在BEPC上建造γ束线站的分析

考虑电子的反冲并利用康普顿散射,研究了激光同步辐射光源(LSS)辐射的光子波长、光子能量。结果表明,对于不同的γ,LSS辐射的光子波长和能量有不同的近似公式。当γ<<λ1/4λe时,LSS辐射的光子波长λ2≈λ1/4γ2,能量(εc2≈4γ2εc1;当γ>>λ1/4λe时,LSS辐射的光子波长λ2≈λe/γ,能量cε2≈m0γc2;结果表明,LSS辐射的条件是种子激光的波长λ1大于电子的物质波波长λm;LSS辐射的极值波长是λ2m ax=h/m0γv,极值能量是cε2m ax=βeε;本文后半部分提出了利用北京正负电子对撞机的强流高亮度电子束与激光的康普顿背散射产生单色γ射线的建议。     

宇宙背景探索者(COBE)卫星未发现宇宙微波谱中存在过剩

今年一月华盛顿召开的美国天文学会会议上,美国航空航天局戈达德空间飞行中心的J.Mather 报告了COBE的首次波谱观测结果.当COBE得到的宇宙微波背景谱(见图1)被投影仪显示出来时,拥挤的报告厅顿时爆发出经久不息的掌声.整个 1cm—0.5 mm测量范围内,观测结果在1%精度内与(2.735±0.06)K的普朗克黑体谱完全吻合. 这一结果是由COBE上面的远红外绝对谱仪(FIRAS),在沿接近北银极方向仅九分钟的观测得到的.在COBE的液氦致冷器停止工作前,FIRAS将在今后一年中对全天宇宙背景辐射谱进行测量.最终它可以探测到小到峰值0.1%的与黑体谱的偏…     

基尔霍夫定律对半透明反射平行板热辐射的应用

基尔霍夫(Kirchhoff)热辐射定律是光学和传热学的重要定律之一,内容为:热平衡条件下,任何物体的辐射度rλ,t与其吸收本领aλ,t的商是波长和温度的普适函数 f(λ,t),与物体的性质无关.表为其中rλ,t表示辐射体单位表面积在温度t,向2π立体角发出的波长为λ至λ dλ的辐射通量密度;aλ,t表示辐射体在温度t时吸收属于波长λ的单位波长间隔的辐射通量与射到该物体表面该波长间隔的辐射通量之比. 能够在任何温度下吸收所有波长的辐射即吸收本领αBλt=1的物体称为黑体,黑体的辐射度,Z.;一j(A,t).为了研究绝大多数非黑体的热辐射特性,常以黑体辐…     

国外物理科普杂志精文提要

 COBE卫星就是宇宙背景探险者卫星(Comic Ba-ckground Explorer),它是1989年11月发射的.它取得了靠近银河北极处的9分钟观测数据.这些数据经过拟合,得到的温度是2.735±0.06K,这一结果与准确的黑体辐射谱无异.但最近几年,人们不断报告说,在波长小于1毫米的宇宙微波背景频谱中有大量正超,这一直令宇宙学家们感到困惑不解.今年1月,NASA戈达德空间飞行中心的约翰·马瑟在美国天文学会会议上发表了COBE的第一个频谱结果.     

遗迹引力波对宇宙微波背景辐射极化的影响

根据宇宙大爆炸理论的预言,宇宙经历了由暴涨阶段到辐射阶段到物质阶段再到如今的加速膨胀阶段.在辐射阶段所残留的退耦的自由光子便形成了现在人们所观测到的宇宙微波背景辐射.如果没有扰动,微波背景辐射将是各向同性的,但是在宇宙形成的初期存在各种各样的扰动,因此宇宙微波背景辐射呈现各向异性.针对由遗迹引力波对微波背景辐射极化所产生的各向异性的影响,重点讨论电场型极化和磁场型极化. 关键词： 遗迹引力波 微波背景辐射 极化各向异性     

辐射热力学中光量子的熵和光子气的熵

本文根据已证明了的光谱等效温度Tλ方程和光量子能量,首次导出了光量子熵常数sλ为3.72680×10-23 J.K-1,并证明通过sλ算出的黑体等效温度等于黑体辐射温度,验证了光量子熵常数结论的正确性;此外,给出了闭口系平衡态空腔辐射场光子气的熵和熵变方程,首次提出开口系辐射流的熵,接收器的净辐射熵差的计算式.本文的结果,为非平衡态辐射热力学体系提供了新的理论基础,对研究辐射能与其它能量转化中不可逆损失将提供有益帮助.     

