利用废旧材料制作卡文迪什扭秤模型

本装置利用身边废旧的材料还原了卡文迪什扭秤制作过程中的原型, 利用的是英国皇家学会的米歇尔 神父制作的扭秤原理 — — — 即利用作用力比较大的磁相互作用代替弱小的万有引力作用. 虽然磁相互作用与万有引 力规律并不相同, 但都满足平方反比规律, 故用来给学生形象地展示扭秤巧妙利用两次放大思想的应用, 体会物理 学的方法, 激发学生的学习兴趣, 帮助学生理解都非常有用     

结合线性变换和非线性变换的放大算法研究

非线性放大能在保持图像上下文关联的情况下对目标进行放大.利用球面几何模型得到了一种非线性的映射关系,并通过分析得到了该映射关系在图像变换中可以得到非线性放大的效果.为了进行有效的观察,避免感兴趣区域的中心出现变形,采用结合线性和非线性变换的方法对图像进行放大.实际应用的结果表明,该算法不仅可以放大感兴趣区域,而且能有效的保持上下文的关联关系,是一种有效的图像放大算法.     

利用精密扭秤测量铜与磁场的相互作用

利用精密扭秤测量了抗磁性物质铜与外磁场的相互作用，其基本思想是充分利用精密扭秤对弱力的高灵敏度，从而可极大地降低传统方法中对外磁场强度的要求．初步的实验结果证实了这一方法的可行性．     

利用精密扭秤测量弱电场

本实验根据扭秤所受扭力与扭角成正比的原理,通过比较法,先后测量扭秤在待测电场中的扭角与标 准电场中的扭角,以比例关系得到待测电场的强度,实现弱电场的测量.实验本质为使用光杠杆放大带电小球在电 场中的受力.另外,利用聚四氟乙烯的高绝缘性质作为测量电场的带电体,实现电量的较长时间保存.     

集成扭秤放大法测量薄膜的表面张力系数

根据能量守恒定律将薄膜表面张力系数的测量转化为几何量的测量.利用扭秤装置和光路放大测量微小长度,实现了对薄膜表面张力系数的间接测量.     

基于扭秤法的弱静电场测量

利用弱电场对电荷产生的弱静电力,使扭秤装置产生微小角度的偏转,再利用光学平面镜放大,将微小角度偏转变成水平位移,通过比较法实现了对小于1 V/mm的弱静电场的测量,现象直观,结果可靠.     

基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量方法

基于扭秤测量冲量原理,结合激光干涉法差动测量角度的方法,提出一种基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量的方法。介绍系统的基本组成和测量过程,给出扭秤结构设计参数,并对系统参数进行了标定,结合设计参数与标定结果,对系统的分辨率、量程和精度进行了校核,在典型的测量环境下,对激光烧蚀靶材所形成的Ns量级微小冲量进行了测量,给出了典型的测量结果并进行分析。结果表明:所提出的基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量方法,系统分辨率可达10-7Ns量级,测量范围跨5个数量级,最大可以测量10-2Ns量级冲量,测量精度优于95%。     

用于教学的万有引力常数测定仪——HG引力仪的研制

测Ｇ的方法主要有两种：一是扭摆法；二是扭秤法即Ｃａｖｅｎｄｉｓｈ方法．作为教学目的，测量Ｇ值主要用扭秤方法．ＨＧ引力仪可用扭秤方法，但主要采取扭摆方法来测定Ｇ值，前者的精度在１０％以内，后者的精度更高，达到了５％．另外，该仪器能做检测万有引力定律实验．     

用于教学的万有引力常数测定仪—HG引力仪的研制

测Ｇ的方法主要有两种；一是扭摆法：二是扭秤法即Ｃａｖｅｎｄｉｓｈ方法。作为教学目的，测量Ｇ值主要用扭秤方法，ＨＧ引力仪可用扭秤方法，但主要采取扭摆方法来测定Ｇ值，前者的精度在１０％以内，后者的精度更高，达到了５％，另外，该仪器能做检测万有引力定律实验。     

用拉脱法测定液体表面张力系数实验中被忽视的一种错误

拉脱法测定液体表面张力系数是一种常用的、直观的实验方法,但往往由于读数方法不当会造成较大偏差.现就我们用扭秤做这个实验的经验和理论计算谈谈我们的意见.     

惯性质量与引力质量相等的实验验证

设计了一套实验装置,以此研究了物质惯性质量与引力质量的等价性.与以往伽利略自由落体实验和牛顿单摆实验等动态验证法相比,本实验以静态的方式进行,大大减少了机械摩擦和空气阻力,又通过扭秤的光学系统将微弱作用力放大,因而实验的精度可高达,精确地验证了物质惯性质量与引力质量的等价性,填补了国内相关方面研究的空白.     

