原子光刻中驻波场与基片距离的判定方法研究

原子光刻实验中, 激光驻波场能起到原子透镜的效果, 实现原子汇聚. 激光驻波场与沉积基片间的距离对形成纳米条纹结构的质量具有重要影响. 利用高斯光束传播规律, 提出了一种能够定量判断激光驻波场与沉积基片相对位置的实验方法. 该方法通过调节装载有凸透镜和反射镜的精密位移台改变驻波场距基片的距离, 利用光电探测器接收反射光强的变化, 将位移改变量转变为接收器的电压信号. 利用驻波场激光束光斑直径值, 实现准确定位驻波场与基片的距离. 对上述实验过程进行数值模拟, 数值计算的结果和实验结果高度符合. 该方法实现了准确定位驻波场距基片的距离, 为后续深入研究驻波场和基片间距离对沉积纳米条纹结构质量的影响提供实验基础.     

驻波的能量分析与MATLAB模拟

分析了驻波能量、能量密度、能流密度在传播过程中的转换规律.用Matlab程序实现了驻波波形、能量密度、能流密度的计算机模拟,形象地展现了驻波传播过程中的能量变化,计算机模拟结果与理论分析所得结果一致.最后得到了在振动过程中驻波能量不断地从波节到波腹间相互转移,而从整体看驻波不传播任何能量的结论.     

驻波实验仪的一种改进

设计了一种新型的驻波实验装置,该装置采用振动频率可随外加交流电压频率变化的振动子作为振源,再利用单片机及功率驱动电路产生各种所需的不同频率的电压,来控制振源的振动频率.用它可以验证传统的驻波实验装置不能验证的驻波频率f与驻波波长λ之间的关系.     

驻波法测量声速实验的讨论

根据声波在2个换能器之间多次反射和声波在空气中的衰减,研究了驻波法测量声速实验中接收器输出信号随接收器到发送器间距离的变化.理论推导结果表明:声波在一般情况下不是严格的驻波,但是当反射比接近-1时则是双曲函数形式的驻波,这与实验测量结果一致.只有接收器到发送器的距离比较远,反射比接近-1时,才能得到几乎理想的驻波.     

基于傅里叶光学理论的声驻波成像分析

基于傅里叶光学理论研究了激光通过声光衍射现象的产生和声驻波的成像过程,并设计实验验证了理论推导的正确性.针对不同空间滤波方式,分析声驻波成像条纹间距和条纹对比度的变化,提出一种新的用空间滤波手段测量声速的实验方法.该理论研究及相关实验,完整地分析了声驻波的成像问题,也有利于加深对傅里叶光学中的空间滤波的理解.     

驻波演示仪的制作

每当讲到波动学的"驻波"这一节时,老师感觉难讲,学生也感觉难学.对于驻波在质点振动,相位变化,波形及能量的传播等方面与行波的区别,学生总爱犯糊涂.如果能结合教学演示仪,边讲边演示.学生对驻波这一特殊的波动形式就容易理解了.     

谐振管内非线性驻波的有限体积数值算法

为了扩展谐振管内非线性驻波在工程中的应用, 以及克服现有数值计算方法仅局限于求解直圆柱形和指数形谐振管内非线性驻波的问题. 根据变截面的非稳态可压缩热黏性流体Navier-Stokes方程和空间守恒方程, 并基于求解压力速度耦合方程的半隐式算法和交错网格技术, 构建一种能够计算任意形状轴对称谐振管受活塞驱动时内部非线性驻波的有限体积算法. 分别对圆柱形、指数形和圆锥形谐振管内的非线性驻波进行仿真计算. 通过与现有试验结果以及数值仿真结果的对比, 验证了该方法的正确性.并获得除驻波声压之外的另外一些新的物理结果, 包括速度、密度、温度的瞬时变化.在直圆柱形谐振管内产生冲击声压波, 速度波形中出现钉状结构.而在指数形和圆锥形谐振管内产生高声压幅值的驻波, 没有出现冲击波, 速度波形中均未发现钉状结构. 计算结果表明谐振管内非线性驻波的物理属性与谐振管形状之间有密切关系.     

声速测定实验的改进

用传统的孔脱管法测定声速的实验,在观察驻波的形成和特点方面,具有很好的直观性和趣味性,容易引起学生的兴趣,但测量的准确性差一些.近年来出现了利用传感器,通过测定驻波声压最大值的位置来测定波长的方法,从而提高实验准确性,并有助于认识驻波声压变化的规律,但实验的直观     

锥形渐变截面驻波管及其极高纯净驻波场的实验研究

锥形渐变截面驻波管是用锥形管代替突变截面驻波管突变截面部分的驻波管.为对比研究锥形渐变截面驻波管与突变截面驻波管的声学及其极高纯净驻波场性质,首先借助传递矩阵,对锥形渐变截面驻波管的声学性质进行了实验研究.研究表明,与突变截面驻波管一样,锥形渐变截面驻波管也属于失谐驻波管.利用其失谐性,在一阶共振频率激励下,锥形渐变截面驻波管获得了181 dB的极高纯净驻波场.在对锥形渐变截面驻波管和等长的突变截面驻波管的驻波饱和性质进行对比实验研究后发现,在一阶共振频率下,锥形渐变截面驻波管不仅能很好地抑制管内驻波场高次谐波的增长,而且能有效地降低管内驻波场的能量损耗,在相同扬声器激励电压下获得声压级更高的大振幅纯净驻波场.实验研究还发现,在三阶共振频率激励下,锥形渐变截面驻波管的大振幅驻波场三次谐波频率接近声压级传递函数谷值对应的声源端七阶阻抗共振频率,三次谐波随基波快速增长并表现出趋于二次谐波的饱和性质.     

气体火焰驻波在低频段熄火的研究

用驻波函数和伯努利方程推导出火焰驻波管内任意位置的声压方程,并分析了低频时熄火的原因.引入压节(波幅)、压腹(波节)解释了驻波管两端出现高火焰的原因.用全封闭的驻波管完整地呈现了低频段共振点的驻波.