凝聚态物质中的光散射

一、奇妙的现象 光的散射,是人们几乎随时都会碰到的现象。天空呈现蓝色,是由于大气中无数分子对阳光的散射所形成的。这种散射光的强度与波长的四次方成反比,波长愈短,散射光愈强。太阳光的浅蓝线和蓝线比其红线被散射得强,因此我们看到的便是蓝色的天空。这种现象叫瑞里散射。 1928年初,印度物理学家喇曼用汞灯照射苯溶液时,意外地发现了一个奇妙的现象。实验是这样安排的(图1),从汞灯发出的光经过狭缝后变成一束很细     

产生特异光散射的超构材料

<正>光的散射是一种普通的光学现象,与反射、折射和吸收现象类似。小分子在大气中更有效地散射太阳光谱中短波部分,因此使得天空在晴朗天气时显出蓝色。较大的蒸汽水滴可以散射整个可见光谱中的光线,因而使得云彩呈现白色。一般而言,散射光的强度和散射方     

天空偏振光时域分布稳定性的实验研究

太阳光在穿过大气层时与大气粒子发生散射作用,形成了稳定的偏振光分布模式,与太阳的位置、观测地点的位置以及不同的大气介质等因素有关。瑞利散射模型描述了偏振光在大气中的分布模式,被广泛的用于研究偏振光与太阳的信息传递关系。本文研究基于瑞利散射模型的天空偏振光时域分布稳定性,设计了一个由偏振图像采集系统和方位对准系统组成的实验平台,实现对天空偏振光分布的长时间测量,解算各时刻的太阳方位角和太阳高度角。以天文学年历计算值为基准,得到太阳方位角误差1.34°(1σ)和太阳高度角误差-2.28°(1σ)作为稳定性参数,结果表明天空偏振光时域分布具有较强的稳定性。本实验拓展学生对天空偏振光和大气散射的认识,激发学生兴趣和创新的精神。     

万有引力定律建立的历史

一、引言关于万有引力定律的发現,流行这样一种說法:牛頓是在看到苹果墜地現象的影响下发現万有引力定律的。这个說法是有其来源的。牛頓的姪婿斯朵克利博士(Dr.stukeley)在回忆中說道:“有一次,我在伦敦,到牛頓家吃中飯。飯后天气炎热,我們便移座到花园,在几棵苹果树蔭下用茶。在座的只有我們两人。此时,依     

天空为什么是蓝色的

 “蓝蓝的天空白云飘”,对这种美丽的景色。相信我们都有所感受。那么天空为什么是蓝色的?云为什么是白色的?对于这种奇妙的物理现象,并不是所有人都能给出一个正确的回答。事实上,我们所观赏的“蓝蓝的天空白云飘”这一美丽景象是天空中的大气分子、水滴、其他微粒和阳光共同作用的结果。一、空气和太阳光为了解释这种物理现象,首先简单了解一些空气和太阳光的知识。空气是在地球外面包裹着的一层“防弹衣”,保护着地球上生物不受紫外线的照射。空气并不是空的,是由很多很多的微粒组成。     

電子

电子的發現 電子是目前我們所知道的構成物質的基本成分之一。它有一定的質量、一定的電荷以及一系列其他的性質。它的運動規律,我們也知道得相当清楚。然而我們对於电子的一切認識並不是那一位物理学家在一朝一夕之間完成的。而是在很長的年代中,經过無數科学家繼续不断、一再深入地研究自然現象的結果。在科学研究的範圍內,人們对於自然現象的認识过程是一個逐步深入的过程。平時的研究工作僅為人們对於自然界的認識积累更多的事实和数據。到了具有重大意义的發現出現之     

基于MAX-DOAS观测大气Ring效应的气溶胶消光廓线反演

Ring效应指大气中O2和N2分子对太阳光的转动拉曼散射导致太阳夫朗禾费线变浅(被填充)的现象。气溶胶能够改变光子在大气中的光程和大气散射性质,进而影响散射次数和转动拉曼散射几率,所以可以通过观测Ring效应强度获取气溶胶信息。研究了一种利用地基多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)仪器观测反演气溶胶信息的新方法,基于MAX-DOAS仪器在晴朗天气下对大气Ring效应进行观测,结合Mc Artim大气辐射传输模型可以获取气溶胶消光廓线。将MAX-DOAS反演气溶胶光学厚度结果和太阳光度计观测结果进行了对比,一致性较好。研究结果表明,基于地基MAX-DOAS观测大气Ring效应反演气溶胶消光廓线是可行的。     