关于钠D线反常色散区切伦柯夫辐射的讨论

本文考虑到发射和吸收同是反常切伦柯夫辐射物理机制的重要内容, 讨论了电子束流通过钠蒸汽产生反常切伦柯夫辐射的可能性及其特征, 计算了入射整流能量、钠蒸汽压、出射光子穿越介质厚度诸因素对于辐射流强、角分布和谱线红移的影响.     

宇宙微波背景辐射对量子卫星信道性能及纠缠储备量的影响

2016年8月16日1时40分,我国长征二号运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星"墨子号"发射升空。然而,有关宇宙微波背景辐射(Cosmic Microwave Background radiation,简称CMB)对量子卫星信道通信性能及纠缠储备量影响的研究,至今尚未展开。为此,本文根据CMB辐射谱与黑体辐射谱完美的拟合特性和小尺度范围内的各向异性,得到CMB绝对温度、辐射波长和黑体辐出度的关系。针对幅值阻尼信道,建立了CMB绝对温度、黑体辐出度、辐射波长、信道平均保真度和纠缠度之间的定量关系。仿真结果表明,当CMB绝对温度为2.7K和3.0K时,黑体辐出度分别为0.03 W·μm和3.72 W·μm,量子卫星信道的平均保真度和纠缠度分别为0.64、0.43和0.41、0.12。由此可见,CMB对量子卫星信道通信性能的影响极大。因此,在实际的量子卫星通信系统中,应根据不同的CMB绝对温度,自适应调节算符纠缠的幺正操作,改变信道的纠缠储备量,使信道纠缠度维持在相对稳定的状态,降低CMB对卫星信道通信性能的影响。     

宇宙极早期的剧涨

 在为数众多的宇宙演化理论中,目前为大多数科学家所接受的就是热宇宙标准模型,即我们通常所说的大爆炸学说.大爆炸学说是建立在爱因斯坦的广义相对论和近代物理理论基础上的,它得到了与观察事实相符合的一系列结论,譬如:它可解释目前的宇宙处在膨胀之中和宇宙中氦的丰度等,并预言了宇宙中存在3K微波背景辐射(已于1965年由彭齐斯和威尔逊证实,他们俩为此荣获了1978年度的诺贝尔物理学奖金).但是,就像通常刚建立的物理理论一样,随着研究的进一步深入,科学家们发现了它的几个致命缺陷,这些缺陷可归纳为以下几点:一、视界问题.这是在解释可观察宇宙的大尺度均匀性时所遇到的问题.在微波背景辐射的研究中已证实宇宙有一个非常重要的特征量--宇宙等效温度,简称宇宙温度.根据微波背景辐射中已测出的辐射能量密度及其频率,再利用普朗克黑体辐射公式,就可知道当今的宇宙温度为2.7K;这说明了宇宙在大尺度范围内是处在热平衡之中的(否则就没有宇宙温度可言).但大爆炸理论诉告我们:在混沌初开时,宇宙是一个灼热的奇点.但随着爆炸过后,需要多长时间才能达到热平衡状态呢?     

