一种高精度光纤测温系统工作波长的优化设计

基于基尔霍夫定律 ,利用钽酸锂热释电探测器设计了一种实用化的双波长、高精度光纤测温系统。依照测温系统中单个探测器的温度分辨力、R(T)～T曲线的线性度、R(T)～T曲线的温度灵敏度及其相对温度灵敏度与各主要技术参量之间的关系 ,对采用钽酸锂热释电探测器作光电转换器件实现的实用化实时测温系统的工作波长进行了优化设计。实验表明 ,在测温范围 4 0 0～ 130 0℃内 ,当系统工作在λ1=2 .1μm、λ2 =2 .3μm时 ,其温度灵敏度高于 1.0× 10 -4℃ -1,相对温度灵敏度不低于 0 9,测温精度不低于 0 15 %。均符合设计要求     

激光对于烟雾的穿透特性分析

根据Mie理论、Lambert-Beer定律和经典扩散方程建立了激光通过动态烟雾的透过率的理论模型。分别计算了波长为0.808μm,1.064μm,1.5μm和10.6μm的激光通过动态烟雾的透过率。比较了1.064μm和0.808μm的激光透过率的理论计算值与实验值。结果证明,理论模型能较好的符合实验结论。     

大气温度起伏谱的测量

 用直径1μm和10μm金属丝分别测量了大气温度起伏功率谱，提出了测量湍流外尺度的方法。实测结果表明：在复杂的光传输路径上至少有50%的温度谱不符合Kolmogorov的－5/3定律；用直径1μm丝进行单点测量的C2n和直径10μm丝进行双点测量的C₂ⁿ较为一致；80%的外尺度不超过7m。     

法拉第电解第一定律的演示实验

法拉第电解第一定律的定量演示实验,在课堂教学中,因手续麻烦,为时间所限,是很难进行的。本学期我在高三讲法拉第电解第一定律的时候,为了解决这个问题,我试用电解水实验装置用析出的气体物质的体积单位来表     

基于空芯光纤的光泵浦4μm连续波HBr气体激光器

报道了一种基于空芯光纤的光泵浦中红外HBr气体激光器。用一台可调谐的窄线宽2μm连续波掺铥光纤放大器泵浦一段充低压HBr气体的4.4 m反共振空芯光纤,通过将种子激光的波长精确调谐到HBr(同位素H⁷⁹Br)气体R(2)吸收线1971.7 nm附近,使得处于振动基态v₀的H⁷⁹Br分子跃迁至振动激发态v₂,并在振动态v₂与v₁之间形成粒子数反转,通过跃迁选择定律同时激射出两条谱线R(2)和P(4),波长分别为3977.2 nm和4165.3 nm。当HBr气压为6.2 mbar时,4μm激光最大输出功率为125 mW,相对于耦合进空芯光纤的泵浦光功率转换效率约为10%。通过进一步改善空芯光纤的传输损耗谱,提高泵浦光耦合效率,可大幅提升激光效率和输出功率,并且利用HBr分子的能级特性,将来有望实现大范围调谐的中红外激光输出。     

Li掺杂熔融织构YBCO晶体的面内磁阻

在0～9T范围内测量了磁场平行于c-轴时Li掺杂熔融织构YBCO样品面内电阻的温度关系.我们用A～H模型拟合实验数据.结果表明,以R/Rn=20%作为高阻区和低阻区的分界线,R～T曲线可分别用R=Rn{I0[CH-p(1-t)q]}-2来描述,其中Rn是正常态的电阻Rn=-5.36 0.145T.p=0.78,1.88 和q=1.5, 3.5分别是高阻区和低阻区的拟合参数.     

