第2届全国大学生物理实验竞赛试题的解答与考试评析(续)

<正>3综合性、研究性试题的解答与评析第二届全国大学生物理实验竞赛的综合性、研究性试题为"磁光效应的研究"和"磁流体性质的研究"两题.目的是综合考察考生对不同物理实验手段的理解、掌握水平和综合分析应用能力.各代表队由2人合作完成,时限8h.3.1试题1磁光效应的研究(时限4h)3.1.1引言磁流体是指磁性纳米颗粒在表面活性剂进行包覆或改性后,均匀分散到载液中,形成稳定的胶体溶液.外加磁场时,磁流体中的磁性微粒会顺     

下转换材料β-NaYF4:Tb3+,Yb3+的水热法合成和发光性质研究

利用水热法合成了粉末发光材NaYF4∶Tb3+,Yb3+。分别用X射线衍射(XRD),光致发光谱(PL)和激发谱(PLE)测试了合成材料的物相结构和发光性质。研究结果表明:合成的NaYF4∶Tb3+,Yb3+材料为六方相的晶体,无立方相的。改变Tb3+和Yb3+的掺杂浓度后晶格结构没有变化,说明离子Tb3+和Yb3+取代的是Y3+离子的晶格位置。在355nm脉冲激光激发下,检测到了Tb3+的5 D3→7 FJ(J=5-0)和5 D4→7 FJ(J=6,5,4,3)可见波段特征发射光和Yb3+950～1 050nm(2 F5/2→2 F7/2)的近红外发光,研究了可见和近红外的发射强度随Yb3+掺杂浓度的变化,表明Tb3+和Yb3+之间存在能量传递,其可能的能量传递方式是共合作能量传递过程。当Tb3+和Yb3+的掺杂摩尔浓度分别是1mol%和6mol%时具有最强的近红外发射。     

单摆测重力加速度实验的改进

在单摆测重力加速度实验中,很难对摆长进行非常精确的测量,在较好的测量条件下其测量精度一般也只能达到毫米量级,所测得重力加速度的相对误差一般在1%左右.针对这一问题,本文通过对单摆实验装置进行改进,利用与摆线连接在一起的游标卡尺精确测量摆长的改变量而不直接测量单摆摆长,可将测量精度提高到0.02毫米.同时利用光电门测量摆球摆动周期,并对不同的摆线材质和直径进行了对比实验和分析,在最佳条件下可将重力加速度的测量误差控制在0.1%以内.     

Quantum cutting downconversion by cooperative energy transfer from Bi3+ to Yb3+ in Y2O3 phosphor

Bi~(3+) and Yb~(3+) codoped cubic Y2O3 phosphors are prepared by pechini sol-gel method.Strong near-infrared (NIR) emission around 980 nm from Yb~(3+)(2F5/2 → 2F7/2) is observed under ultraviolet light excitation.A broad excitation band ranging from 320 to 360 nm,owing to the 6s 2 →6s6p transition of Bi~(3+) ions,is recorded when the Yb~(3+) emission is monitored,which suggests a very efficient energy transfer from Bi~(3+) ions to Yb~(3+) ions.The Yb~(3+) concentration dependences of both the Bi~(3+) and the Yb~(3+) emissions are investigated.The decay curve of Bi ~(3+) emission under the excitation of 355 nm pulse laser is used to explore the Bi~(3+) →Yb~(3+) energy transfer process.Cooperative energy transfer (CET) is discussed as a possible mechanism for the near-infrared emission.     

基于光学多普勒效应的光速测量与监听实验

设计了基于迈克耳孙干涉仪的光学多普勒效应定量实验装置,分别以气体、液体中光速的测量与音频监听为例,阐述了装置的具体运行过程,展示了装置的性能与技术参量.实验测得空气中光速为3.021×10⁸ m/s,水中光速为2.284×10⁸ m/s;该装置还可用于研究物体的运动,测速范围达到300 nm/s～7.9 m/s.基于光学多普勒效应进行音频监听,所得音频包含了音频原声的基本特征.