激光冷却铯原子喷泉频标的黑体辐射频移

研究了激光冷却铯原子喷泉频标的黑体辐射频移（包括黑体辐射塞曼频移和黑体辐射斯塔克频移）,推导了频移的计算公式,估算了室温下频移及其不确定度的大小,分析了黑体辐射频移对频标准确度的影响。结果表明：１）室温下黑体辐射塞曼频移可达１０＾－１５量级,在评定铯原子喷泉频标准确度时,需要对此项频移加以修正;２）在利用直流斯塔克效应估算黑体辐射斯塔克频移时,由直流极化率常数ｘ的测量误差导致的黑体辐射斯塔克频移的     

卫星多光谱扫描仪模拟空间环境辐射定标技术

模拟空间环境辐射定标技术主要用于卫星发射前对其所携带的多光谱扫描仪的响应特性进行辐射定标,为用户提供定标曲线。介绍了利用多个光源、多套定标光学系统的多光谱扫描仪辐射定标技术。多谱段光源系统由太阳辐照积分球和黑体组成,积分球用于可见光、近红外谱段的辐射定标,黑体用于远红外谱段的辐射定标。多谱段定标光学系统通过在真空低温环境下的精密传动机构切换反射镜位置,以离轴抛物面反射镜为中心形成两套光学系统,分别将积分球、黑体的辐射反射到扫描仪的入口,从而一次试验即可完成卫星多光谱扫描仪全谱段的辐射定标。     

受限原子蒸气/电介质周期层状结构中光子带隙的厚度调制

周期性受限原子蒸气/电介质层光子带隙(PBG)宽度及其诱导的反射平顶随蒸气层厚度d的增大而变宽,并在d/(λ0/2)=0.5(λ0为原子的共振波长)时达到最大值,之后随d的增大呈变窄趋势.随着蒸气厚度的增大,带隙的中心频率产生红移,厚度越大,红移量越大.研究还发现,共振波长处的反射及透射谱具有迪克窄化结构.这种可调谐的PBGs结构可望用于全光反射镜及滤波器.     

热辐射基尔霍夫定律的一种教学方案

本文希望在论述基尔霍夫定律时有比较严密的形式. 设想用一根不导热的线将一个球形物体悬挂于真空腔中(图1),使腔壁保持恒定温度T,球体与腔壁只能通过辐射和吸收交换能量.该系统最终将达到热平衡,于是球体温度与腔壁温度相同.考虑球体表面上某面元,它受到的来自腔壁的光谱照度为e(λ,T),球体材料的吸收本领为a(λ,T),于是它对所有波长的总吸收通量密度为 再考虑到球体的光谱辐射度为r(λ,T),于是它对于所有波长的辐射度为于是得热平衡方程不失一般性,作等波长间隔划分,式(1)变为这是关于变元e(λn,T)的一个N元线性方程. 将上述球体A1依次…     

我国温度计量标准的研究进展

一、引 言 在我国温度计量领域中,研究工作首先着眼于建立国际实用温标,也就是1968年国际实用温标(IPTS-68),这是统一我国温度量值的基础[1].在这方面中国计量科学研究院已复现全部十三个定义固定点,从金的凝固点(1064.43℃)到平衡氢的三相点(13.81K),并研制了IPTS-68所规定的各种标准器. 二、辐射法测温 辐射测温学在工业和科学研究中占有重要的地位.按照IPTS-68的定义规定,1064.43℃以上的温度由普朗克公式得到.式中Lλ(T68),Lλ(TAU)是波长为λ,温度为T68和TAU时黑体的光谱辐射亮度;λ是波长(实际上是有效波长,用λe代替);C2是…     

利用羊八井RPC‘地毯’测量哈勃常数和红外背景辐射的可能性

利用宇宙背景光子对河外高能γ射线的吸收,讨论了西藏羊八井RPC‘地毯’实验测量哈勃常数和宇宙红外背景辐射的可能性.指出羊八井RPC‘地毯’实验可以在1–3年内较精确地测量哈勃常数和红外背景辐射.     

