物理"海马"、数学"海马"与生物"海马"

在C60-TCNQ(一种有机分子名称的缩写)和纯的TCNQ有机分子薄膜中,文章作者得到了一种形似海洋中生存的动物海马的图案结构,取名为"海马"分形结构.这种"海马"图案在旋转180度时具有近似的对称性,但是不同于简单的二维反转对称.在数学中用复变函数的多项式,通过Julia对复杂空间中函数的纯粹数学映射(即z→z2 c,其中c=-0.74543 0.1130i),也能模拟出相似的"海马"图案.对于"海马"分形,文章作者提出如下的一种形成机制,即:在薄膜形成初期过程中,中性分子或团簇中存在部分荷电粒子,由于库仑排斥作用,成核和生长过程中会形成对称性破缺,最终形成"海马"状分形."海马"的有趣图案,加深了人们对自然与科学统一的认识,激发了人们对自然本源的探索激情.     

例说"过度理想化"

在中学物理教和学中,"理想化"是研究问题必不可少的思维方式和操作手段.新课伊始,教材就提出质点模型,开启了一个理想化的教学阶段,它代表的是实物模型,如后来强调的"点电荷"、"理想气体"等等.应该注意到我们同样也依赖着过程理想化模型,如简单的"匀变速直线运动",因为要"在任何相等的时间内速度变化相等",你做得到吗?气体完全的"等温过程",你找得到吗?实际上我们还使用着环境理想化模型,如地球表面附近的重力加速度大小方向都相同,出了一个"匀强的引力场",到后来就有"匀强电场"、"匀强磁场"与大家反复相见等等.     

"无理"的物理

何谓物理,在中国古代哲学家中早就有诸多讨论,老子的"道"便是物理这个概念的雏形.<韩非子·解老>有句云:"万物各异理,而道尽稽万物之理.""探寻万物之理"就是物理学的内涵所在.宋代和明代哲学家朱熹、程颐、罗钦顺等强调"格物致知、穷理明辨",则道出了物理学的研究方法,即以"格物"式的实验为基础获取物质的信息,以"穷理"式的思辨为辅助分析出信息中的一般规律,然后解释更多的现象和规律.物理的基础来源于完全真实的物质实验信息,物理的灵魂在于它能提取出一般规律并返回应用到真实的物质世界中去.     

运用"落体音叉"测量重力加速度

在高中物理的学习中有多种测量重力加速度的方法,如"滴水法测量重力加速度"、"利用单摆测量重力加速度"、"利用机械能守衡测量重力加速度"等等,本文介绍一种运用"落体音叉"测量重力加速度的方法,与同行商榷.     

"1019任务"四十年

1969年3月,中苏边界发生珍宝岛事件,全国进入备战状态.许多人员、单位、设备和资料都要迁往"文化大革命"前就已经按照"进山、隐蔽、分散"原则开始建设的"三线"地区.当年10月19日,周恩来总理和中央文化革命领导小组共同召开广播通讯系统的会议,检查战备情况.会上不少部门反映天线太大,不易隐蔽.于是会议决定组织天线小型化的全国性会战,由总参通讯兵部牵头.这就是"1019任务".     

关于"拍"现象的直观教学

采用旋转矢量法分析了"拍"现象的形成过程,解释了"拍"现象中振幅和相位变化特征的原因和变化规律,借助图形说明了周期和频率等特征量的物理内涵,呈现了振幅的相位突变情况,使得"拍"现象中变化规律的本质原因直观具体地呈现,这种分析方法能有效地加深学习者对"拍"现象的本质理解,有效提高课堂教学效果.     

"理科综合能力测试"之我见

随着高考制度的改革,越来越多的省市已实行了"3+X"考试,面对"X"中的"理科综合能力测试"(以下简称"理综")物理教学应如何进行改革的问题已引起越来越多物理教师的关注.以下对此问题谈几点看法.     

后基因组时代的交叉科学: 从"Bio-X"到"X Biology"

近年来,随着"人类基因组计划"的实施,生命科学进入了一个"后基因组"(postgenome)时代.在这样一个时代,生命科学关注的范围越来越广,涉及的问题越来越复杂,采用的技术也越来越先进.     

干簧管"永动摆"

笔者利用干簧管的特性,制作了最为简单的"永动摆",并分析电流磁场做功过程,认识"永动摆"能量来源.     

"广义芝诺悖论"的再探讨

在第25卷第5期的《大学物理》上,一篇文章对"广义芝诺悖论"进行了探讨,但他们分析的并不是"悖论"中的匀速率的理想运动,而且还存在推导错误.本文通过对"广义芝诺悖论"物理情境的分析,抽象建立起VPV模型,并由此得出:从运动学角度考虑,"广义芝诺悖论"正过程的初态和末态是"多对一"的关系,"广义芝诺悖论"并不为悖论.     

"猫眼"探测光学环路的功率密度计算

激光对光电传感器主动侦察是基于光学系统存在的"猫眼"效应.对包括"猫眼"镜头的回波功率和CCD光敏面照度的整个环路进行了推导.分析结果表明:CCD光敏面上的照度随发射激光束散角、照射距离的增大而降低,随大气能见度的提高而增大.同时,探测器探测面的离焦也对CCD光敏面的照度产生较大的影响,离焦量越大,接收到的光照度越小.     

双"单电桥"法测量低电阻中的实用技巧例举

主要介绍了双"单电桥"法测量低电阻的基本原理与双"单电桥"法测量低电阻的几种实用技巧.     

