美国研制3.6万公里高的静止轨道光学侦察卫星

正日前,有媒体报道称,美国国防部正在研究地球静止轨道光学侦察卫星,该卫星运行在3.6×104km高的地球同步轨道,可对地球40%的面积进行持续侦察。由于地球静止轨道光学侦察卫星拥有超强的持续侦察能力,因此有"间谍卫星之王"的称号。目前,世界各国现役光学侦查卫星的运行轨道高度一般集     

离化态原子基态电子结构特征与轨道竞争规律

离化态原子广泛存在于等离子体物质中,其相关性质是天体物理、受控核聚变等前沿科学研究领域的重要基础.基于独立电子近似,本文系统研究了扩展周期表元素(2 Z 119)所有中性和离化态原子的基态电子结构.基于设计的原子轨道竞争图,系统总结了各周期元素轨道竞争的规律,并结合离化态原子的局域自洽势阐明了其轨道竞争(即轨道塌陷)的机制;在此基础上,说明了部分元素性质与轨道竞争的关系.利用本文研究得到的离化态原子基态电子结构,可建立更精密计算相关原子的能级结构、跃迁几率等物理量之基础,从而满足高功率自由电子激光实验分析、原子核质量精密测量等前沿研究的需求.     

利用Sagnac干涉仪实现光子轨道角动量分束器

光子轨道角动量量子态具有高维和光学涡旋特性, 在经典和量子领域展示出了巨大的应用潜力, 目前对其的研究已成为物理学的一个热点. 本实验研究了利用Sagnac干涉仪干涉的方法将具有不同轨道角动量的光束无破坏地分离到不同的路径, 即实现光子轨道角动量分束器. 实验中利用此分束器验证了对几种不同轨道角动量态(包含叠加态)的分离, 得到了与理论预期相符的实验结果. 这种对轨道角动量态的区分的方法相比已有的其他区分方法具有较好的稳定性, 而且可用于区分叠加态, 也可以达到单光子水平, 最重要的是实现了不同的轨道角动量本征态无破坏的与路径比特耦合. 这种新方法对高密度通信、量子纠缠、量子保密通信、量子计算与量子信息等方面有着重要的意义.     

SF_6分子最高占据轨道对称性的判断

量化计算是理论研究分子的重要手段,对于具有高对称群的分子,采用子群计算是常用的方法.分子的电子态或分子轨道等的对称性在子群的表示中会出现重迭,从而不能从子群的结果直接给出电子态或分子轨道对称性的归属.本文以如何判断SF6基态1 A_(1g)的电子组态中最高占据轨道的对称性为例来解决这个问题.针对某些文献中的SF6基态1 A1g的电子组态中,最高占据轨道对称性是T_(1g)却写成T_(2g)的问题,采用Molpro量化计算软件,对SF6基态的平衡结构,进行了HF/6-311G*计算,得到了能量三重简并的最高占据轨道的函数表达式,进而运用O_h群的对称操作作用在三个轨道函数上,得到各操作的矩阵表示,于是得到特征标,最后确定了最高占据轨道为T_(1g)对称性.     

共振Kuiper带天体轨道稳定性的数值模拟

对当前观测到的具有可靠轨道根数的共振Kuiper带天体的轨道未来演化进行数值模拟发现,它们的轨道在一亿年的时间演化中具有相对稳定性,即仍处于各自的共振区中,但稳定程度不同,且共振天体的轨道稳定性和其初始轨道半长径、偏心率和倾角有关.根据其轨道半长径、偏心率和倾角随时间的演化行为,这些共振天体可以分为具有"规则轨道"和"混沌轨道"两种类型.     

一维自旋-轨道模型中的畴状轨道液体态

研究了一个一维可解自旋-轨道模型.在大自旋极限下，自旋自由度可以近似用经典自旋来描 述.在没有外磁场情形，系统的基态是伊辛自旋反铁磁背景下的轨道液体态.其低能元激发是 类似于spinon的轨道量子.而在有外磁场情形，系统会出现磁通点阵相.同时，磁通将系统分 割成不连通的轨道液体. 关键词： 自旋轨道系统 畴状轨道液体     

