电阻热噪声测量玻尔兹曼常量的教学探索

玻尔兹曼常量是连接微观热运动与宏观物理现象和规律的重要物理量，基于电阻热噪声的玻尔兹曼常量测量实验可应用于大学物理实验教学.本文利用锁相放大器OE1022,设计了电磁屏蔽更好的样品盒，可以在室温至液氮温度间测量热噪声，托展了宽频谱段的测量，展现电阻热噪声的特性，并计算出玻尔兹曼常量.对2个年级采用不同的实验方案进行教学，为有限课时内多人参与的实验室环境下测量玻尔兹曼常量提供教学参考.     

量子热噪声信道在纠缠辅助下的容量

研究了量子纠缠辅助下输入功率受限时的单模热辐射噪声信道传输经典信息的容量问题，和带有放大或衰减的单模热噪声信道的相应问题。对热噪声信道，表明了容量在输入信号为热噪声信号时达到，压缩态无助于达到信道容量CE；对带有放大或衰减的单模热噪声信道，说明了容量同样在输入为热噪声态时达到。     

高灵敏度的高压DTA测量法

 我们在直径20 mm的活塞圆筒容器上建立了高压差热分析方法，经过反复的实验和改进，这一方法已达到很高的灵敏度及测量精度。其要点如下：样品盒用热电偶材料制成，电偶的一个结点就焊在样品盒中心，提高了热信号探测效率；样品量由几百毫克减少到几十毫克，样品在压腔中所占轴向空间减少到约0.5 mm，使样品处于等温区内，DTA测量基线变得基本平直；采用平板热电偶，可以充分接收相变潜热，差热信号明显增强。在高压相图工作中，应用这种方法我们已做了许多成功的实验。     

电介质的热噪声

电阻的热噪声超源于在一定温度下的导体中所存在的电涨落现象.Johnson首先观察到这一现象并对电解液和金属电阻作了精确的实验测量[1],Nyquist首先推导出与实验值符合得很好的热噪声公式:[2]上式亦称Nyquist公式或Johnson公式.其中in为电阻R中流过的热噪声电流频谱密度,en为电阻R两端呈现的热噪声电压频谱密度,k为Boltzmann常数,T为电阻R所处温度. Nyquist公式是很据实验结果假设电阻和噪声均不随频率而变(即所谓“白噪声”)的条件下得出的.电介质的电阻(阻抗实部)均随频率而变.显然,Nyquist公式是否适用,有待于作严格的论证.本文给出…     

锁相放大器噪声测量原理与教学实验设计

本文采用锁相放大器测量电阻热噪声,获得玻耳兹曼常量,其物理原理较容易被学生理解,其实施则需要高精度测量技术支持和学生对锁相放大器测量原理及其仪器参数含义的清晰理解.针对物理学专业、尤其是精密测量物理专业的特点和需求,本文尝试尽量不涉及电子技术知识,而侧重用数学描述锁相放大器测量噪声的原理,包括电阻热噪声表达式、锁相放大器处理噪声的过程、等效噪声带宽的推导,并基于误差分析优化玻耳兹曼常量测量的教学实验设计,最后简要介绍初步教学实践情况.     

基于数字锁相放大器的电阻噪声特性研究

基于SR830型锁相放大器,设计了以LabVIEW软件实时通信测量的电阻噪声特性研究实验,验证了热噪声与闪烁噪声的主要特征,评估了实验系统的本底噪声,并从信噪比特点分析了适合测定散弹噪声的实验条件,提供了降低电阻噪声的方法.结合RC低通滤波原理对1～4阶低通滤波器的滤波带宽、带边斜率和阶跃响应等特性做了分析,讨论了2种调节动态储备的方法.通过电阻噪声实验探究了时间常量、陡降和动态储备对测量噪声的影响,提供了优化测量参量的思路.     