典型光学观瞄窗口的“猫眼”效应特性评价与分析

各种光学观瞄窗口由于其自身结构和参数的不同,导致它们对入射光按原路返回的能力存在差异。为了客观评价此特性,提出了一种衡量光学观瞄窗口"猫眼"效应强弱的指标—RC,给出了数学模型并分析其主要影响因素。对几类典型光学观瞄窗口的"猫眼"效应指标RC进行了定量分析。结果表明:"猫眼"效应指标RC随光源波长的减小、镜头口径D的增大而增大,随反射元件反射系数ρS和光学系统穿越系数τS的增大而增大。     

高功率固体激光装置光学元件"缺陷"分布与光束近场质量的定量关系研究

基于光传输理论,获得了弱调制情况下光学元件"缺陷"分布功率谱密度 (power spectral density, PSD)与光束近场强度分布PSD之间的定量关系;通过数值模拟的方法,针对高功率固体激光装置的基本单元(线性介质、非线性介质以及空间滤波器)对获得的理论关系进行了具体的验证和讨论.研究结果表明,弱调制下,只存在振幅型或位相型"缺陷"分布时,光学元件"缺陷"分布PSD与光束近场强度分布PSD通过近场强度分布PSD的系统传输因子联系,传输因子与系统的构型和运行状态有关.研究结果为光学元件"缺陷"分布指标的获得提供了理论基础,对高功率固体激光装置负载能力的提升起到了一定的指导作用. 关键词： 缺陷分布 功率谱密度 光学元件 光束质量     

多层“台阶”近似方法中层数与计算误差的关系

多层"台阶"近似方法是将平板波导中折射率随厚度变化的曲线近似地用N层台阶形的折线来代替,使每一个小区域内折射率成为常数,由此得到电磁场分布和传播常数.本文从理论上给出了层数N与计算精度之间的关系.推导出在分割成N层和2N层两种近似下的计算值精度的改进.本文结果适用于任何渐变折射率平板光波导.     

中能重离子反应中“neck”的形成和碎裂

在不同碰撞参数下,应用量子分子动力学模型对30MeV/u ⁴⁰Ca+⁴⁰Ca碰撞系统进行了计算,观察到周边碰撞b=6fm时碰撞系统产生的中等质量碎片最多,发现这是由于碰撞过程中“neck”碎裂造成的,同时还发现“neck”结构形成过程中碰撞系统相对密度涨落增长较慢,饱和值较小,体现了形状不稳定性的特征.     

气泡室中"胚胎"气泡成长为可见气泡的模型建立及初步的理论计算

建立了气泡室中“胚胎”气泡成长为可见气泡模型.初步计算表明,“胚胎”气泡在成长为可见气泡的过程中,它不仅要从其周围吸收热量,而且还有分子进入到它的里面.理论上可以合理解释能量相同的中子和质子入射到气泡室所产生的径迹上的气泡半径是不同的,中子在气泡室中产生的径迹细长,而质子在气泡室中产生的径迹粗短;可以合理解释在同一径迹上某个区域内可以有半径大小相差不多的气泡存在;也可以合理解释电荷数较多的入射粒子较能量相同但电荷数不同的入射粒子,其在气泡室中径迹上气泡的半径要大;理论上预测入射粒子刚进入气泡室时,其径迹上有大气泡破裂现象发生.通过选择合适的工作物质可以提高气泡室的灵敏度和探测效率.     

切伦科夫辐射“双成像法”测量电子束发射度

利用切伦科夫辐射,OTR或荧光靶等光学诊断方法进行发射度测量,国内外绝大部分实验是用CCD相机观测电子束打靶产生的光斑,变化四极透镜的磁场梯度,应用“三梯度法”计算出发射度.文中提出了一种新的“双成像法”测量方法,使切伦科夫辐射光通过一长焦距的消色差薄透镜,分别在焦平面和像平面获取图像.通过图像处理,前者可分析出电子束散角分布,后者可分析出电子束径向分布,从而直接得到均方根发射度.该方法对束流相空间和电荷密度分布无需假设,无需借助“三梯度法”,较其他常规测量方法具有实验装置更简便、测量精度更高和适用性更广等优点.文中给出了该测量方法对北京大学DC?SC光阴极注入器的发射度测量进行计算机模拟实验的结果和分析.     

质子辐照对国产“一”字型保偏光纤损伤效应研究

航天器在空间环境中运行时,会受到质子的辐照,光纤环作为航天器上光纤陀螺的重要组成部件受辐照影响 最为严重.为了研究国产“一”字型保偏光纤因质子辐照导致辐照诱导损耗的变化规律及其辐照损伤机理, 选择质子能量为5 MeV和10 MeV,光源波长为1310 nm,原位测量了光纤传输功率变化情况,计算出辐照诱导损耗. 利用SRIM软件,模拟能量分别为5 MeV和10 MeV质子辐照在光纤中的电离和位移损伤分布.借助X 射线光电子能谱仪分析辐照前后O 1s和Si 2p解析谱,借助傅里叶变换红外光谱仪观察光纤辐照前后光谱变化情况研究发现,在波长为1310 nm处, 光纤的辐照诱导损耗随着质子注量的增加而增长,主要原因是由于光纤纤芯中Si-OH的浓度增加所导致. 而且能量为5 MeV质子辐照造成光纤的辐照诱导损耗比10 MeV严重,这是因为5 MeV质子在光纤纤芯处造成的 位移和电离损伤均比10 MeV严重,即产生的Si-OH数量多.