高科技对物理教学的渗透和影响

中学物理的重点是一些经典物理的内容,但是随着形势的发展,高科技中所涉及的一些思想及其应用亦已渗透到教材中,加之各种传播媒介的宣传,学生不断受到高技术息想的薰陶,他们头脑中有关的问题随之增加。教学中我们必须注意到这方面的新情况。 笔者在教授“电视、雷达”这部分内容时,感受尤深,学生理解了雷达的工作原理后,许多同学提出了几乎相同的一个问题:雷达能够发现各种飞行器,但海湾战争中美国的“隐形飞机”(F-117A)为什么能躲过伊拉克雷达的监视?这类疑问引起了笔者的思考。现就从“隐形飞机”为什么会“隐形”谈起。 “隐形”并不是真的看不见,主要是其雷达散射截面非常小。例如:一架翼长52米的B-2隐形飞机的雷达散射截面只跟一只海鸥的雷达散射截面相当。隐形飞机之所以能隐形,主要是因为有如下特点: 1.机身制造成独特的外形,使用特殊的复合材料吸收并减少雷达波的反射。 2.为减少自身的红外辐射,发动机进气口和排气口采用了“软百页帘”式二元喷气口及吸波挡板,进一     

现代战争的利刃

<正>一架样式奇特的隐形飞机趁着夜色悄然入侵S国,由于飞机的隐形效果,好像进入无人之境,S国的对空雷达监视系统似乎"失明"了。飞行员驾驶着隐形飞机在S国的领空自由飞行,如入无人之境。正当飞行员顺利地按计划完成作战任务,准备返航之时,突然,飞机仿佛进入了火炉,顷刻间化为一缕青烟……这并不是科幻影片中的镜头,而是未来战场使用微波束武器作战将呈现的情景,这就是定向能武器家族三剑客中的最后一位出场者——高功率微波武器。     

耳朵形变赋予蝙蝠超声波束快速适应的物理机制

蝙蝠具备十分复杂的生物声纳系统,可通过发射和接收超声波识别物体。根据超声波频带变化通常可把蝙蝠分为两类:恒频率蝙蝠和调频率蝙蝠。对于恒频率蝙蝠,波束模式非常简单,是由一个较大幅度主瓣和非常少的小幅度旁瓣组成,因此对探测目标的方向特性敏感度不高;然而对于调频率蝙蝠,波束主要是由一系列的     

探测隐形飞机雷达的一种光学工作原理设想

在康普顿效应及光学费马原理的基础上, 提出了探测隐形飞机所用雷达的物理工作原理. 当电磁波入 射到隐形飞机上, 会有电子飞出飞机表面, 它们具有入射光的特点, 其加速运动产生的辐射有一部分会向雷达方向 传播, 当雷达接收到这种辐射特点的电磁波时, 便可发现隐形飞机     

超声波多点定位

介绍了利用超声波对多个物体进行定位的装置及方法,利用2个超声波收发传感器接收每个物体的反射波,并通过一定的算法计算出每个物体的位置.该装置可对二维空间内多个物体进行定位,并可对其测速、跟踪,甚至测出物体轮廓.     

紧身的隐形斗篷

正科学家们在制造哈利·波特式隐形斗篷的征途上又前进了一步,不过与哈利·波特的隐身衣相比,它实在太小了。美国加利福尼亚大学伯克利分校(University of California in Berkely)的倪新杰(Xingjie Ni音译)展示了他们制作的80纳米(光波波长的1/10)厚的隐形斗篷,其工作原理是利用纳米天线(绝缘体上的小金块)制成超材料改变光线的反射方向,从而实现隐形的目的。目前这种装备需要根据隐藏的物体进行定制,还不能隐藏所有波长的光线,但是已经向梦幻成真     