计算地球轨道的偏心率

一、引言 关于用天文数据资料计算地球轨道偏心率的问题在1983年由Baierlein所著的动力学一书中有过近似计算.本文是根据地球绕太阳运行的近日点,直截了当地为计算偏心率推导出一个严格的超越函数方程,并由此方程进一步得出一个近似的三次方程,最后由三次方程的物理解给出一个相当好的地球轨道偏心率的近似值.二、计算 图1表示了地球绕太阳运行的椭圆轨道以及冬至(12月22日)、春分(3月21日)、夏至(6月22日)和秋分 (9月23日)的点 W、V、S和 A.从秋到春经过冬(179天)的间隔小于从春到秋经过夏(186天)的间隔.这意味着(通过开普勒第二定律)地…     

轨道角动量指向可控的紧聚焦时空波包(特邀)EI北大核心CSCD

利用Debye积分,研究了三个相互正交的轨道角动量(包括两个正交的横向轨道角动量以及一个纵向轨道角动量)光场在紧聚焦条件下的复杂耦合现象,并演示了焦场中相位奇点在三维时空间中的演化。此外,还研究了具有不同拓扑荷数的纵向轨道角动量对聚焦波包整体轨道角动量指向的影响。数值结果表明,聚焦波包的整体轨道角动量指向可由纵向轨道角动量的拓扑荷数进行调控,进而实现紧聚焦时空波包的轨道角动量指向可控。这种角动量指向可控的时空波包在光学微操作、微纳加工、自旋-轨道耦合以及量子通信等领域具有潜在的应用价值。     

几类有心力场轨道稳定性的判据

本文通过将比耐公式变分得到的“轨道相图”，分析有心力场轨道的稳定性，得到了如下几种情况轨道稳定性的统一判据：（１）一般有心力场中以力心为中心的圆形轨道；（２）平方反比力场中的各类轨道；（３）立方反比力场中的各类轨道；（４）平方反比和立方反比力场叠加的有心力场中的各类轨道，据此可以十分简捷地解决上述几种情况下的轨道稳定性问题。     

利用光束的轨道角动量实现高密度数据存储的机理研究

光束的轨道角动量本征态可以构建高维Hilbert空间，将之应用于数据存储中，可以实现比传统方法更高的数据存储密度.提出了一种用光束轨道角动量实现高密度数据存储的方法，对存储区域进行相位编码，通过探测透射光束轨道角动量谱(螺旋谱)的特征来区分由相位编码形成的不同数据态.四台阶结构相位编码可以实现57个不同的数据态，有望将数据密度提高为传统方法的近6倍. 关键词： 光束轨道角动量 光学存储 高密度存储     

不同轨道结构下电枢电流分布特性

解决轨道和电枢的烧蚀问题是六极轨道电磁发射器走向实际应用的关键环节,引起轨道和电枢烧蚀的原因之一就是轨道和电枢中电流分布不均匀。利用有限元仿真软件Ansoft Maxwell对三种不同轨道进行仿真,得到了电枢表面电流密度分布情况以及电枢受力。结果表明:矩形轨道对应电枢表面电流密度最大值在三种轨道中最小,凸出半圆形轨道枢轨接触面电流分布最均匀,在发射过程中可以有效减少轨道和电枢的烧蚀,凹陷半圆形轨道对应的电枢受力最大,可用于大质量物体的发射。     

单壁碳纳米管杂化轨道计算

根据轨道杂化理论以及碳纳米管的几何结构,计算了(n,0),(n,n)和(n,m)三种单壁碳纳米管的杂化轨道,给出了杂化轨道s轨道成分和p轨道成分的解析式.对于管径较小的纳米管,锯齿型(n<40),扶手椅型(n<20),手性型(n<30,m相似文献   

机器学习在储存环轨道校正中的应用研究

X射线同步辐射光源,是现代科学研究中最强大的工具之一。位于中国上海的上海光源,是一台能量为3.5 GeV的先进的第三代中能同步辐射光源。第三代同步辐射光源要提供高亮度、高稳定性的同步辐射来满足实验条件要求苛刻的前沿研究,因此对束流的轨道稳定性有很高的要求。为此,采用机器学习算法进行电子束轨道的控制和反馈。这种基于神经网络的轨道校正方法不依赖于具体的响应矩阵,建立非线性映射关系,并且还可以进行连续的在线再训练,对上海光源的轨道校正和提高束流轨道稳定性有重要意义。     

