现代物理教学和多媒体技术

物理教学中,怎样把物理概念、规律传授给学生,并通过生动、活泼的课内外教学使学生领略物理世界的奇景异致,激起学习物理学的兴趣,是物理教师反复思考的问题．以往的教学手段主要是老师通过演示实验、模型,配合简单的作图进行讲授．近年来随着计算机技术的飞速发展,教师利用多媒体信息显示的多样性、过程的交互性、信息的存储性、网络化、智能化等进行教学,取得更佳的教学效果．     

多重表征——建构主义物理教学的新思路

编者按:本文引用了心理学界长期使用的"结构良好领域的知识和结构不良领域的知识"的知识分类观点,实际上就科学知识而言,心理学的那种分类和解释并不很恰当,可以"通过复制与同化而获取"的知识,不能说是结构良好的,只能说是简单的确定的,"概念比较复杂,理解一个概念要涉及灵活性和变化性"的知识是多元的,开放的知识,不应该冠以"不良结构"的帽子,这一点也许正是心理学与自然科学,中、西方文化存在的差异的反映;但是我们认为对上述概念作科学的理解后,本文关于物理教学所讨论的问题仍然是有价值的.     

由58Fe 和209Bi 熔合后的相关衰变过程得到的109号元素的证据

本文报导了合成109号元素的实验。用能量为4.95,5.05和5.15MeV/u 的~(58)Fe 束轰击~(209)Bi 靶,研究了全熔合产物衰变模式的特性。总辐照剂量为7×10~(17)粒子。所用的实验方法是:用静电场速度过滤器在飞行过程中分离向前方向成峰的反应产物,经过飞行时间装置后注入到位置灵敏固态探测器中,测量其动能,估算出质量、入射的时间和位置。以所有的出射粒子的能量和时间来记录很有限的反应产物发生级联α粒子和(或)自发裂变的继发衰变。在5.15 MeV/u 时的一个特别的衰变过程是:在5ms 和22ms 先分别发射两个α粒子,最后,在13s 后发生自发裂变。第一个α粒子的动能为11.10±0.04MeV。对各种可能的解释进行了详细的分析,例如纯属偶然的信号相关,转移反应产物的衰变和从能量上看允许的余核蒸发等。最后表明质量数为266的109号元素的同位素、即全熔合后的单中子蒸发道、从统计的观点看是最好的指定。本文同时也讨论了合成新元素的前景。     

9-cell TESLA超导加速腔研制中Dumb-Bells的测量与调整

为了保证9-cell超导加速腔在场的平滑度、TM010的频率以及加速器的总长度达到TESLA国际标准,必须确保每个Dumb-Bell在以上各方面达到标准要求.由于冲压、机加工以及电子束焊接等过程会引起形变,因此,必须在完成iris和加强筋的电子束焊接之后对Dumb-Bells进行微波和机械测量,并根据测量的结果对其腔形和长度等作必要的调整.北京大学已经建立了一套完整的测量和调整Dumb-Bells的装置,本文深入研究了Dumb-Bells的测量与调整的方法.     

家用空调风冷冷凝器的数值分析

对单排管的家用空调风冷冷凝器进行了CFD的数值模拟,并搭建了冷凝器的实验系统对3D模型的CFD模拟进行验证.比较结果表明;两者存在一个小偏差(<9%),但是两者的趋势完全一致.CFD计算可以得到一些实验无法得到的内部流动信息,有助于我们更好地理解冷凝器的机理.本文在实验的范围以外进行了"数值实验",冷凝器的其它结构不变,翅片的间距存在一个最优值,同样管间距也存在一个最优值,为设计新的冷凝器提供了合理、可靠的方向.     

光存储技术的原理、应用和发展方向

造纸术的发明使人们可以方便的记录信息,同时也使我国数千年的历史和众多优秀的传统文化得到了较为完整的保存.随着社会的不断进步、科技的高速发展,尤其是计算机和网络技术日新月异的发展,各种信息以不可阻挡的力量涌入人们的生活,人们几乎每天都要处理和存储大量的信息,用纸张来记录信息已远不能满足人们的需求,这就需要一种更为有效的信息存储技术来存储信息,而光存储技术是信存储技术中最有效的方法.本文对光存储技术的原理、应用和发展前景做一简要介绍.     