法国舰用光电跟踪仪

现代战争越来越多地采用低空或超低空袭击目标,尤其是海战中,飞机、导弹常常采用贴近海面飞行(理想的飞行高度离海面为15米)来逃避雷达探测。西欧有一种海掠式反舰导弹,飞行高度离海面仅有3—5米,舰载炮瞄雷达要探测和跟踪贴近海面飞行的飞机和导弹是十分困难的,而且雷达易受敌方电子干扰,尤其是容易遭受敌方反雷达导弹攻击。舰用光电跟踪仪正是在这种实战要求下迅速发展、逐步完善起来的。法国舰用光电跟踪仪的发展比较迅速,型号有十余种,大体可分两类:第一类是雷达和电视组合起来的装置,如“织女星”系统,第二类是电视、红外跟踪头和激光测距仪组合起来的装置。     

提高温度物性的磁致伸缩超声波位置检测器

磁致伸缩超声波检测器可用于检测直线移动物体的位置,这是通过超声波传播的时间来计量的.它具有非接触计量的优点.由于超声波传播速度随温度变     

波对生物组织的作用和机理

 随着科学技术的不断发展,越来越多的物理方法被运用到医学治疗与诊断领域。其中以利用次声波、超声波、毫米波为代表,将药物治疗和物理疗法相结合,大大缩短了疗程、提高了疗效,在医疗中得到很好的运用。但对于其作用原理的综合性报道尚缺乏,因此本文将依次分析次声波、超声波、毫米波对生物组织的作用与机理。1.次声波次声波是频率为10-4-20Ｈｚ的弹性波,它是由物质或物体的机械振动而产生,通过各种介质分子做稀疏或紧密的交替波向四周传播。本质上与可听声一样,但由于频率低,还具有传播远、穿透性强、衰减小等特性。次声波广泛地存在于冶金、建筑等行业的环境里。     

利用神经网络的机器人超声波眼睛

智能机器人必须具有一种能觉察外部世界的方法。近年来,人们已相继开发了一些诸如利用光波、X射线、电磁波来识别物体的方法,然而,迄今还未有明确地选择并找到一种十分完美的机器人观察装置。 本文提出一种机器人超声波眼睛新系统。利用超声波观察至少有如下三方面的优点:第一,在光波难以观察的场合,如烟雾、黑暗或水下等能见度差的情况下,超声波便可大显身手;第二,利用超声波可检出被测物的相位信息,藉此,就能直接计算出该物体的三维结构,从而为再现被测物体的超声全息图奠定了基础;第三,与采用其它方法的机器人眼睛系统相比,超声波系统最为廉价和简单。     

飞行物体对微波链路遮挡效应的角谱法分析(邀请)

利用包括低轨卫星星座及同步轨道卫星等无线通信空中平台所发出的微波信号,提出一种基于飞行物体对微波的遮挡效应进行飞行物体监测的方法。如何定量分析遮挡效应是这种新方法需要解决的一个关键问题。由于微波衍射和光衍射本质上是相同的,提出利用光学分析的方法来解决这一问题。通过将整个微波链路系统用一个简化的光学系统来描述,用角谱法计算并分析了飞行物体相对于微波传播路线的移动速度、飞行物体高度等参数对接收机接收的微波强度的影响,为进一步研究这种新的监测方法奠定了基础。     

一种精确的超声波定位系统

随着物联网等技术的不断发展,对于室内环境下目标的精确定位的需求越来越大,本文提出了一种基于超声波技术的定位方法,此方法利用了GPS三角测量定位原理,并基于此原理搭建了由四个超声波接收器和一个超声波发射器以及计算机等组成的定位系统,并在此基础上编写了程序,实现了对物体的实时定位以及位置的可视化显示,同时也构建了实验平台并...     

隐形技术和物理

1引言 隐形技术是第二次世界大战后出现的重大技术项目之一.特别是70年代以来,美、英等西方大国及前苏联都投入了大量的人力、物力和财力研究隐形技术,并取得了突破性进展,已由基础理论研究阶段进入实用阶段.目前,隐形技术已被应用于研制隐形飞机、隐形导弹等各种隐形武器设备,有的已研究成功并投入使用.例如,美国的洛克希德公司研制的F-117A隐形战斗机,1981年首次试飞成功,并在海湾战争和科索沃危机中投入使用.可以预见,21世纪初的战场上,将会出现大量的各种隐形武器装备,并在战争中起到举足轻重的作用.     

