侧面遮拦式日晕光度计的杂散光理论分析

提出了一种侧面遮拦结构的日晕光度计,在镜筒内通过设置多层挡板结构逐层抑制处于内视场的挡板边缘衍射光,同时采用倾斜布置的上挡板结构抑制处于外视场的入射窗口边缘衍射光和侧壁散射光.建立数学模型对这些杂散光抑制挡板进行了仿真计算,结果表明,优化各挡板的几何参数后,日晕光度计的设计视场可达3.5～10个太阳半径,视场内的杂散光水平均可低于10-8平均太阳亮度.相对于高山天文台的日晕光度计在4～8个太阳半径的视场内总杂散光达到10-2平均太阳亮度,该日晕光度计扩展了可观测视场,并使杂散光抑制提高了一个量级.     

不同抽运光分布下端面抽运固体激光器中晶体的端面温度分布研究

为了研究不同的抽运光分布对晶体端面温度场的影响,提出一种平顶光的归类方法,并依据所提出的平顶光的归类方法划分出圆柱光、高斯光和平顶光.重点研究了圆柱光、高斯光和平顶光在不同的功率和不同的焦斑半径下端面温度分布.发现在相同的抽运功率和相同的光斑半径下圆柱光抽运时晶体的端面温度最高,平顶光次之,高斯光最小的重要结论, 说明抽运光的分布严重影响晶体端面的温度场.最后讨论了端面温度场引起的热效应对DPL光束质量的影响,发现端面热效应引起端面热透镜等效曲率半径减小,从而引起束腰半径的减小. 热效应引起热透镜等效曲率 关键词： 圆柱光 平顶光 端面抽运 温度场     

侧面遮拦式日晕光度计的杂散光理论分析（英文）

提出了一种侧面遮拦结构的日晕光度计,在镜筒内通过设置多层挡板结构逐层抑制处于内视场的挡板边缘衍射光,同时采用倾斜布置的上挡板结构抑制处于外视场的入射窗口边缘衍射光和侧壁散射光.建立数学模型对这些杂散光抑制挡板进行了仿真计算,结果表明,优化各挡板的几何参数后,日晕光度计的设计视场可达3.5~10个太阳半径,视场内的杂散光水平均可低于10~(-8)平均太阳亮度.相对于高山天文台的日晕光度计在4~8个太阳半径的视场内总杂散光达到10~(-7)平均太阳亮度,该日晕光度计扩展了可观测视场,并使杂散光抑制提高了一个量级.     

从罗默的光速测量说起

光，是自然界赐给我们的最辛勤的“信使”，它也是最敏捷的．太阳发出的光传到我们的眼睛，我们便看到了太阳；月亮反射太阳的光，我们就看到了月亮；近处，是光（太阳光、灯光）照亮我们的周围，我们才看到了自己的周围．无数个世代里，这位“信使”无时无地不在为我们传递信息，人们有意识或无意识地感觉到了它传递的速度非常之快．古希腊哲学家亚里士多德就曾经猜测这种速度可能是无穷大，     

用FAST研究脉冲星

这是一首英文儿歌^*,却形象而生动地诠释了“脉冲星”。脉冲星确实算是“小”天体,半径仅约十公里。虽然跟北京“四环”差不多大（图1）,但多数脉冲星的质量却比太阳还大（要知道整个地球的质量不足太阳的十万分之一）。可见,构成脉冲星物质的密度奇高。     

日食观测与广义相对论的验证

根据广义相对论,强引力场附近是弯曲的,此时,光不是沿着人们通常说的以“直线”传播,而是沿着“曲线”传播。比起太阳系各大行星来,太阳可谓大质量天体,存在强引力场,因此,经过太阳边缘的星光会出现弯曲。     