Bridgman压砧几种内加热方式及其温度测量

 设计了4种Bridgman压砧内加热方式,尝试了钽和石墨作为加热材料,采用双热电偶测温,分别测量了不同加热方式的样品中部和上部温度与输入电压的关系,并粗略地讨论了样品的温度梯度。在0.1 GPa压力下,样品温度达到1 300 ℃以上。另外,在5.0 GPa高压下、1 000 ℃范围内测量了样品温度随输入电压变化的曲线。     

P-N结二极管中的散粒噪声与热噪声

本文从柯恩-诺能麦黑-司潘凯(Kohn-Nonnenmacher-Spenke)等效电路出发,讨论了在不同大小的注射电流下P-N结二极管中的散粒噪声与热噪声,提出了大注射与小注射情况下等效噪声电阻的计算公式。     

强反型区下纳米MOSFET的射频噪声机理分析

为了有效地表征纳米MOSFET强反型区下的射频噪声特性,研究了其噪声建模的方法。在分析45 nm MOSFET射频小信号等效电路参数提取结果的基础上,建立了该器件漏极电流噪声的简洁模型。该模型完整地表征了决定45 nm器件噪声机理的三个组成部分:本征漏极电流噪声、栅极管脚寄生电阻热噪声和栅漏衬底寄生电磁耦合噪声。噪声测量在验证所建模型准确性和精度的同时,还表明:45 nm MOSFET的本征漏极电流噪声为受抑制的散粒噪声,并且随着栅源偏压的降低受抑制性逐渐减弱直至消失。     

介观物理系统中的噪声

描述了介观物理系统中噪声的研究现况. 对热噪声和散粒噪声的物理起源做了详细介绍，热噪声是系统的能态占据数发生涨落引起的，而散粒噪声源于载流子传输的微粒特性. 还介绍了研究噪声的主要理论——散射理论，并给出了其在马鞍形半导体量子线和铁磁/绝缘体/半导体双异质结两种介观系统中的应用，指出了噪声研究的实际物理意义. 关键词： 介观物理 热噪声 散粒噪声 散射理论     

城市居住环境噪声暴露的研究

1986年3月到8月,在北京的规划市区,用噪声自动测量仪器,按每1km~2取一测点的原则,共对353个点的环境噪声进行了24小时的连续测量,得到了各测点每10分钟的L_(eq)值和L_(50)值.在测量的同时进行了社会调查,收集了与声环境有关的资料及其居民对噪声的反应.根据测量和调查所得数据,本文就环境噪声、影响环境噪声的主要因素及居民对噪声反应等问题进行讨论和分析.     

光纤1/f热噪声的实验研究

光纤热噪声是限制光纤传感、测量系统性能的最终因素.但是低频区域呈1/f谱特性的光纤热噪声的形成机制迄今仍然存在争论.实验研究了光纤1/f热噪声水平与光纤内杂质离子浓度和光纤施加张力的关系,验证了这类热噪声来源于光纤内部的机械耗散引起的长度自发抖动,符合热机械噪声的理论假设.     

北京市1986年居住环境噪声状况

本文介绍了在1986年对北京规划市区居住环境噪声的测量结果和噪声级的统计分布,叙述了海淀、西城、东城、宣武和崇文等九个行政区和七个不同功能区的噪声概况和全市环境噪声污染图.     

Curie温度附近稀磁半导体(Ga,Mn)As的电学噪声谱性质

建立了自发噪声谱测量系统来研究稀磁半导体（Ga,Mn）As的电学噪声性质.通过测量（Ga,Mn）As材料的自发噪声谱,发现（Ga,Mn）As的自发涨落会随温度升高而逐渐增大,同时,外加磁场会降低（Ga,Mn）As的自发涨落,这来源于外加磁场导致的（Ga,Mn）As磁畴部分有序化.此外,不同频率的噪声随温度的变化规律有很大差异：当频率低于30 kHz的时候,噪声谱和温度的变化关系和热噪声很相似,但数值上明显大于热噪声的值;当频率在30 kHz左右的时候,噪声大小和温度成线性关系;当频率大于30 kHz以后,在相变点附近噪声大小和温度的关系出现了明显的转折,高频高温噪声的大小和热噪声的理论值非常接近.这些结果有助于深入理解（Ga,Mn）As磁性起源的物理机制. 关键词： 自旋电子学 稀磁半导体 自发涨落谱     

