增压条件下浮沉子不可逆下沉的动力学研究

研究了浮沉子在增压条件下发生的不可逆下沉现象,发现浮沉子在液体中存在不稳定平衡的临界位置．从受力的角度解释,浮沉子完全浸没时无法依靠增大气体的体积来增大浮力;从势能的角度解释,临界位置是浮沉子的不稳定平衡点,改变压强会导致不可逆平衡点改变,出现不可逆下沉现象．实验研究了浮沉子不可逆下沉的临界深度与浮沉子未置入水中时的气柱长度、液体的密度、试管的外径与内径之比以及总长度之间的关系,并对实验现象给出了直观的解释．     

利用磁力搅拌器探究磁悬浮现象

磁力搅拌器中的搅拌子在具有黏性的流体中随磁力搅拌器转速的改变能实现稳定上升和悬浮.本文利用动力学方程对磁悬浮现象中搅拌子的运动规律进行了理论分析,通过控制变量对影响稳定悬浮的参量进行了实验探究.实验和理论结果一致表明:流体黏度越大,搅拌子悬浮高度越低;随着磁力搅拌器驱动转速增大,搅拌子摆动角速度ω_w加强,转动角速度ω_s减弱,悬浮高度降低;较小的搅拌子更容易稳定在中心,直径小的烧杯容易提供初始的稳定态;当搅拌子初始距底高度z_b固定,驱动转速越大,或当驱动转速固定,搅拌子z_b高度越高,对应的摆动振幅都越小.     

热水喷泉现象及其理论研究

为了探讨热水喷泉现象中各种因素对水柱最大喷射高度的影响,以莫尔管为基本实验装置,采用控制变量法,通过对一系列梯度数据的测量,得到了最大喷射高度随热水温度、吸水高度等参量的变化规律。为了探讨喷射机理,基于喷水过程中的动能定理,建立一个最大喷射高度与相关量关系的理论模型,数值计算了上述实验条件下的最大喷射高度,并与实验数据进行比较,结果表明:实验测量结果与理论模型的计算结果符合得较好。该研究进一步揭示了热水喷泉现象中的复杂运动机制。     

二带超导体上临界磁场的各向异性

采用二带Ginziburg-Landau(G-L)理论模型计算了各向异性超导体的上临界磁场,发现上临界磁场Hc2的解析式中包含序参量的各向异性和有效质量的各向异性;上临界磁场ab-面内分量Hc|2|ab、c-轴方向分量Hc|2|ab与实验数据符合;上临界磁场比率在实验许可范围之内。     

MgB2超导体参量的理论研究

在各向同性的双带GL理论的框架内,研究了块体MgB2的一些超导态参量:包括关联长度ξ(T),临界Cooper对速度υc(T),London穿透深度λ(T)以及临界电流密度jc(T)随温度的变化关系;并将穿透深度λ(T)和临界电流密度jc(T)的理论计算结果和实验数据作了比较,符合得较好.     

简易吸管浮沉子的制作及其探究教学建议

浮沉子是一个经典的演示实验,有趣且引人深思,而且随着时代的发展,制作浮沉子的材料也越来越丰富多彩.本文介绍了以吸管与回形针为主要材料制作浮沉子(包括旋转浮沉子)的各种方法,同时简单介绍其在探究教学中的运用.     

超导电性的交流磁化率研究

本文综述了交流磁化率在超导电性物理研究方面的进展.主要包括如何用交流磁化率确认超导电性,测定各种超导电参量(临界温度,临界磁场等),研究涡旋物质的强度(临界电流密度,不可逆场等),涡旋动力学(磁弛豫,钉扎能等).     

超导体的交流磁化率测量

本文探讨利用交流磁化率研究超导电性.测量了MgB2样品的若干超导电参量,包括临界温度Tc,上临界磁场Hc2,临界电流密度Jc,不可逆场Hirr等与温度的关系,交流损耗与频率和温度的关系等.此外还简要介绍了交流磁化率在磁通动力学和非线性性质方面的研究方法.     

掠射法测液体折射率的视场分析

根据薄膜光学理论,分析了掠射法测液体折射率实验的视场.研究结果表明:本实验的视场是分界线附近亮区有明暗相间干涉条纹的准半阴视场;越靠近分界线,条纹间距越小,条纹锐度越大,临界光线对应于最细的亮条纹.进一步准确描述了该实验的实验现象.结合理论分析,测定了自来水的折射率.     

