利用自制教具构建光的折射模型

综合初中物理教材中“光的折射”设计理念,自制了实验装置.通过该实验装置可以开展折射规律、趣味捕鱼、虚像位置真实呈现、全反射、生活中折射现象扩展解释、海市蜃楼模拟等实验,并能够体现视觉表征学习方法,变抽象为形象,从而培养学生的建模能力.     

基于相平均方法的折射绕射联合波浪模型

近岸带波浪运动的研究具有很重要的工程意义，近年来已获得了较丰硕的研 究成果并发展了许多波浪模型，而基于不同理论的波浪模型往往具有特定的适用性. 在海岸 工程中应用比较广泛的一类波浪模型以波能(波作用量)守恒为基本依据，如SWAN模型. 该 类模型在实际工程中已经得到了大量的应用，但该类模型未计及波浪绕射效应，成为其突出 的缺陷之一. 如何对模型做适当的改进，使之适用于波浪绕射的模拟，从而在原有基础上拓 广模型的应用范围是一项具有实际意义的研究工作. 该文采用波能(波作用量)守恒方程描 述近岸带波浪运动，通过引入绕射因子，得到折射、绕射联合波浪模型，从而拓广了模型的 应用范围. 通过实际算例验证，表明所建立的模型计及了波浪折射、绕射作用，对相平 均波浪模型在波浪绕射效应模拟方面的改进具有一定的意义.     

EFFECT OF POLYETHYLENEIMINE ON THE PROPERTIES OF CONCENTRATED SUSPENSIONS OF TITANIUM DIOXIDE MICROBEADS

The effect of polyethyleneimine (PEI) concentration on the properties of titanium dioxide (TiO2) suspensions is studied with or without the addition of an electrolyte (barium acetate). Measurements of the apparent viscosity and the stability of TiO2 suspensions showed that PEI is an effective dispersant for TiO2 particles in suspension in the absence of an electrolyte, not only reducing the viscosity of the suspension but also increasing its stability. In the presence of an electrolyte, however, small quantities of polyethyleneimine could neither disperse the TiO2 particles nor de-crease the viscosity of the TiO2 suspensions; only PEI concentrations beyond saturation adsorption could perceptively improve the stabilitv of TiO2 suspensions.     

物点经多层平行介质界面折射成像的叠加法则及应用分析

文章采用了一种较为简便、自然的推理方法,推导出物点经平行介质界面二次折射成像的虚像点位置,发现了所谓的"物点经多层平行介质界面折射成像的叠加法则".文章对几种特殊情形下的像点坐标进行了讨论:分析和解释了游泳池中泳女的"身首分离"折射现象;分析出空气中物体经玻璃砖的成像特点,指出人们通常使用薄玻璃窗户的光学依据;对空气中的物点经折射率线性变化介质的折射成像进行了详细的研究,指出物点经折射率均匀变化介质的成像位置与经平均折射率的等厚介质,除80°～90°的大视角情形外几乎一致.文章中的推理方法和结论或可为相关内容的教学、科研提供参考.     

自制光的全反射演示仪

利用全反射原理,通过改变光疏介质的折射率,使全反射条件在满足与不满足之间转换,进而可使2条主要的出射光线颜色互换,实验现象直观,具有趣味性.     

石墨烯基双曲色散特异材料的负折射与体等离子体性质

基于有效介质理论研究了石墨烯/介质周期结构的电磁性质, 研究发现这种复合结构的等频面在太赫兹和远红外波段为双曲线, 可用来实现石墨烯基双曲色散特异材料. 通过改变石墨烯的费米能级、介质层厚度和单元结构中石墨烯的层数, 可很容易地调节双曲色散存在的频段. 由于等频面的双曲色散特性, 石墨烯基双曲色散特异材料在远低于截止频率的范围内, 对斜入射的电磁波具有负的能量折射率和正的相位折射率, 并支持局域体等离子体模式. 基于衰减全反射结构, 研究了体等离子体的激发, 探索了体等离子体在可调的光学反射调制器中的应用.     

局域共振型声学超材料机理探讨

本文以二维固体薄板中的弹性波传播为例, 对基于共振子结构的声学超材料带隙机理进行了探讨, 证明在声学超材料中带隙形成既与共振子对波的散射相位有关, 也与波在共振体之间的几何传播相位有关. 通过调节散射相位和几何传播相位均能实现对色散关系的调控. 基于这一理解, 探究了弹性波超材料中的次波长缺陷态和负折射现象的实现条件.     

爆轰波在炸药-金属界面上的折射分析

针对爆轰波在炸药-金属界面上折射时由实验获得的金属折射冲击波压力与经典爆轰波极曲线理论预测的压力存在显著差异这一问题, 本文展开了进一步的理论和数值模拟分析研究. 首先通过分析指出经典爆轰波极曲线理论的缺陷, 并对爆轰波极曲线理论进行了改进, 改进爆轰波极曲线理论给出了炸药爆轰波折射类型以及折射冲击作用点处的压力值. 然后发展了一个基于次特征理论来数值求解爆轰反应流动控制方程的二阶中心型Lagrange方法, 并数值模拟了一个典型的炸药爆轰波折射实验. 改进爆轰波极曲线理论和数值模拟分析结果表明, 爆轰波折射类型有三种:反射冲击波的正规折射、带Mach反射的非正规折射、无反射波的正规折射, 并且金属折射冲击波压力值随入射角增大而单调减小.     

大气折射对可见光波段辐射传输特性的影响

折射是影响辐射传输的重要因素. 为分析大气折射对辐射传输的影响, 基于Monte Carlo方法, 给出了考虑大气折射的矢量辐射传输模型, 实现了均匀气层和耦合面处光子随机运动过程的模拟, 实现了直射光及漫射光Stokes矢量、偏振度和辐射通量等参数的计算. 在考虑和不考虑大气折射两种条件下, 验证了模型的准确性; 在纯瑞利散射条件下, 讨论了大气折射对不同方向漫射光Stokes矢量的影响; 在不同太阳天顶角、大气廓线、气溶胶及含云大气条件下, 分析了大气折射对辐射传输过程的影响. 结果表明: 大气折射对漫射光Stokes矢量的影响主要体现在天顶角70°–110°区间, 且随着太阳入射角增大, 其影响更为显著; 不同大气廓线情形下, 大气折射对Stokes矢量的影响不一致, 其原因是不同大气廓线对应的折射率廓线存在差异. 含云及含气溶胶大气条件下, 大气折射对辐射传输的影响变弱, 沙尘型及海盐型气溶胶条件下, 折射对辐射传输的影响强于可溶型气溶胶情形; 不同形状气溶胶条件下, 大气折射对辐射传输的影响也存在显著差异; 不同云高条件下, 大气折射对漫射光Stokes矢量的影响无显著差异, 但随着云光学厚度增大, 大气折射的影响减弱.     

正负折射率的一维圆形受限光子晶体特性研究

对正负折射率材料构成的一维光子晶体,在横向圆形受限的条件下,推出了光波在其中传播时模式所满足的条件,并利用特征矩阵法研究了正负折射率绝对值相同时,光波在不同模式和不同介质厚度可见光能实现透射波和零反射。正负折射率绝对值不等时,得出介质厚度为半波长时透射波出现在中心波长处;随着模式数即入射角增大,透射波曲线向短波方向移动;介质折射率差的绝对值越大、周期数增加都使透射波谱宽度变窄。