银纳米颗粒减反射特性的理论研究

为增强晶体硅太阳电池的光利用效率,提高光电转换效率,研究了金属银纳米颗粒的光学散射性质.基于银纳米粒子表面等离子激元效应和MIE散射理论,采用Matlab数值计算,理论分析了不同银纳米颗粒尺寸和银粒子分布密度对太阳光谱各波长的散射特性.获得了实现高的光透过率所需最佳银纳米颗粒半径范围,研究发现随着银纳米颗粒半径增加,偶极峰红移、高极峰逐渐出现.定量地给出了最佳颗粒分布密度随银粒子半径的变化规律,建立了计算减反射膜透射率的理论方法,找到了银纳米颗粒光学透过率的简单函数表达式,能为实验研究提供理论指导. 关键词： 银纳米颗粒 透过率 MIE理论 太阳电池     

基于相同参数抛物镜面旋转阵列的太阳能槽式聚光器聚焦特性研究

提出了一种基于相同抛物镜面单元旋转阵列的低成本新型槽式聚光器。采用光线跟踪方法建立了该聚光器的光学分析模型,并详细研究了镜面焦距（f）、镜面宽度、平面接收器位置、旋转阵列半径（R₁）和旋转阵列数量（N）等关键参数对其聚光性能的影响规律,为其设计与应用提供了重要依据。研究结果表明：新型槽式聚光器能很好地汇聚太阳光能,并且它不同于传统抛物槽式聚光器将平行光汇聚于某点,而是有所“分散”地进行汇聚,具备实现平面接收器上均匀聚焦能流分布的潜力;聚焦光斑的合理接收位置会随旋转阵列半径的改变而变化,通常接收器位于旋转阵列半径的一半位置是合适的,但要获得最小聚焦光斑则需将其下移150～200 mm;聚焦光斑宽度随镜面编号呈指数增大关系,特别是当镜面宽度较大且旋转阵列半径较小时;旋转阵列半径越大或镜面宽度越小,聚焦能流分布越集中且峰值聚光比越大（算例中已达到50）,此时聚焦能流基本呈高斯分布特征。此外,采用较小旋转阵列半径可降低接收器的安装高度并改善能流均匀性。在算例中,当f=8000 mm、R₁=4000 mm、N=5且接收器位于1830 mm位置时,聚焦光...     

从三个参照系看“地球—卫星”系统

本文将从太阳、地球和“地球一卫星”系统的质心这三个参照系,来分析哪些守恒定律对“地球-卫星”系统是成立的。 “地球-卫星”系统是处在太阳的引力场中的,这是本文始终在考虑着的一个关键问题。 让我们先计算一下太阳对地球和卫星的吸引力(这是外力),以及地球与卫星之间的相互吸引力(这是内力): 万有引力常数(米2/秒2·千克) 太阳的质量(千克) 太阳中心到地球中心的距离 R=1.496× 1011(米) 地球的质量m=5.98×1024(千克) 地球的半径r=6.37×106(米) 卫星的质量产为10’(千克)的数量级 太阳对地球的引力为 太阳对卫星的引力为 (这里,取…     

光子制动太阳

观测和理论研究表明,光子带走了太阳的角动量。这解释了为何太阳表面的转动要比其内部慢。很奇怪太阳表面的旋转会比内部慢。
如今,研究人员仔细地观测该现象并试图解释这一行为。研究团队使用新技术跟踪太阳外层的波动,得到转速差,并将减速归因于70 km 厚的太阳“表皮”处。他们的模型认为：从该层辐射的光子带走了角动量,使得自转减慢。这种减速机制适用于所有恒星,半径越大越显著。
太阳等离子体物质的自转速度跟纬度有关(赤道快、极区慢),还跟到中心的距离有关。几十年前人们就注意到核心与表面之间的速度差,但并未得到公认的解释。     