不需要燃料的激光动力飞机

 美国宇航局马歇尔太空飞行中心专家研制出一种全新原理的飞行器,其主要特点是舱内没有燃料。正如SpaceRefInteractive网站所报道,研究小组演示了这种飞机原型,利用地面上的激光辐射驱动它飞行。激光对准飞机模型上的专门光电池板,光电池产生足够的动力使螺旋桨旋转,研制人员证实,这种飞机可以在空中飞行无限长时间。专家们将这项发明称之为飞机制造业的一项革命。该飞机模型的重量只有300克多一点,其翼展不超过1.5米,但是科学家相信,不远的将来他们能成功建造出能找到实际应用的基础样机。     

封面照片说明

这是由中科院沈阳自动化研究所研制的“旋翼飞行机器人”,其主要特点：活动范围大,可实现远程超距自由飞行;机动性能良好,能完成悬停,超低空侧飞等复杂飞行;可搭载多种机器设备。它的用途广泛：可用于调查与救援自然灾害灾情;公安、消防、环保及重要设施和场所的监控;巡检输电线路、油气管线;农业病虫害的防治及农药喷洒;在军事上可用于地面／海面的战术侦察、打击效果评估及电子对抗预警等。最大起飞重量110千克,有效载荷30千克,悬停高度560米,最大速度每小时90千米,最大航程120千米,最大航时1．5小时,使用升限3000米,活动半径30千米。     

运用有限差分时域法计算具有径向色散特性的圆柱形隐形斗篷

提出了一种具有径向色散特性有限差分时域法（FDTD法）的电磁隐形斗篷建模.隐形斗篷的介电常数和磁导率是采用了drude色散模型以及相应的色散FDTD算法.数值模拟表明,在理想的条件下,隐形斗篷中的物体对外电磁场是隐形的.对于入射平面波和点声源,波前平滑地进入隐形斗篷,并绕过中心的物体区域,离开隐形斗篷后又恢复为原来的传播状态.远场散射图表明,与一个理想导体圆柱相比隐形斗篷可以减少沿各个方向的散射.     

探索地外智慧生命(五)

 谈到自然之谜时,没有一个问题像不明飞行物(UFO)或飞碟引起人们那么多的议论了。早在1878年1月,美国得克萨斯州的一位名叫马丁的农民在田间劳动时,忽然看到天空中有一个圆形物体在飞行,他感到非常惊奇,当时美国有150家报纸争相报道马丁的发现,这是人类历史上最早见诸报端的不明飞行物的报道,不明飞行物的英文名称为“Unidentified Flying Object”,其缩写为“UFO”。从那时以来,UFO常常指的是出现在天空或地表附近的一种奇异的、来历不明的发光飞行物体。     

超声成像实验仪

我们模拟了一个原理相对容易、结构相对简单的超声成像实验。通过超声波测试仪发射和接收换能器信号 ,输出的电压信号送入计算机的A/D卡。A/D卡的另一通道采集换能器的跃变位置信息 ,并将数据提供给成像程序 ,把物体某一断层的截面图画出。通过这一实验 ,我们可以了解超声波在固 /液两相流中的传播原理 ,同时也可掌握数据采集和一般的成像方法     

现代物理的“距离”观

 距离,这个在日常生活和科学技术中使用频率较高的概念,它涉及到物体大小、相距远近、运动位移等,其量纲是长度,在SI制中的单位是米(m)。     

超声帮助盲人

利用超声,蝙蝠在黑暗中可以自由地飞翔,这说明超声设备有可能使盲人活动更为自由.声手电筒或许是这类仪器最有价值的代表.英国超电子设备公司(Ultra Electronics)生产的第一批这类商品仪器采用了这个名字.在生产了1000个之后,这个原始样式便停产了.但是,称为雷达声灯的改进型手电简,在澳大利亚的墨尔本,由盲人雷达俱乐部研制出来了.