我們是怎樣創製氣體放電實驗裝置的

高中物理學中有一部分氣體導電的教材。氣體電離的知識是學習氣體導電的關鍵,也是學習各種射綫的基礎。講氣體電離時,首先要碰到兩個學生最容易懷疑的問題:1.在大氣壓力下和兩極間電勢差相當大時的放電現象,究竟是怎樣呢?2.在稀薄氣體中的放電現象又是怎樣的呢?這兩個問題,除了依靠教師透徹的講解而外,配合演示實驗是非常必要的。我們學校並沒有高壓實驗設備,也沒有各種程度的稀薄氣體放電管,但是我們為了教好課,為了幫助學生容易理解,我們經過多次的研究,利用現有設備創製了氣體放電實驗裝置。我們願意把它介紹出来供物理教師們參考,並希予     

光的衍射的应用

光波也正如其他类型的波动(例如声波)一样,在其自由传播过程中,当受到某种形式的障碍物的阻挡或限制,都将产生与自由传播方向相偏离的传播現象。这种現象通常借呈现出的一套明暗相间的花样而被我們发觉到。这种現象通常被称作“衍射”。     

演示用超声波发生器的制作经验介绍

近些年来,超声波在国民经济的許多方面得到了日益广泛的应用。因此当我們在高中物理致学中,讲授到声学部分“超声波”这一课題时,为了使学生易于接受和与現代的生产技术相結合,将超声波的某些現象及其应用作一演示,是很必要的。因此我們利用实驗室現有的一些器材,試制了一个供教学演示用的超声波发生器,     

低太阳高度角条件下的天空偏振模式模拟及大气折射影响研究

为模拟低太阳高度角条件下的天空偏振模式,自主开发了考虑大气球形几何及大气折射效应的辐射传输模式VSPART,并将其运用于漫射光偏振特性仿真.在模式中,基于射线追踪法实现了光线传播轨迹的追踪和入射光偏振态及透过率的计算,基于矩阵算法实现了辐射传输方程的求解.将VSPART模拟结果与基准值、SPDISORT模拟值进行了比较,验证了模型的准确性.在瑞利散射大气和含气溶胶大气条件下,模拟并分析了漫射光偏振度及偏振方向的分布特征,讨论了大气球形几何及折射效应对天空偏振度的影响.结果表明,低太阳高度角条件下,随着波长增加,瑞利散射大气对应的偏振度整体随之增强,中性点向大天顶角方向移动;气溶胶的存在并不改变天空偏振度分布特征,但对偏振方向影响显著,随着光学厚度的增加,天空偏振度值迅速降低;中性点的偏移可能与低阶散射过程紧密相关;大气球形几何和折射效应的主要影响区域为地平线区域、两中性点附近及天顶区域;瑞利散射大气条件下,随着波长增加,大气球形几何及折射效应的影响逐步减弱,特别在中性点附近及天顶区域,其影响逐步消失;随着气溶胶光学厚度的增加,其影响随之增强.     

天空光和太阳光的颜色问题

本文运用物理学、大气物理学和色度学的理论，对天空和太阳的颜色成因作了较深入的论述和证明。首先根据分子散射理论、米氏散射理论和色度学原理，利用计算机对晴朗天空和不同太阳天顶距时太阳的颜色进行了定量计算，得到了与实际观测相符的结果；其次对不同垂直高度天空的颜色也进行了计算，并从眼睛的视觉规律予以解释；最后对臭氧、雾和霾的影响以及天空光的亮度和色纯度的变化也作了简要介绍。     

关于上学期初二物理实驗考試的小結

物理学是一门以实驗为基础的科学,因此,在中学物理教学过程中,必須广泛地举行教师演示和学生实驗,就我們的体会,这一点对初学物理的少年來說是有更大的意义。过去,侭管我們認为已經相当的重视了,但是仍然发現这样一些現象:部分学生,特别是低年級的少年儿童,对实驗作業虽然感到较大的兴趣,但在实驗过程中却不能始終集中注意力,往往看     

偏振-米散射激光雷达的研制

研制的偏振-米散射激光雷达（PML）,可用于探测卷云和沙尘气溶胶的后向散射光退偏振比以及研究流层大气气溶胶的消光特性。采用窄带滤光片和光阑,将接收到的激光大气回波信号谱线（米散射和瑞利散射光谱）从天空太阳背景噪声中分离出来,以提高系统的白天探测能力。介绍了偏振-米散射激光雷达的结构、技术参数、测量方法和数据处理方法。对偏振-米散射激光雷达的性能参数进行了测定,并对测定结果进行了分析与讨论,给出了偏振-米散射激光雷达对合肥市地区(117.16°E, 31.90°N)上空大气气溶胶的消光特性和卷云的结构、退偏振比垂直廓线以及光学厚度的典型探测结果,对这些结果进行了分析和讨论。结果表明：研制的偏振-米散射激光雷达性能可靠,能对大气气溶胶和卷云的物理和光学特性进行有效的探测。     