火星的现在,地球的未来

 在“勇气”号登陆火星时,美国一位科学家指出,火星的现在预兆地球的未来。下面将根据天体运动规律和一些天文资料对此作简单的说明。一、行星运行轨道的理论分析太阳系内行星绕太阳做椭圆运动,为简单起见我们将其视为匀速圆周运动。设太阳的质量为M,行星的质量为m,太阳与行星之间的距离为r,万有引力常量为G,万有引力为F。根据牛顿的万有引力公式,得F=GMm/r²。(1)设行星绕太阳做匀速圆周运动的周期为T,其向心加速度可表示为a=v²/r=ω2r=(2π/T)2r。根据牛顿第二定律,得F=ma=m(2π/T)2r,(2)由(1)、(2)得T=2πr3/(GM)。     

核固红分光光度法测定红霉素

在弱酸条件下,用二次石英蒸馏水为溶剂,核固红和红霉素在常温下可以反应形成稳定的离子缔合物,导致吸收光谱改变,且吸光度(以试剂空白作参比)与红霉素的浓度成正比.于535nm测定其吸光度得到ε=2.33×104L/mol·cm,红霉素的浓度在0.0009-0.050mg/mL范围内服从Beer定律,基于此,我们建立了一种测定红霉素的新方法.方法的检出限为0.10μg/mL.实验表明:该法简便可靠,重现性和选择性好,可用于红毒素肠溶片和红毒紊片中红霉素含量的测定.     

测定普适气体恒量的一种方法

普适气体恒量R,是热学中的一个重要常数,如能在教学时补充一项测定普适气体恒量的学生实验,很有好处。在中学条件下,可由实验测出一定量近似理想气体的某种实际气体的压强、体积、温度、质量,并引用已知的该气体的摩尔质量,用克拉珀龙方程算出R值。实验的关键是在于较精确地测定空气的质量,使之能得到三位有效数字。常温常压下,比较干燥空气的平均摩尔质量μ=28.8/mol。如用玻璃烧瓶配上橡皮塞和皮管做容器,称出它充有等于外界大气压的空气和抽成真空后质     

巧用“相向对撞实验法”验证牛顿第二定律

牛顿第二定律是高中物理的重要教学内容,介绍了用自制的"相向对撞实验装置"探究加速度a与力F和质量m的关系,进而验证牛顿第二定律.该实验方法测量数据快捷,实验装置轻巧便携,很适合课堂实际教学.     

7×1中红外光纤合束器的设计、制备与性能

中红外光纤合束器可将多个低功率的中红外激光器进行合束，从而实现较高的功率输出。本工作研制了一种7×1硫系玻璃光纤合束器(未熔接输出光纤)，评估了其中红外传输特性。该光纤合束器由As₄₀S₆₀/As₃₈S₆₂光纤组束熔融拉锥而成，初始光纤的纤芯直径和包层直径分别为200μm和250μm，数值孔径为0.38～0.35(@2～6μm)，拉锥比例R为3和4，锥形过渡区长度为2 cm。测试结果表明：当R=3时，制备的光纤合束器在3μm和4.6μm波长的端口传输效率分别为>90%和>87%；当R=4时，制备的光纤合束器在3μm和4.6μm波长的端口传输效率分别为>88%和>85%；光纤合束器输出端的光纤单丝之间未发生明显串扰。     

铋、氧化铋、硫化铋在硝酸-硫脲中的溶解性

研究了铋、氧化铋、硫化铋在硝酸-硫脲中的溶解性。三价铋离子与硫脲溶液可形成黄色络合物,在波长为460nm处,反应温度为25℃,反应时间为6min,硝酸浓度为1.0mol/L,硫脲浓度为0.5mol/L,振荡速率为160r/min条件下铋含量在0.059—4.57μg/mL范围内服从郎伯-比尔定律,检出限为m=0.04μg。铋矿物的溶解性顺序大小为Bi2O3>Bi>Bi₂S₃。本方法操作简便,可靠,实验结果满意,具有广泛的实用意义。     

有限长直电流磁场的另外两种计算方法

有限长直电流磁场的计算,是电流磁场计算中的基本问题.利用电流元的概念和毕奥——萨伐尔定律可以求得图1所示的有限长直电流在P点产生的磁感应强度,其大小为B=(μ_0I/4πR)（cosθ_1-cosθ_2）=(μ_0I/4πR)(sinβ_2-sinβ_1)作为比较,这里给出该问题的另外两种计算方法.     

