问题解答

问:电离层对无线电波的反射和吸收作用是怎样的?为什么电离层白天能反射的无线电波的频率比夜间高?对电波的吸收作用白天也比夜间强? 答:电离层对无线电波(以下简称电波)的作用是折射作用。电离层的电子在电波的作用下,发生振动,产生新的电波。所以在电离层里,电波是合成波,它的方向和进入电离层以前不一致,也就是发生了折射。理论和实验     

星-地无线电掩星技术探测火星大气和电离层

历史上几乎所有的行星探测任务都开展了无线电掩星实验,以探测行星的大气、电离层、行星环以及磁场,并取得了很多重要的科学成果.掩星发生时刻前后,测量航天器发出的信号穿过行星电离层和大气层时被遮掩而引起的信号频率、相位、幅度或极化等物理特性的变化,通过某种反演技术,可以得到大气的折射率廓线,推出中性大气的密度、温度、压强廓线以及电离层的电子浓度廓线.文章嗣绕中国"萤火1号"火星探测器(YH-1)火星探测计划中将要开展的星-地无线电掩星实验,介绍了该技术用于探测火星大气和电离层的相关情况.     

量子霍耳效应发现十周年

 霍耳效应是1879年美国物理学家霍耳研究载流导体在磁场中导电的性质时发现的一种电磁效应.他在长方形导体薄片上通以电流,沿电流的垂直方向加磁场(如图1),发现在与电流和磁场两者垂直的两侧面产生了电位差.后来这个效应广泛应用于半导体研究.一百年过去了.1980年一种新的霍耳效应又被发现.这就是德国物理学家冯·克利青从金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)发现的量子霍耳效应.     

在磁场作用下水的特性的变化和它的变化机理

我们研究了在磁场作用下水的光学性质和电学性质等的变化,实验发现它们的这些特性和未受磁场作用的水有重大改变特别是在红外光谱和拉曼光谱中的变化更加明显,这种现象就称为水的磁化。我们从水的中红外光谱得知在3000~3800 cm-1的范围内有奇特的六个峰值存在,从水分子结构和红外光谱的特性出发了解到它们分别代表了自由水分子的OH键的对称与反对称的振动,众多水分子通过氢键连接而成的线性链和环形链的OH键的对称与反对称振动,于是从这个实验我们看到了在这个水中存在有众多水分子结合成的环形氢键链的存在。我们用水分子的极化特性,一阶相变的特性和实验进一步证实了这些环形链的客观存在,根据质子或氢离子在氢键系统中传递理论得知在磁场的罗仑兹力作用下处于水中环形氢键链中质子能够进行传导产生环形电流.这些环形电流象一个分子电流或是个小磁体,它们能彼此相互作用或与外加磁场相互作用,从而改变了水分子的分布和结构状态,导致了水的一些特性的变化,这就是水的磁化的分子机理,我们用这个机理解释了我们从实验中所发现的磁处理过的水的特性如饱和效应和记忆效应等,因此这是非常有趣的实验和现象.     

双线并绕螺线管引入霍尔效应测量螺线管磁场的实验改进

针对大学物理实验中霍尔效应测量螺线管磁场实验中同一螺线管所通入电流既作为已知电流求霍尔元件的灵敏度又作为未知电流求螺线管的磁场这一不足,提出一种设计方法,采用双线并绕螺线管使两个电流进行有效区分,同时还可以测量螺线管内的叠加磁场,可使学生深刻全面理解霍尔效应测量螺线管磁场的原理及螺线管磁场的性质,并可作为设计性实验项目培养学生的创新意识。     

霍尔效应

1879年,二十四岁的霍尔在研究载流导体在磁场中所受的力的性质时,发现了一种电磁效应,即如果在电流的垂直方向加以磁场,则在同电流和磁场都垂直的方向上将建立一个电场。这个效应后来被称为霍尔效应。从那时到现在,一百年过去了,霍尔效应以及利用这个     

磁场对电流作用的另一效果显著实验

磁场对电流有力的作用,通常是用两根细铜丝悬挂一根水平金属棒,接通电流后,通电水平金属棒在磁场作用下,发生水平偏转,现象明显.笔者根据体育跨栏运动,结合卡文迪什扭秤实验,联想到磁场对电流的作用,由于磁场对电流的作用力较小,结合力矩知识,增大磁场对电流作用力的力臂,从而提高作用力产生的效果,设计出另一种磁场对电流作用的演示实验,效果更加显著,且简单易行,现介绍给大家.     

液态氦帮助计算

最有趣的一个物理现象,被称为超导电性的,已为大家知道将近半世纪了。超导电性就是在一定的、十分低的温度下(大致从-260到-270°摄氏),许多金属和它们的合金突然对通过它们的电流不再有电阻。电流在这种导体里可以整年整月的周流不息,几乎完全不衰减。但是,这仅仅对于足够微弱的电流来说才是正确的;假如电流大于某个一定的数值,那么就像在(升)高温度时的情形一样,电阻突然恢复了。这种现象的正确情景还没有弄清楚,但有一点是已确实地知道了的:超导体排出微弱电流的磁场(即超导体中磁场此时为零——译者),但是不能抗拒数值超过了一定     

YBaCuO超导体T_c-H,J_c-H特性对加场过程的依赖性

本文就先外加磁场再将样品降温进入超导态和先冷却样品进入超导态再外加磁场这两种不同加场过程,分别测量了低场下的临界温度和临界电流.发现对于不同加场过程,T_c、J_c 值随 H 值的变化规律不同,并且磁通俘获情况也有显著差别.利用 YBaCuO 超导体的颗粒性质,对实验结果进行了讨论.     