固体中的光散射──喇曼光谱在固体物理中的应用

一、引 言一束光入射到物质中,在偏离原光程的方向上可以观察到微弱的无规散射光.这是物理学中古老观象之一.早在十六世纪,人们就认识到天空所以呈蓝色,是由于太阳光被大气中的气体分子和尘埃颗粒散射而造成的.散射光的强度与入射光的波长的四次方成反比,所以散射光中蓝光最强,天空遂呈现蔚蓝色.物理学家们经过随后三个世纪的探索,基本上解释了有关的散射现象,如散射强度对频率的依赖性、临界乳光等.1922年布里渊(Brillouin)预言,一束单色光入射到物质中,散射光的频谱中除了含有原先入射光的频率外,还可能由于多普勒效应,在其两侧出现新的…     

光的分子散射及其應用

光的分子散射問题自上世紀末年由瑞利的研究工作提出以後,經過50年順利的發展,在解决分子物理学的基本問題方面带來了丰富的果實。回顧過去,我們僅指出,在瑞利得到的基本結果——其中最重要的是天空藍色的解釋——之后。1907年曼德爾斯坦指出只有在介質的光學均勻性被破壞之後介質才能散射光。若依瑞利的看法,分子運動定將破壇受光照射分子所發射的次波的相干性。但是,如果介質各部分等體積中含等數目的同樣分子的話,分子運動本身並不足以解釋光由介質散射的現象。因此曼德爾斯坦指出瑞利對散射所持見解是錯誤的,而且蒲朗克的色散理論也是不正確的。曼德爾斯坦所作判斷的根據很快地     

喇曼和喇曼效应

 1921年夏,航行在地中海的“纳昆达”号客轮的甲板上摆放着一套简易的科学仪器,旁边站立着一位年轻的学者,他迎着地中海的微风,凝视着深蓝色的海洋。是大自然美丽的景色使他心驰神往了吗?不,此刻,他正聚精会神地思考着这样一个问题:海水的颜色究竟是由于对天空蓝色的反射还是反映了它本身的一种性质呢?     

斜程能见度计算中的天空背景辐射亮度仿真与分析

从斜程能见度探测原理出发,利用SBDART(Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer)模式求解辐射传输方程,对天空背景辐射进行了详细的理论仿真与分析。利用SBDART模式自带的气溶胶模型,仿真得到了不同类型气溶胶模型在晴天条件下的天空背景辐射结果,探讨了太阳直接辐射和大气散射辐射以及不同高度上大气散射辐射的分布趋势,分析了气溶胶单次散射反照率和不对称因子对结果的影响。提出了激光雷达结合SBDART模式的实际天空背景辐射的计算方法,以实测扫描激光雷达的气溶胶探测数据作为SBDART模式的输入参数,计算获得了实际大气中太阳直接辐射以及不同高度处天空背景辐射的分布结果。为了验证结果的正确性,利用太阳光度计同步测量的太阳直接辐射,进行了对比验证,两者具有较好的一致性,相关系数达到0.99。以黑体为目标,初步探讨了天空背景辐射对斜程能见度的影响,结合激光雷达和SBDART模式所得到的实际天空背景辐射可为斜程能见度精确反演提供保证。     

高中物理学中的綜合性习題在教学中的作用

在教学中我們发現学生不能灵活和綜合的运用在课堂上所学过的物理定律、原理和法則来計算习題和解决在实际生活中所遇到的一些应該能够解决的問題。无疑这是我們教学中的一个值得注意和必须克服的缺点。在自然界和生产技术中所发生的一切物理过程都是错综复杂的,决不是孤立出現的某一現象。因此必须要求学生能够綜合运用物理知識来分析问题。     

物理课的教学改革

一、初步掌握了三结合的教学原则过去由于我們的政治学习差,对教育方针政策的精神实质集会不够,所以在教学上只着重于單純的知识传授,不从培养全面发展的人的观点出发,严重的造成了三脱离的现象。錯誤地认为物理是自然科学的一种,所研究的是自然現象,本身都是些实际问题和生产知識,所謂結合实际,結合生产,就不必另加考虑了。至于政治則属于社会科学,咋去結合呢。自从听了省委張柏园部长的报告,明确了我們的教育方