PAMELA合作组的测量数据挑战宇宙射线理论

欧洲PAMELA合作组的科学家声称,PAMELA合作组所获得的测量数据对宇宙射线在宇宙中如何加速的理论提出了挑战.根据他们的说法,通过宇宙的质子和氦核的能谱不仅彼此不同,而且不符合宇宙射线理论中用于描述这些粒子的能谱(通量与能量之间的关系)的简单幂律.这种不一致可能意味着物理学家不得不寻找对宇宙射线加速的新的解释.     

降低了对称程度的狭义相对论

作为爱因斯坦狭义相对论基础的两个假设是:相对性原理和光速不变原理.相对性原理说的是不论对于一个固定不动的观测者,还是对于一个匀速运动的观测者,各种物理现象的规律应该是相同的 光速不变原理认为不论光源如何运动,光速总是恒定的.欲使这两个假设成立,时-空必须具有一定的对称性.将以上这些合并考虑便形成了与旋转及速度之变化有关的所谓Lorentz对称群(以下简称"L对称"):如果在你进行一项物理实验时,实验室上下倒置了或开始以不同的速度移动,但由于L对称,自然界的基本规律是不会改变的.     

高能粒子辐照二氧化硅玻璃E''色心形成机理研究

考虑高能粒子辐照二氧化硅玻璃形成E'色心的情况.建立了E'色心形成的动力学模型,得到了E'色心浓度与辐照剂量的关系式.结果表明,在高能粒子辐照情况下,E'色心的形成包括两个过程,即色心的创造过程和色心的激活过程.色心的创造过程主要由二氧化硅网格中疲劳键的断裂形成或网格中氧移位形成,E'色心浓度随剂量的变化呈线性增长.色心的激活过程主要由二氧化硅玻璃中固有点缺陷形成,E'色心浓度随剂量的变化呈饱和趋势.理论结果和实验结果符合很好,说明建立的模型是有效的.     

欢迎作者将被他刊拒绝的佳作再投本刊

在物理学的科技成就中,激光可算是仅次于核能的1项重大发明创造。第1台激光器是1960年由美国物理学家梅曼(见本刊《邮票上的科学家——佼佼者之路》一书中之M4)发明的。然而《物理评论快报》却拒绝刊登梅曼的论文,理由是:这是微波激射物理方面的文章,对快速出版物不再有价值。这真是令人啼笑皆非!     

激光拉曼分光计中超低杂散光的测试

本文提出了一种测试激光拉曼分光计中超低杂散光的新方法.实验结果表明,本方法的杂散光测量限可达10~(-14)量级.     

光抽运小型铯束频标中光频移的测量与分析

在弥漫激光场抽运斜入射光检测小型铯原子束频标实验系统上 ,对弥漫激光场产生的散射光所引起的光频移 (主要是交流斯塔克移动 )以及光抽运区产生的荧光引起的光频移对铯束频标准确度的影响作了仔细的实验测量 ,并与理论计算结果作了比较分析。测量结果表明在正常工作条件下 ,散射光引起的光频移小于 - 2× 10 -13 ,荧光引起的光频移值在 0 8× 10 -13 左右 ,这样的光频移对小型光抽运铯束频标来说是可以接受的。     

527nm激光辐照盘靶背向散射能量测量

在星光Ⅱ激光装置上,测量了脉宽1ns、能量40-110J的527nm激光在不同条件下辐照Au盘靶、Al盘靶的背向散射能量。结果表明:激光辐照Au盘靶时．在聚焦条件下背向散射能量约占打靶激光能量的7．8％;在束匀滑条件下背向散射能量份额下降到6.2％左右,证明了束匀滑可有效抑制背向散射。对比Au盘靶、Al盘靶背反能量与打靶激光能量关系曲线,可以看出背向散射能量与打靶激光能量基本上成线性关系。 Au and Al disk target were irradiated with -1 ns, 40-110 J, 527 nm laser at Xingguang-Ⅱ facility. The backscattered lights by laser-produced plasma were studied experimentally. The results are in troduced in this paper. Backscattered light energy is 7.8% of laser energy when laser is focused on Au disk target; when laser beam is smoothed, it is 6.2%. The comparison shows that laser smoothing can restrain backscattered light efficiency. The experimental results :also show that there is a linear relation between backscattered light energy and the laser energy.     