调制磁场交流霍尔电压测量技术

霍尔效应测量伴随着多种副效应,直流换向法在变温测量中存在难以克服的技术缺点.采用调制磁场与交流样品电流测量技术,并选择后者频率为前者的整数倍.当数据采样历遍调制磁场完整周期时,实验结果等效于磁场和样品电流换向测量.利用数字锁相放大器对被测信号谐波分量离散傅里叶分析原理,实现调制磁场交流霍尔电压实时测量.实验说明调制磁场...     

非磁性发光材料的磁场效应:从有机半导体到卤化物钙钛矿

磁场效应(magnetic field effects, MFEs)指的是材料或器件的光电物理特性(包括光致发光、电致发光、注入电流、光电流等)在外加磁场下发生的变化.本文所述的是非磁性发光材料的MFEs,其首先在有机半导体光电器件中被发现.近十几年来, MFEs作为一种新兴的物理现象引起了广泛的研究;同时它也成为一种独特的实验手段,用以探讨有机半导体中电荷的输运、复合以及自旋极化等过程.近期的研究发现, MFEs不仅存在于有机半导体中,而且在拥有强自旋-轨道耦合作用的金属卤化物钙钛矿材料中被观测到,这既拓展了MFEs的研究方向,也为通过研究MFEs来探索金属卤化物钙钛矿器件的物理机制,进而为提升其器件性能提供了契机.本文重点关注有机半导体和卤化物钙钛矿在磁场下的电致发光和光致发光变化,即发光的磁场效应.回顾了到目前为止主流的理论模型和代表性实验现象,对比分析了磁场下有机半导体和卤化物钙钛矿的发光物理行为.以期为有机及钙钛矿磁场效应领域的研究提供一些思路,同时为有机及钙钛矿发光领域的发展贡献些许想法.     

连续波核磁共振实验的新型功率源设计

连续波核磁共振实验是近代物理实验中具有代表性的一个实验．本文提出一种新型磁铁控制功率源设计,该功率源能够产生有直流偏置的交变电流,直流偏置大小与交变电流的大小和波形都可调节,驱动绕在永磁体上的一组线圈,改变主磁场大小和扫场的扫场模式．     

《电磁学》自学辅导材料(三)

第四章研究稳恒磁场,主要讨论两个问题.第一是建立对稳恒磁场的描述,阐明它的规律和性质.第二是磁场对处于其中的载流导线和运动电荷施加作用力的问题.虽然稳恒磁场与静电场是不同性质的场,它们有不同规律,但它们都是矢量场,在不少问题上有一定的类似之处.因此在这部分的学习中,采用对比的方法,可以收到较好的效果. 一、稳恒磁场的性质及计算 稳恒电流产生的磁场称为稳恒磁场。载流导线间的相互作用、运动电荷与电流之间的相互作用都是通过磁场实现的.磁场与静电场一样,都与电荷相联系,但静电场是与静止电荷相联系,而稳恒磁场则是与连续匀速…     

研究长直电流周围磁场的实验

为了使中学生加深对磁场概念的理解,明确在长直线电流磁场中,电流强度I、磁感应强度B,场点离开导线的距离r这三个物理量之间的关系,培养学生的分析、推理能力,如有条件开设“研究长直线电流周围磁场”的学生选作实验还是有意义的。这个实验,装置简     

霍尔电压的简化测法

一、引言用霍尔元件测量磁场这一实验,现在教学中一般的测法是:对同一场点,利用磁场方向与元件工作电流方向的四种不同的组合,测取四个电压值,再由此四值算出霍尔电压,此法测量次数较多,计算量大。本文提出的简化测法是:只需测量磁场与电流的     

基于PASCO系统的螺线管电流磁效应的探究

为了对螺线管的电流磁效应进行定性及定量的探究,基于PASCO系统设计了一种测量实验。在直观地展示电流磁效应的同时,还可由实验测量结果得出物体所受磁场作用力与通入螺线管电流的关系。     

安培环路定理对于一段有限长稳恒电流的磁场成立吗？

安培环路定理只对稳恒产合电流的磁场成立，而对一段有限长电流的磁场不成立，但是，因为有限与无限都是一个相对的概念，它们之间并不存在一条不可逾越的鸿沟，在这一定条件下可以互相转化，所以在一定条件下，一段有限长电流的磁场也满足安培环路定理。     

多脉冲磁场下含热开关高温超导环的励磁研究

针对堆叠式高温超导磁体的持续电流模式运行,提出一种由多脉冲磁场和热开关组合的励磁方法。在77 K温度下对高温超导环进行了系统的励磁实验研究,并采用有限元方法建立模型对高温超导环中的电流及产生的磁场进行了仿真。励磁结束后高温超导环产生的磁场稳定,磁场大小与多脉冲磁场幅值呈正相关。结果表明,该励磁方法可行,有望应用于堆叠式高温超导磁体的持续电流模式运行。     

高功率微波在低电离层中传输特性分析

 高功率微波在大气中传输有一个衰减较大的高度,在这一高度,微波的强电场容易使大气电离形成等离子体,从而引起较大的非线性衰减,极端情况下会产生大气击穿。在低电离层(50~100 km),自然电离产生的电子浓度较高。主要研究高功率微波在低电离层的传输衰减特性。计算表明,在50 km高空,非线性吸收衰减最大,该高度也是最容易产生击穿的地方。在同样的电场强度下,脉宽越窄,衰减系数越小,衰减越小。在低电离层区间内,大气压强越小,吸收越小。     

设计一种霍尔元件的保护装置

大学物理实验中，“用霍尔效应法测量磁场”实验是工科各专业必做的实验之一，由于学生因接错线路而导致霍尔元件被烧毁．一个学期下来总得有六七台甚至更多．为改进这个实验装置，通过研究，如果在霍尔元件电流输入端和电压输出端各串联一个额定电流为32mA的保险丝就能达到这个目的．