对晶体光损伤阈值测量的一种新方法的研究

提出一种测量晶体光损伤阈值的新方法,即确定激光横向功率密度的空间分布,利用晶体的激光损伤斑点半径,直接计算出晶体光损伤阈值,并给出入射激光为高斯光束时晶体损伤阈值与其损斑半径的关系。以提拉法生长的掺镁铌酸锂(MgO：LiNbO3)晶体为研究对象,用该方法测量其损伤阈值,得到了定量结果且所得数据与文献已报道的规律相符。分析得出同样激光条件下．损斑半径越大的晶体其光损伤阈值越小的结论,指出该方法同样适用于其他晶体或非高斯光束条件下光损伤阈值的测量并对具体作法进行了讨论。该测量方法弥补了常用测量方法只能定性或半定量的不足,可用于晶体抗光损伤阈值的精确测量。     

不同抽运光分布下端面抽运固体激光器中晶体的端面温度分布研究

为了研究不同的抽运光分布对晶体端面温度场的影响，提出一种平顶光的归类方法，并依据所提出的平顶光的归类方法划分出圆柱光、高斯光和平顶光.重点研究了圆柱光、高斯光和平顶光在不同的功率和不同的焦斑半径下端面温度分布.发现在相同的抽运功率和相同的光斑半径下圆柱光抽运时晶体的端面温度最高，平顶光次之，高斯光最小的重要结论， 说明抽运光的分布严重影响晶体端面的温度场.最后讨论了端面温度场引起的热效应对DPL光束质量的影响，发现端面热效应引起端面热透镜等效曲率半径减小,从而引起束腰半径的减小. 热效应引起热透镜等效曲率     

高功率光隔离器永磁系统的理论研究与优化

基于阵列永磁体的特点以及光隔离器对磁场的需求设计了两种适用于高功率隔离器的永磁系统,分析了其磁场分布、磁场非均匀性对隔离度的影响,研究了磁体装配误差对磁场的影响。研究结果表明：通过引入斜向磁化永磁体,选择合适的磁化角度和磁体长度,可以提高永磁体的磁场强度,大幅度减小旋转器所需磁光晶体长度;受磁场非均匀性影响的隔离度与磁光晶体的孔径、长度以及入射激光的光斑半径有关,当晶体长度一定时,减小晶体半径和入射光的半径可以显著提高隔离度。在入射光半径为1.5 mm、磁光晶体半径5 mm时,对应的隔离度分别为105.8 dB和45.4 dB。     

光瞳半径对纯位相调制激光束整形系统的影响

光瞳截断作用对纯位相调制激光束整形系统的系统性能有重要影响. 本文提出了一种关于光瞳半径对近场调制位相和远场系统评价函数影响的定量分析方法. 通过拉格朗日乘数法等方法分析光瞳半径对近场调制位相的影响, 结果表明: 近场调制位相随光瞳半径近似线性增加. 通过建立数学模型, 拟合分析光瞳半径对系统评价函数的影响. 结果表明: 对方形目标光强, 系统评价函数拟合精度确定系数达到99%左右, 光瞳半径为2.5倍高斯光束束腰半径时, 相关系数达到0.997, 光强偏离残差平方均值达到0.0004左右, 光瞳截断作用趋于最小; 对圆形目标光强, 系统评价函数拟合精度确定系数达到97%, 光瞳半径为3倍高斯光束束腰半径时, 相关系数与光强偏离残差平方均值变化幅度均在10^-3量级, 系统评价函数趋于收敛, 光瞳截断作用趋于最小.     

物理学2021年度亮点

与太阳约会 美国宇航局的Parker太阳探测器比其他任何人造物体都更接近太阳.2021年4月,宇宙飞船将探测器带到距离太阳中心18个太阳半径(1300万千米)的绕日轨道(图1).它进入了日冕的一个高度磁化区域,在那里磁能主导着等离子体的动能.该探测器测量了等离子体的湍流和磁场的涨落,为太阳科学家提供了关于太阳风驱动机制...     