利用等厚干涉测量He──Ne激光的波长

本文利用等厚干涉，通过已知波长的单色光与He──Ne激光的对比，测出He──Ne激光的波长。     

非共线和频过程中的表面散射杂散光分析

以三次谐波自相关测量原理为出发点,研究了其和频过程中BBO晶体的表面散射杂散光。详细推导了由晶体表面散射引入的杂散光的具体表达式,定量分析了其对和频过程中输出信号的对比度的影响。分析表明,杂散光强度与晶体表面粗糙度有一定的关系。晶体表面粗糙度为激光波长的1%时,引入的杂散光噪声约为10-8。表面越光滑,引入的噪声越小。     

激光轮廓测量中的光强自动控制研究

脉宽调制技术目前已广泛应用于高频电磁加热系统、开关电源等领域1，本文首次将脉宽调制技术用于激光扫描测量系统，解决了激光扫描测量中国不同材料对激光的散射光强不同、不同曲面对激光光强反射各异以及物体表面镜面反射等问题给测量精度带来的严重影响2，利用激光扫描系统中的摄象机直接作为光强反馈系统，实现了测量过程中的光强自动控制，有效地降低了光强饱和等问题给测量带来的误差．     

单CCD彩色相机激光干扰模型及外场干扰实验

开展了多波段激光(750~970 nm)对彩色CCD成像系统的外场干扰实验,测得了不同辐照条件下对外场1.3 km处彩色CCD成像系统的干扰效果;建立了彩色CCD相机的激光干扰模型,对实验结果进行了理论验证与分析。理论与实验结果表明:强激光对彩色CCD成像系统的干扰效果明显,CCD靶面出现了明显的光饱和和串扰现象,光饱和区域的形成是由激光束进入光学系统后发生衍射效应造成的;到靶激光功率密度越强,CCD靶面光饱和面积越大,激光干扰效果越好;单波段750 nm激光作用下,到靶功率密度为4.2 kW/cm²,CCD靶面的光饱和面积为0.88 mm×0.97 mm;多波段激光(750~970 nm)作用下,到靶功率密度为20.7 kW/cm²,CCD靶面发生全靶面饱和现象;仿真结果与实验结果基本一致,证明了理论模型的正确性。对远场干扰能力计算结果表明:随着干扰距离的增加,到靶功率密度减小,激光干扰效果变差。     

读出光光源对液晶光阀实验的影响

液晶光阀实验中一般是用带布氏窗的He-Ne激光器作为读出光光源,本文分析了普通He-Ne激光、半导体激光、卤素灯等常见光源在液晶光阀实验中应用的可能性和各自特点并进行了实验验证.     

激光反射式光幕探测技术研究

针对现有天幕靶探测灵敏度低、易受天空亮度影响、夜间不能工作等问题,提出了一种基于激光反射的主动式光幕探测方案,该方案采用一字线结构光半导体激光器作为主动光源,采用光学镜头、狭缝光阑、滤光片和光电倍增管组成光路探测系统。当飞行弹丸穿越一字线结构光半导体激光器和光路探测系统共同组成的探测光幕时,弹体表面反射回的部分光线被光路探测系统接收,经光电探测器件光电转换,并经后续信号处理电路对光电探测器件产生的电信号进行处理,输出与飞行弹丸穿越探测光幕面时刻相对应的模拟信号和脉冲信号。对系统光能量进行分析和计算,并通过实弹试验测试,结果表明:系统能够在夜间正常使用,灵敏度达到200倍以上弹径。     

激光束截面光强分布参数及其稳定性的测量

报道了使用光束诊断仪对市售He-Ne激光管输出激光束的截面光强分布的测量结果及几种激光束截面光强分布参数的稳定性,并对测量结果作了定性说明。