锶原子光晶格钟黑体辐射频移评估

在中性原子光晶格钟的系统不确定度评估中,通常黑体辐射引起的频移是最大的一项.黑体辐射频移主要受周围环境温度的影响.针对国家授时中心的锶原子光晶格钟实验系统,通过理论分析、腔体表面温度的测量和软件模拟相结合的方法,评估了锶原子光晶格钟黑体辐射频移的修正量和不确定度.其中主要分析了锶原子炉、蓝宝石加热窗口、透过窗口片进入到真空腔体内的室温以及Zeeman减速装置对原子团处的热辐射引起的黑体辐射频移.在真空腔体外表面设置了5个测温点,利用校准过的铂电阻温度传感器监测真空腔体外表面的温度变化,用SolidWorks绘图软件建立腔体模型,通过有限元分析软件模拟出在真空腔体温度变化0.72 K时,原子团所处位置温度的波动为0.34 K.最终得到黑体辐射频移总的修正量为-2.13(1) Hz,不确定度为2.4×10~(-17).     

光子计数分布与生物光子辐射特性

本文应用光子计数分布的理论及生物系统超微弱光子辐射的测试数据对生物光子场的辐射特性进行研究,提出生物光子场基本上属于高斯场的观点,并认为它至少是由两个独立部分的光子辐射叠加的结果;其一是纯相干态的相干辐射;另一则为热平衡浑沌态的热光源辐射。文中最后讨论了生物光子辐射的产生机制。     

原子辐射的偏振性

置于磁场中的受激原子所发射的光是偏振光,光的偏振性与发射的方向有关.沿磁场方向发射的光是左旋圆偏振光和右旋圆偏振光;沿垂直于磁场方向发射的光是在磁场方向上线偏振的光和在垂直于磁场方向上线偏振的光.我们以原子从初态L=1到末态L=0跃迁的辐射为例,说明原子辐射的偏振性. 原子的辐射过程是发射光子的过程.光子带有一定的能量、动量和自旋角动量(自旋角量子数为1).原子发射光子的过程必须满足相应的守恒定律.原子辐射的偏振性正是由角动量守恒定律所决定的. 取磁场方向为Z轴,初态L=1的原子角动量相对于Z轴有三个取向,磁量子数M一十…     

缓变动态Kerr-Newman黑洞的量子热力学性质

引入局域热平衡概念，用Damour-Ruffini方法和薄膜模型研究了缓变动态Kerr-Newman黑洞的Hawking辐射和熵.得到了黑洞的Hawking温度和辐射谱公式，Hawking温度随时间和视界面上的位置而变化，辐射谱为准黑体谱；计算了黑洞熵，当取与静态球对称黑洞情况相同的截断关系时便得到了黑洞的Bekenstein-Hawking熵.结果表明，缓变动态黑洞的温度是局域量，缓变动态黑洞的熵与稳态黑洞情况一样正比于黑洞视界面面积. 关键词： 缓变动态黑洞 Hawking辐射 黑洞熵     

在近代物理学“基础课”中介绍宇宙学概念

目前的近代物理学基础课程包括了狭义相对论、原子物理和量子力学初步,是力学、热学、电磁学和光学的后继课程,应属于普通物理范围。宇宙学则是现代物理的前沿学科,它的基本概念和发展正日益引起人们的关注。我们认为,在近代物理基础课程中向学生介绍宇宙学的一些基本概念是很有必要的、也是可行的。 在讲授狭义相对论时,不少学生很容易把物体的速度不能超过光速推广到整个宇宙。这时我们向学生介绍宇宙学中的哈勃定律,即星系远离地球而去的速度与星系离地球的距离成正比关系:v=H_0d(其中哈勃常数H_0=150公里/秒·千万光年,d是星系离地球的距离,v是星系退行速度)。如果d≥v/H_0(c:光速)则该星系的退行速度将超过光速,它所发出的光于将不能到达我们地球。并向学生简单介绍大爆炸宇宙模型和膨胀宇宙的概念,解释夜为什么是黑的。这时,学生很容易理解夜黑是宇宙膨胀的结果。 讲授完普朗克黑体辐射后,可进一步介绍宇宙学中微波背景辐射概念。指出宇宙背景辐射谱相当于约