脉冲式棘齿势场作用下囚禁离子的规则与混沌运动

考虑赝势近似下囚禁于Paul阱中的单离子与由脉冲式双激光驻波构成的棘齿势场的相互作用.应用积分方程方法得到系统的经典运动精确解，通过数值方法作出相空间轨道并计算由平均速度定义的流，结合分析与数值结果研究囚禁离子的规则与混沌运动特性.与单驻波型激光脉冲情形相比，发现两个重要的棘齿效应：一是脉冲式棘齿势场的作用导致参数空间混沌区域的改变，从而适当调节第二驻波参数，可使离子的规则运动变为混沌运动，或者混沌运动变为规则运动；二是通过分析平均流随激光参数的变化，发现棘齿势场的介入能使囚禁离子作平均意义下的单向输运，随着势场强度增加到混沌区域，流的强度明显减小并改变方向，系统进入混沌运动. 关键词： 脉冲式棘齿势 囚禁离子 混沌 输运     

基于Mathematica的轨道约束问题求解与可视化

运用自然坐标系下的运动微分方程,对被约束在抛物线型(关于x轴对称)和椭圆型轨道上的小环运动问题进行了探究,得到了小环在任意位置处所受约束反作用力(简称约束反力)的表达式,并进行了Mathematica可视化处理,直观地展现了它的变化规律.研究表明在关于x轴对称的抛物线型轨道中,小环所受的约束反力是非对称的.两种轨道上的小环所受的约束反力与轨道参数、小环初始速度以及小环的位置参数有关.我们还讨论了这些参数对约束反力极值点位置的影响,这些结论可以用于工程设计.     

缺陷调控临界温度梯度超导膜的磁通整流反转效应

超导涡旋运动引起的棘齿效应可以广泛应用于磁通泵、整流器和超导开关等装置.金兹堡-朗道理论是研究超导磁通涡旋问题强有力的工具和手段.本文采用有限差分法数值求解时间相关的金兹堡-朗道方程,利用快速傅里叶变换方法求解耦合的热传导方程,数值模拟了临界温度梯度超导薄膜磁通涡旋动力学行为,提出了一种新的调节超导整流效应的方式,并研...     

用气球做的物理小实验

用气球做的物理小实验刘子林（河北轻工业学校唐山０５４０００）儿童玩具──彩气球，价廉易得．用它做几个物理小实验，颇有一番情趣．１演示“摩擦起电”用一个充了气的彩气球与头发摩擦后，可以把它贴到光滑的墙壁上，很长时间不会掉下来。２演示“反冲运动”把球充气...     

我能站到鸡蛋上吗?--生鸡蛋能承受多大的压力

我们曾在电视上看到这样的气功表演：“气功大师”站到两个鸡蛋上，鸡蛋竟然没有被压破．前几年气功流行时，可以花钱学到这种“功夫”．物理知识使我对”气功大师”的“功夫”有些怀疑．在老百姓当中早就流传一种说法：一只手摄不破生鸡蛋．从力学的原理分析，鸡蛋是椭圆形的，鸡蛋的形状决定了它可以承受较大的压力．那些“气功大师”的“功夫”可能不是练出来的，是鸡蛋本身就可以承受那么大的压力．     

非对称耦合粒子链在棘齿势中的确定性定向输运

针对不受外力和噪声驱动的非对称耦合粒子链在棘齿势中的运动, 建立了相应的数学模型, 并对其确定性定向输运现象进行研究. 仿真结果表明: 在粒子间的非对称耦合和具有空间反演非对称的棘齿势的共同作用下, 粒子链能够产生定向输运现象, 并在适当参数条件下还能形成反向定向流; 粒子链平均速度关于耦合系数、势垒高度、弹簧自由长度等系统参数分别都存在广义共振现象, 即存在最佳参数使得定向输运速度达到最大; 在其他参数固定的情况下, 粒子链平均速度关于弹簧自由长度变化的曲线具有近似反对称的特点, 并存在广义多峰共振现象.     