掺杂对二硼化镁超导体上临界磁场的影响

采用二带Ginzburg-Landau(GL)理论模型,考虑到能带有效质量的各向异性,讨论了MgB2超导体的上临界磁场对角度、温度和相干长度的依赖关系.结果表明,替代杂质越多,上临界磁场越强,这与实验结果符合.     

运动物体在颗粒物质中的动力学过程及最大穿透深度仿真研究

利用离散元法仿真了运动物体在颗粒物质中的三维动力学过程, 仿真采用周期边界条件, 并考虑了重力、接触力、阻尼力、摩擦力的影响. 将仿真结果和相关的三维实验结果进行了对比, 两者符合较好. 仿真结果表明穿透深度与运动物体的冲击速度、运动物体质量、颗粒介质床的密度均有关系. 运动物体质量越大, 速度越快, 则穿透越深, 而且穿透深度和质量呈线性关系. 仿真过程较为真实地再现了小颗粒的飞溅现象. 关键词： 颗粒物质 动力学过程 仿真 离散元法     

硅纳米薄膜中声子弹道扩散导热的蒙特卡罗模拟

通过建立声子散射概率函数描述声子在输运过程中的散射,提出了一种模拟声子弹道扩散导热的蒙特卡罗方法,并将其应用于硅纳米薄膜中的稳态和瞬态弹道扩散导热过程的研究. 提出的蒙特卡罗方法对边界发射的声子束进行跟踪,根据散射概率函数模拟声子束在传播区域内经历的散射过程,并通过统计声子束的分布得到温度分布. 稳态导热过程的模拟发现,尺寸效应会引起边界温度跳跃,其值随着Knudsen数的增大而增大;计算的硅纳米薄膜的热导率随着厚度的增大而增大,与文献中的实验数据和理论模型相符. 通过瞬态导热过程的模拟得到了纳米薄膜内的温度分布随时间的变化,发现瞬态导热过程中的热波现象与空间尺度相关,材料尺寸越小,弹道输运越强,薄膜中的热波现象也越显著. 关键词： 纳米薄膜 弹道扩散导热 蒙特卡罗模拟 尺寸效应     

激光熔覆中金属粉末粒子与激光相互作用模型

为了对同轴激光熔覆过程中运动的金属粉末粒子的速度和温度进行理论分析,并研究各工艺参量的影响,建立了运动中金属粉末粒子的运动模型和热模型.模拟结果表明,粉嘴几何尺寸、粒子直径以及气/粉两相流初始速度是影响粒子运动行为的重要因素;粉嘴几何尺寸、激光焦点位置、激光发散角、激光功率、粒子直径以及气/粉两相流初始速度是影响粒子热行为的重要因素.在相同的工艺参量下(粉嘴出口内径r=2 mm,粉嘴倾角α=60°,初始气流速度v0=0.8 m/s),基于数字粒子图像测速(DPIV)技术,对316L不锈钢粉末粒子运动模型进行了实验验证.结果表明,运动理论模型是可靠的.该模型是掌握同轴激光熔覆过程中金属粉末粒子运动行为的有效工具;同时,热模型也是分析粉末粒子温度随不同参量变化的重要工具.     

非局域自散焦克尔介质中空间光暗孤子成丝的理论与实验研究

对非局域自散焦克尔介质中的空间光暗孤子成丝进行了研究. 理论上从非局域非线性理论模型出发, 数值模拟研究了非局域程度和吸收系数对暗孤子成丝的影响. 当入射背景光强一定时, 非局域程度越大成丝起始点越远、成丝数量越少; 而当入射背景光强与临界光强之比一定时, 非局域程度基本不影响成丝起始点以及成丝数量, 且非局域下的成丝数量与局域下一样. 此外, 当入射背景光强一定时, 吸收系数越大成丝数量越少. 实验上通过改变染料溶液的浓度以及背景光斑的椭圆率, 分别研究了样品浓度和背景光斑椭圆率对暗孤子成丝的影响. 当入射背景平均光强一定时, 样品浓度越小成丝数量越少, 背景光斑椭圆率越小成丝数量越少; 而当入射背景平均光强与临界光强之比一定时, 样品浓度基本不影响成丝数量. 在实验中还观察到了光学冲击波现象.     