审题的基本要求和步骤

审题是解题的第一步,拿到题目后,先粗后细认真阅读、思考,做到对题目所描述的整个物理情境心中有数,这是审题的基本要求.归纳起来说,审题应遵循的步骤有:1审条件、审目标在这一思维过程中,一定要弄清已知,未知;并把物理情境中隐含的已知条件也追索出来.这一过程也就是“给我什么条件,要我解决什么问题”的信息摄取过程.如:例1太阳距地球为15×1011米,问太阳发出的光到达地球需要多长时间?在这一问题中,明白告诉的已知条件是太阳和地球的距离.而隐含的已知条件是光的传播速度,即把光的速度大小3×108米/秒作为已知追索出来.知道了“距离”、…     

抽运光对激光束空间分布影响程度的估算方法研究

为便于评价两种光场空间分布之间的偏离程度，引入一个数学参数δ进行研究。将该参数应用到谐振腔内分析了抽运光空间分布对基模振荡光光束质量的影响。这种影响主要表现为：若抽运光在激光介质中引起非均匀的增益分布，基模振荡光将偏离高斯分布。利用δ参数对这种影响的程度进行了定量估算。定量研究表明：δ参数可以直观地反映泵浦光分布对激光器光束质量的影响程度，而且在激光器的设计中δ参数的大小可衡量泵浦光分布的优劣。对于端面泵浦二极管泵浦固体激光器（DPL），稳恒运转下最理想的抽运光分布形式是高斯型抽运光，其半径等于谐振腔的基模高斯振荡光半径。     

氢负离子在变形球面附近的光剥离

利用理论模型成像方法, 对氢负离子在变形球面附近的光剥离进行了研究. 首先, 推导出了光剥离电子通量的计算公式, 然后对电子通量分布和光剥离截面进行了计算.结果表明: 平面效应只在一定范围内对氢负离子的光剥离过程产生影响. 在距离z轴比较近的区域, 球面效应起主要作用, 电子通量分布和光剥离截面与只有球面存在的情况一致, 此时平面效应可以忽略; 距离z轴较远的区域, 平面效应和球面效应共同起作用, 此时变形球面对光剥离过程会产生比较大的影响. 当球面半径和氢负离子到球面之间的距离给定, 随着入射光子的能量增大, 光剥离电子通量的振幅先增大后减小, 然后又慢慢增大, 振荡频率增大.当固定球面与氢负离子之间的距离, 随着球面半径的增大, 光剥离电子的通量趋向于只存在球面的情况.因此, 可以通过改变入射光子能量和球面的半径对氢负离子的光剥离进行调控. 本文的结果对于研究负离子体系在曲面附近的光剥离及光剥离 显微问题的实验研究具有一定的参考价值. 关键词： 理论模型成像方法 光剥离电子通量 光剥离截面 变形球面     

光镊系统中光放大倍数对测量结果的影响

从实验和理论两方面，讨论了在光镊系统中，光放大倍数在500—1000倍、间隔为100倍的范围内，对四象限探测器位移测量信号的幅值及其线性度的影响.实验结果与理论结果符合很好，得出相同的结论：当微粒的影像半径约为四象限探测器探头半径(50—60)%时，可以得到幅值大、线性好的输出信号. 关键词： 光镊系统 放大倍数 四象限探测器     

各向异性海洋湍流下三种涡旋光束的信道容量

海洋湍流和光源参数对涡旋光束的信道容量有十分重要的影响。本文根据Rytov近似理论,利用有限外尺度且不稳定分层的各向异性海洋湍流功率谱,并引入xy平面上的两个各向异性因子来研究完美涡旋（PV）光束、拉盖尔高斯（LG）光束和贝塞尔高斯（BG）光束在海洋湍流下的信道容量,数值模拟了束腰半径、接收孔径直径和海洋湍流参数等对三种光束信道容量的影响。数值结果表明：当传输距离在30～70 m时,较小束腰半径（小于4 mm）的PV或者LG光束可获得比BG光束更大的信道容量;但较大束腰半径（大于12 mm）的PV或者LG光束的信道容量却大于BG光束。此外,当束腰半径小于2 mm时,PV光束的信道容量要大于LG和BG光束,表明采用窄束腰半径（小于2 mm）的PV光束相比LG和BG光束可以增大光通信系统的信道容量。本文的研究结果对海洋环境中光通信光源参数的选择具有重要意义。