湍流热对流中的动力学和传热研究

文章介绍了湍流热对流中流动结构和动力学的实验研究．本文作者通过流动示标和粒子成像测速系统（PIV）的测量，清晰地揭示了对流系统的三维流动结构，发现大尺度环流的角向运动在不同的时间尺度上有不同的表现．通过统计分析，本文作者进一步发现大尺度环流方位角的变化具有布朗棘齿的特性，并且从实验上证明在湍流热对流系统中不同的流动模式的确可以得到不同的传热效率．     

以能量观点分析物理综合题

“能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体上．”这就是被恩格斯誉为“伟大的运动基本规律”的能量转化守恒定律．     

“麦克斯韦妖”的新进展

在140年以前，J．C．麦克斯韦曾提出过一个有名的假想实验，称为“麦克斯韦妖”，当时他的设想是在两个隔离的、绝热的容器内充满了空气，在两容器（记为甲、乙）的中间设置一个活门，有一个“妖”看管，它只让甲室的快分子进人乙室，而让乙室的慢分子进人甲室，这样在“妖”的管理下，两室的温差会逐渐加大，从而使整个系统远离热力学平衡态．由于这个“妖”不消耗能量，所以这个设想是违反热力学第二定律的。     

蛋白质在弯曲空间内的折叠

蛋白质是一种由氨基酸所组成的特殊高聚物．一般的高聚物在很低的温度下，都会坍缩成一个球形，但蛋白质却不然，它们一般会折叠成一种特定的紧密形状．如果蛋白质不能折叠成该种形状的结构，它将不能完成其指定的功能，同时也会带来疾病．例如某些未曾折叠的蛋白质可以凝聚成一根面条状的长链，这种结构现在已被证明是对应着神经退化的疾病，如Alzheime症．     

二维耦合定向输运模型研究

建立了外部驱动力及噪声作用下的二维耦合定向输运模型, 其中的一个维度上为周期性分段棘齿势, 另一垂直维度上为周期性对称非棘齿势, 外部驱动力及噪声加在周期对称非棘齿势方向上, 而棘齿势方向不加任何驱动, 采用非平衡统计及非线性动力学理论研究了过阻尼情况下耦合系统在两个维度上的输运性质. 结果显示, 棘齿势与非棘齿势方向均可产生定向输运, 其中棘齿势方向的系统平均速度对耦合强度、噪声强度、驱动力强度及粒子数目均有明显的依赖性, 合适的耦合强度、噪声强度、驱动力强度或粒子数目下均可产生最大输运速度. 而非棘齿势方向的系统平均速度受非棘齿势势垒高度影响显著, 但随耦合强度、驱动力强度、驱动力初相位差及粒子数目的变化均出现波动现象, 表现出平均速度对这些参量的依赖性较弱.     

新型分子器件--分子马达

分子马达是人们为了得到纳米尺度的机械部件所设计合成的一种新型复合体系,目前化学家们正采用逐渐组装即“自下而上‘的方法对其进行探索研究,以分子结构和运动特点为标准可将现有分子马达分为分子转子、分子传动装置、分子开关、分子梭、分子转门、分子棘齿等几类。文章介绍了在双键分子体系的研究中Ｋｏｕｍｕｒａ等人的开创性工作以及Ｋｅｌｌｙ等人在三叶轮分子体系的研究方面所取得的突破性进展,同时还展望了分子马达的发展     

浮环实验释疑

实验现象：插有铁芯的线圈直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、开关相连,如图1所示．若线圈与直流电源相连,闭合电键后瞬间,看到铝环向上“跳”起．如果接在电压适当的交流电源上,可看到铝环“悬浮”在空中．试解释其原因．     

美国玻璃半导体方面的工作近况

麻省理工学院做了一种“碲玻璃”,它的主要成分是碲、锗、砷。它的性能和奥氏玻璃半导体相似。据称他们有一块五吋长的碲玻璃,它起所谓“记忆开关”的作用它的成分是约81％碲,15％锗,4％砷。碲玻璃起记忆元件作用或起开关作用的一个控制因素是含碲和砷的比例。据称,如果砷的比例较大(例如30％)就可以形成一     

利用超声遥控进行的声学小实验

超声遥控开关是利用超声波作传播媒体进行遥控的电子开关，它可以在10米的范围内方便地对电灯、电扇、电视机等家用电器进行遥控，用它来进行室内声学现象的实验饶有趣味，直观性强．该装置可由无线电24示方法在外接插头CZ上插上台灯或小型收录机，台灯和收录机开关已开．用超声气囊控制遥控器使台灯或收录机的通断．3声学小实验3．互超声波的穿透能力将气翼用纸、书、布裹住，按动后，台灯仍受控制，说明超声波有较强的穿透能力．为了增强趣味性，可将实验表演为小魔术．演示时，书和布的厚度不能过大．3．2声波的反射小组安装．1超声连控…     

缝衣针浮在水面上的原因是什么?