参量共振单摆的理论与实验研究

为了将参量共振引入基础物理实验教学,搭建了参量驱动单摆实验系统,并从理论和实验上研究了平衡点附近的运动.理论上,利用微扰方法计算了轨道的一般形式,在此基础上确定了参量共振带的边界,并得到了轨道特征量与驱动参量(频率与幅度)的依赖关系.实验上,利用2个一维激光位移传感器组装成二维位移传感器,实现了单摆轨迹的实时测量.在参量共振带内,测量了不同驱动频率下的轨道发散指数和振子-驱动相位差;在参量共振带的中心,测量了发散指数与驱动幅度之间的关系;在参量共振带的外边缘,测量了轨道包络的拍频和调制深度与驱动频率的关系.所有测量结果都与一阶微扰计算符合良好.     

金属小颗粒的超导电性北大核心CSCD

采用两带Richardson模型,用随机矩阵理论方法研究了具有高斯能级分布的金属小颗粒的超导电性,计算了系统的熵、比热跃变和超导临界磁场.结果表明,带间相互作用有利于系统的超导电性,带间相互作用越强,超导临界温度越高,超导临界尺寸越小.大的基态自旋S不利于系统的超导电性,基态自旋S越大,超导临界温度越低,超导临界尺寸越大.对于S≠0的自旋基态,随着颗粒尺寸的减小只存在超导衰减现象,而对于S=0的自旋基态,则先出现超导增强现象,随后出现超导衰减现象.理论结果与实验符合.     

OH分子束产生及其相关特性研究

以Ar为载气,采用直流脉冲放电,产生了OH超声分子束,研究了实验参量对实验结果的影响,并建立了理论模型,较好地解释了实验现象.对OH(A2Σ-X2Π)(0,0)带发射光谱强度分布进行了测量与分析,获得实验条件下的振动温度与转动温度分别为4170 K与3075 K.     

金属小颗粒的超导电性

采用两带Richardson模型,用随机矩阵理论方法研究了具有高斯能级分布的金属小颗粒的超导电性,计算了系统的熵、比热跃变和超导临界磁场.结果表明,带间相互作用有利于系统的超导电性,带间相互作用越强,超导临界温度越高,超导临界尺寸越小.大的基态自旋S不利于系统的超导电性,基态自旋S越大,超导临界温度越低,超导临界尺寸越大.对于S≠0的自旋基态,随着颗粒尺寸的减小只存在超导衰减现象,而对于S=0的自旋基态,则先出现超导增强现象,随后出现超导衰减现象.理论结果与实验符合.     

C-15超导体V_2Zr_0.5Hf_0.3Ta_0.2的低温比热

建立了绝热脉冲法比热测量装置,测量了C-15超导材料V_2Zr_0.5Hf_0.5Ta_0.2在1.5—17K温区的比热.从比热数据导出了正常态电子比热系数、德拜温度、电-声子质量增强因子,以及热力学临界场等参量.进而讨论了材料特性的微观机制.     

饱和非线性下零色散附近的交叉相位调制非稳

从光纤中扩展的耦合非线性薛定谔方程组出发,在饱和非线性光纤零色散附近,研究了不同二、四阶色散参量下交叉相位调制不稳定性增益谱及其临界扰动频率、谱宽和谱峰随两光波入射功率的演化特点.研究表明,随色散参量不同,增益谱随两光波入射功率的增大可能出现三种演化形式：一是始终是两个分离的谱区;二是由开始时的两个合成一个,最后再分离成两个;三是始终是一个谱区.饱和非线性的存在则使每个谱区的谱宽、谱峰及远离零点的临界扰动频率,随两光波入射功率的增大可能呈现出先增大后减小的特点,使第二谱区靠近零点的临界扰动频率呈现先减小后增大的特点,从而可能出现两个不同的输入功率对应同一个增益峰值和谱宽的情形.色散参量对增益谱的谱峰影响小,对谱宽影响大.越靠近零色散区,每个谱区谱宽越大,越易连成一个谱区.