电爆金属丝质量密度分布的演变过程

基于X-pinch软X射线辐射点源对直径10μm钨丝单丝以及8μm钨丝双丝电爆发展过程进行了背光成像研究,实验平台为清华大学电机系研制的脉冲功率装置PPG-1(500kV/400kA/100ns)。成像光路安排为:作为X射线源的X-pinch和作为目标物的钨丝分别安装在装置的输出主电极阴阳极之间和回流导电杆处,成像胶片采用高分辨率、高灵敏度的X光胶片。利用自行设计的电流传感器和罗氏线圈对目标物实际流过的电流进行监测,从而计算得8μm钨丝丝爆过程中电导随时间变化的曲线。为了观测电爆金属丝质量密度分布的演变过程,设计了μm级厚度的阶梯光楔。通过大量成像实验,获取了丝芯膨胀、晕层等离子体形成及其向外扩张等过程的相关物理图像以及基于原始胶片绘制的质量密度分布图。     

无定形靶中离子注入的R,R_p,△R_p的理论计算

本文在Thomas-Fermi势能基础上,导出了全射程R的解析解: R=2/a[E1/2-A_1(arctg2E1/2-f/△+arctg f/△)+B1 1n(E1/2-f)~2/E-fE1/2+d·d/f~2] 其中A_1,B_1,f,d和△均为与离子及靶的质量、原子序数有关的常数。结合导出的η=F[A_2(μ)+B_2(μ)/μ1/2+C],和ω=R_p/△R_pR/R_p(R_p指投影射程)比值的双曲线函数关系(△R_p指投影射程的标准偏差)比值的线性关系ω=A_3(μ)μ1/2+B_3(μ),可简便而又准确地计算R,△R_p,R_p.这里F(μ),A_2(μ),B_2(μ),B_3(μ)和A_3(μ)为μ的代数函数,μ为离子与靶的质量比,C是经验常数.并对等关系式的物理意义作了讨论。 上述公式的计算结果与Gibbons的数值解结果及有关实验结果作了比较,表明可用于元素半导体如Si、二元化合物如GaAs以及三元化合物如SiO_2等;既对较轻离子适用,也对重离子适用,具有一定的普适范围。     

单根直导线切割磁力线演示实验的探讨

一、由数据引出的疑问众所周知,用单根直导线切割磁力线作电磁感应的演示实验,效果是很不明显的。普遍认为这种实验中获得感生电动势很小,一般仅0.1—0.2mV,故演示效果极不明显。现仅以 B=0.025特斯拉为准作一简单的计算。设切割磁力线运动的导线的有效长度为0.05m,垂直切割的速度为2m/s,则可求得感生电动势:ε=Blv=0.0025V若以 JO401型演示电流计作负载,其内阻 R=     

双激光光源光吸收法甲烷浓度光纤监测仪

基于Lamber Beer定律,利用波长为1.33μm的脉冲InP/InGaAsP半导体激光器作为测量光源,用低损耗的光纤进行光信号的传输,并以钽酸锂热释电探测器作为光电转换器件,实现了一种可远距离监测甲烷浓度的仪器。该仪器主要由光纤传感系统、信号放大与处理系统和显示系统三部分组成。介绍了该仪器的基本结构与工作原理,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法。     

一种实现双光谱宽温探测的红外物镜设计

利用折射/谐衍射结构设计了超宽温范围内的被动式消热差红外物镜系统.该系统由三片镜子组成,使用锗和硒化锌两种材料,引入一个非球面和一个谐衍射面,实现了消热差、消色差和结构简单轻量化.实验结果表明:在焦距为54.68mm,-120~100℃温度范围内,系统可以在3.8~4.2μm和8.8~11.2μm光谱范围同时工作,且光谱范围的调制传递函数分别优于0.42和0.35,成像质量良好,适用于像元尺寸为30μm、像元数320×240的红外双色探测器.     

纯滚动中有关问题的探讨

在水平面上放置一半径为R，质量为m的匀质圆盘，其绕中心轴的转动惯量，Ic=mR^2/2，圆盘与水平面间的摩擦因系为μ，受一水平力F的作用，圆盘在水平面上做纯滚动，求解物体所受的摩擦力：     

（δU／δP）T→∞与热力学第一定律不相悖

用实验事实说明（δU/δP）T→∞不违反热力学第一定律。