Y1—xPrxBa2Cu3O7—δ膜I／f噪声的研究

我们在８０－３００Ｋ温区测量了电阻随温度变化行为十分不同的Ｙ１－ｘＰｒｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ膜的Ｉ／ｆ噪声，发现Ｐｒ含量对样品噪声水平没有明显的影响。我们还将实验结果与Ｄｕｔｔａ－Ｈｏｒｎ热激活模型进行了比较。     

Nd0.67Sr0.33MnOy(y<3.0)中的自旋相关电致电阻效应

用固相反应法制备系列Nd_0.67Sr_0.33MnO_y(y = 3.00—2.80)多晶样品.样品输运性质表现出自旋相关电致电阻特征.对氧含量等于化学计量样品，在测量温度范围内电阻不随负载电流变化，I-V曲线符合线性欧姆定律.对氧含量低于化学计量样品，当高于某一特征温度时，电阻变化符合线性欧姆定律；但低于这一特征温度时，电阻大小与负载电流有关，I-V曲线偏离线 关键词： 钙钛矿结构锰氧化物 电致电阻效应 自旋相关界面输运 氧缺陷     

南海夏季海洋环境噪声与海面风速相关特性分析

海洋环境噪声是影响潜艇作战及远程目标探测和定位的重要参数,由于海洋环境噪声具有很强的时空变异性,因此只能通过试验数据测量和处理了解环境噪声的统计特性。本文以2013年4月30日至8月1日,南海典型海域布放海洋环境噪声测量潜标系统所收录的环境噪声为研究对象,数据处理结果表明,在整个频率范围内,海洋环境噪声与对数风速具有很好的线性关系,但环境噪声随风速变化的斜率与频率相关,在1kHz附近达到最大值。本文通过波束形成分析了海洋环境噪声的垂直指向性,并给出了“垂直方向噪声”、“水平方向噪声”和“全向噪声”与风速相关性分析结果,可以看出,在风浪噪声与远处航船噪声都有贡献的中频段,“垂直方向噪声”与海面风速的相关性好于“全向噪声”和“水平方向噪声”与海面风速的相关性,且“垂直方向噪声”随风速变化的斜率略大于“全向噪声”随风速变化的斜率。     

声学消息

全国环境噪声控制工程学术会议简讯 由中国声学学会和中国环境科学学会共同举办的全国环境噪声及控制工程学术会议,于1982年9月19日至22日在安徽黄山举行。108个单位的161名代表参加了这次会议,共发表了128篇论文。中国声学学会理事长马大猷教授在会上作了国际噪声工作发展的学术报告,他指出,近年将是“从声源来控制噪声的年代”,并对气流噪声、撞击噪声、内燃机噪声以及声强测量等研究进展做了介绍。会议中就近年来我国城市环境噪声、工业噪声控制等研究工作进行了学术交流。     

环境噪声学进展

本文简要地回顾了30年来中国环境噪声学的发展，并从飞机噪声、地面运输噪声、环境噪声影响与评价以及工业噪声控制四个方面介绍了近年来环境噪声学的进展。     

超巨磁电阻材料Pr2/3Sr1/3MnO3薄膜输运性质的研究

对1/f噪声缺口的超巨磁电阻Pr_2/3Sr_1/3MnO₃薄膜样品从10K到室温的热电势值进行了测量，热电势为负值，低温下随温度线性变化，表现为金属扩散热电势，在150K开始急剧减小，过渡到与温度T成反比的变化关系，与小极化子模型相符.结合在电阻极大温度附近对电阻和1/f噪声行为的讨论，对于发生在电阻极大温度附近的相变过程，结果支持源于相分离的渝渗模型. 关键词： 稀土锰氧化物 热电势 渝渗模型