基于谐振的光压测量

在扭秤的基础上,提出结合机械共振、光杠杆和电磁阻尼的光压测量方法.在大气环境中,测量激光对镜片作用的平行分力,忽略垂直镜片的分力,从而将光压与辐射效应错开,无需真空处理.采用调制光驱动扭秤,使其发生共振,并通过测量扭秤的振动幅度,得到光压的大小.实验结果表明:采用该方法测得激光器在45°入射、功率为70 mW时,产生光压为4.2×10~(-5) Pa.对共振曲线进行频谱分析及光压测量值评估,证实实验结果可靠.     

利用精密扭秤测量微小电量

充分利用精密扭秤对弱力的高灵敏度,结合机械共振放大力的效应原理、电磁阻尼原理和光杠杆原理进行改装,可测得带电体所受的弱电场力,进而求得微小电量。初步实验结果证实该方法的可行性。     

液体表面张力系数测试仪的研制

介绍一种测定液体表面张力的自制简易装置,可以测量不同物质、不同浓度液体的表面张力系数。仪器制作取材方便,安装调试简单,尤其是改进了常规液膜"拉脱"方法(焦利秤、扭秤和螺旋升降台),使得自组表面张力系数测试仪精度高,稳定性好。     

全光纤Mach-Zehnder干涉仪相位补偿的研究

阐述了一种由2×2耦合器和3×3耦合器构成的光纤Mach-Zehnder干涉仪(MZI),推导了干涉仪三个输出端光功率的表达式.由于光纤本身的特性,光纤构成的MZI容易受到外界环境的影响,针对这一问题,采用了一种平衡检测相位补偿方法.该方法是通过两个PIN分别对3×3耦合器两路光信号进行接收,并对两路光信号进行差动放大.实验表明该方法可以很好地消除外界环境对MZI干涉效果的影响.     

自制测定液体表面张力系数实验装置

介绍了一种测定液体表面张力的自制简易装置,采用独到的"拉伸"液膜方法,克服以往常用拉脱法(焦利秤、扭秤和螺旋升降台),在液面拉伸测量过程中不可避免的不匀和微弱抖动引起的误差.容易得到准确的实验数据,且实验重复性好.     

利用圆锥辐射优化飞秒荧光光谱的光学参量放大

基于非共线光学参量放大的飞秒时间分辨荧光光谱技术是一种新的超快光谱研究方法.文章研究了荧光放大的参量过程.超连续的种子光其瞬时光强可以被线性放大.由于系统高达107的放大能力,泵浦脉冲能量的微小不稳定性在最终放大输出信号中将产生很大起伏.提出了一种利用圆锥辐射作为参考消除此干扰的方法.研究表明,探测的荧光动力学曲线有显著改善.     

二阶总广义变分图像放大

为了在图像放大中获得更好的视觉效果,提出了一种基于总广义变分性质的变分放大模型.该模型将原始低分辨图像作为被估计的高分辨放大图像到所在空间的某个子空间的投影,利用二阶总广义变分正则化迭代处理得到被估计放大图像.通过分析新模型的性质,给出了一种有效的原始对偶放大算法.实验结果表明:该方法能去除总变分放大方法产生的图像阶梯块效应,恢复更多的细节边缘及纹理信息,从而重构出高质量的图像;相比于总变分图像放大方法和小波图像放大方法,该方法具有更高的峰值信噪比和更小的均方误差.     

基于概率迭代的NDP反演方法

针对中子深度分析(NDP)技术,基于概率迭代思想,推导一种迭代反演方法,对其和线性正则化方法在NDP反演问题中的应用进行比较.未引入计数随机误差时,两者都能得到较好的反演结果,迭代法的结果是非负的,线性正则化方法在源强度发生阶跃处得到的结果更好.在考虑随机误差存在的情况下,迭代法的效果更佳.同时,研究了迭代矩阵对结果的影响,矩阵元的指数放大可以实现迭代过程的加速.     

测量液体表面张力系数两种方法的比较

拉脱法和拉平平板法都是通过扭秤(或焦利氏秤)进行测量液体表面张力系数的。过去我们也用拉脱法,发现问题较多,误差大。近年来改为拉平平板法,克服了拉脱法存在的问题,减少了误差,取得了较好的效果。下面对两种方法进行分析和比较。拉脱法是先将洁净的门形金属丝框悬挂在扭秤上,将丝框浸入液体后,转动角游标缓慢上提,丝框上挂有一层液膜,液膜上提过程,由图1表示。图1(a)中φ角表示液体表面张力方向与竖直方向的夹角,向上拉力小于表面张力。当拉力继续增加到某一确定值时,可使φ=0,液体表面张力方向垂直向下,这时丝框静止,作用在其上的合力为零,即向上的拉力F与向下的液体表面张力