研究库仑屏蔽势的高角动量能谱

以库仑屏蔽势为模型,用蒙特卡罗哈密顿方法对库仑屏蔽势束缚态进行研究,并把结果和传统的数值解一维薛定谔方程的方法相比较,在基态或激发态,都得出相一致的结果.     

基于NI-myDAQ数据采集器的混沌电路实验系统

混沌电路是大学物理实验课程中非线性系统教学内容的典型案例,为了提高学生对非线性实验内容的学习效率和自主学习能力,本文设计了一种基于NI-myDAQ数据采集器和LabVIEW软件平台的混沌电路实验系统.该系统可提高混沌参数微小变化的精密性,实时显示并记录不同参数下的混沌现象,能保存相图、时域图和数据.用该系统测量了蔡氏混沌电路,给出了一定参数下的混沌电路实测结果图,并和Multisim仿真结果比较.结果表明,实验系统测量结果与Multisim仿真结果相吻合.     

用迈克尔逊干涉仪测双光源等厚干涉及其波长差

利用迈克尔逊干涉仪,搭建了一个观察双光束等厚干涉条纹的实验装置,并利用该装置测量了绿色激光器与低压汞灯绿色光谱线的波长差,以及红色激光器与黄色稀土节能灯红色光谱线的波长差,实验值与光栅光谱仪的测量结果一致。该方法可推广为一种测量未知光谱线波长值的方法。     

电动力学研究性教学探索与实践

在电动力学教学实践中,我们遵循按社会需求分流培养、因材施教的原则.注重课内与课外结合,文献研读与讨论结合,基础知识与物理前沿进展结合;鼓励和指导有能力的学生提早进入科研训练,选拔对理论物理有兴趣的高年级学生组成理论物理强化班,致力培养物理科学研究后备人才.教学与科研相结合的师资队伍,为研究性教学提供了保证.