高中物理课本第二册（必修加选修）第100页有一个“做一做”小实验，要求学生用棉纸把缝衣针漂浮在水面上，并说明缝衣针被水的表面托住的原因．笔者安排学生在课后做了这个小实验，并画出缝衣针受力的示意图．结果出现了两种观点：一是认为缝衣针受重力和液体表面张力作用而平衡，使缝衣针被水的表面托住，其受力如图1所示；另一种是认为缝衣针受到了重力、浮力和液体表面张力的作用而平衡，其受力如图2所示．其实，由于该小实验是安排在“液体表面张力”一节课的后面，不仅是学生，甚至是有些老师也持以上两种观点之一．笔者认为，以上两种观点都不妥．     

光电子学与光电子产业专题系列介绍 量子阱电光调制器和光开关

讨论了半导体量子阱中量子限制Ｓｔａｒｋ效应（ＱＣＳＥ）──垂直于量子阶层而的电场下吸收边的红移现象．由于这个效应，量子阱材料吸收边附近的光学常数受电场调制，其调制率比体村料大得多．利用吸收系数的变化可以制作光强度调制器和光开关，利用折射率的变化可以制作光相位调制器和光开关．这些器件因其工作电压低、调制率高、插入损耗小、功耗小，可以和其他光器件单片集成，在光通信和光信息处理技术中有实用价值．也讨论了半导体超晶格中Ｗａｎｎｉｅｒ－Ｓｔａｒｋ局域化效应，它引起超晶格吸收边的兰移，这一效应也可用于制作光调制器和光开关．     

存在自旋轨道耦合的介观小环中的持续自旋流

文章作者研究了存在自旋轨道耦合的介观小环的平衡态性质.此前人们已经知道,在有磁通穿过的介观小环中,绕环运动的电子会产生一附加的Berry相位而导致持续电流;同样地,在仅有自旋轨道耦合的体系中,电子绕环运动也应当会产生附加的自旋Berry相位,进而驱动持续自旋流.文章作者通过对一个有正常区和自旋轨道耦合区的复合小环的计算,结果表明,无电流伴随的纯持续自旋流的确存在.文章作者指出,这持续自旋流描述真实的自旋运动,并且它能被实验观测.     

阴极射线偏转演示实验释疑

在“磁场对电流的作用力”和“磁场对运动电荷的作用力”教学中，阴极射线偏转演示实验起着承上启下的作用．在学生已知磁场对电流有作用力后，自然地提出磁场力是否直接作用于运动电荷？将阴极射线管放在马蹄形磁铁的两极间，从荧光屏上可以观察到：电子束的运动径迹发生弯曲．证明了我们的推想：运动电荷确实受到磁场力的作用．同时可以推论，不载电流的物体是不会使电子束发生偏转的．但是，当我们把一只手靠近射线管时，出乎意料的是电子束也发生了偏转！它偏离了手的方向．而用书本代替手做同样的实验时，却没有明显的偏离现象．为什么…     

等离子体微带开关特性

 提出一种基于微放电等离子体的微带开关。它是以“时变等离子体”取代微带线射频微机电开关的“金属悬臂”,利用等离子体的导体或介质特性使电磁波沿其表面进行传输或截止,从而实现微带线上电磁波传输的动态控制。等离子体微带开关的基本结构包括用以隔断电磁波的微带间隙和产生片状等离子体的放电装置。放电产生时,电磁波因等离子体导体性通过开关,形成“开”状态;放电停止后,电磁波被微带间隙反射,形成“关”状态。利用CST软件仿真研究了等离子体开关特性,结果表明：这种开关的带宽由等离子体密度决定,隔离度由间隙决定,而工作插损与等离子体密度和电子碰撞频率有关。等离子体位形（宽度、厚度等）对于开关性能也非常重要。