在轨卫星星等建模与计算

星等的大小代表了星体对于人眼的可观测程度。卫星星等的理论计算对于观测跟踪卫星光学系统设计等具有重要的指导意义。结合天文学、轨道动力学、辐射度学、光度学和计算数学理论,建立了计算人造卫星星等的物理数学模型。计算了卫星的可见光反射能量随轨道运行的瞬时特征,结合人眼的视觉特性,推导出了轨道卫星星等的计算方法,并进一步针对卫星表面为灰体的情况给出了一种计算卫星星等的方法及星下点卫星星等的周期性计算曲线,结果表明:星下点观测的卫星星等随卫星在轨道上位置的变化非常显著,对同一卫星,不同星下点观测到的星等差异仅在日照区就可达5个等级之多。     

金属表面Rashba自旋轨道耦合作用研究进展

自旋轨道耦合是电子自旋与轨道相互作用的桥梁, 它提供了利用外电场来调控电子的轨道运动、进而调控电子自旋状态的可能. 固体材料中有很多有趣的物理现象, 例如磁晶各向异性、自旋霍尔效应、拓扑绝缘体等, 都与自旋轨道耦合密切相关. 在表面/界面体系中, 由于结构反演不对称导致的自旋轨道耦合称为Rashba自旋轨道耦合, 它最早在半导体材料中获得研究, 并因其强度可由栅电压灵活调控而备受关注, 成为电控磁性的重要物理基础之一. 继半导体材料后, 金属表面成为具有Rashba自旋轨道耦合作用的又一主流体系. 本文以Au(111), Bi(111), Gd(0001)等为例综述了磁性与非磁性金属表面Rashba自旋轨道耦合的研究进展, 讨论了表面电势梯度、原子序数、表面态波函数的对称性, 以及表面态中轨道杂化等因素对金属表面Rashba自旋轨道耦合强度的影响. 在磁性金属表面, 同时存在Rashba自旋轨道耦合作用与磁交换作用, 通过Rashba自旋轨道耦合可能实现电场对磁性的调控. 最后, 阐述了外加电场和表面吸附等方法对金属表面Rashba自旋轨道耦合的调控. 基于密度泛函理论的第一性原理计算和角分辨光电子能谱测量是金属表面Rashba自旋轨道耦合的两大主要研究方法, 本文综述了这两方面的研究结果, 对金属表面Rashba自旋轨道耦合进行了深入全面的总结和分析.     

1-碘丙烷分子的电子动量谱学研究：自旋-轨道耦合效应与分子内轨道相互作用

利用不对称不共面电子动量谱仪,在2.5 keV碰撞能量下,采用高精度的SAC-CI方法计算了1-碘丙烷分子束缚能谱,同时采用Hartree-Fock、B3LYP/aug-cc-pVTZ(C,H)6-311G^**(I)方法计算其电子动量分布. 并对电离能峰进行了标示. 结合非相对论与相对论计算方法以及自然键轨道分析,对最外层两个轨道(碘的5p孤对)的自旋-轨道耦合效应与分子内轨道相互作用进行了比较. 两种相互作用对电子动量分布的不同影响是可观的. 实验结果与相对论计算的结果一致,表明1-碘丙烷分子内自旋-轨道耦合效应占主导.     

白藜芦醇顺反异构体及第一三重激发态结构的理论研究

在B3LYP/6-311++G(d,p)水平对白藜芦醇顺反异构体及第一三重激发态进行了结构优化、频率计算和自然键轨道(NBO)分析。在MP2/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311++G(d,p)水平比较了白藜芦醇顺反异构体的能量。反式白藜芦醇整个分子呈现平面结构,顺式白藜芦醇两苯环之间存在约30º扭角。第一三重激发态中两苯环几乎处于互相垂直的关系,C7-H5与C8-H6键也是几乎互相垂直的关系。顺式和反式白藜芦醇C7-C8的σ键成键情况分别为sp1.53-sp1.53和sp1.59-sp1.60,C7与C8各自提供p轨道形成π键,即形成C7=C8双键。三重态中,C7-C8的成键情况为sp1.92-sp1.89,没有p-p π键,C7、C8均还有一个2p轨道未参与杂化,NBO分析证实C7、C8的各自剩下的2p轨道均几乎独立形成了高能量的反键轨道,分别垂直于单羟基和双羟基苯环,C7-C8键长明显长于白藜芦醇顺反异构体。顺式白藜芦醇比反式白藜芦醇的自由能高约1.3-2.5kcal/mol,反式构型是热力学稳定构型。TD/DFT方法,B3LYP/6-311++G(d,p)水平计算得反式和顺式白藜芦醇最强紫外吸收峰分别在330nm和319nm。     

用“轨道相图”分析有心力场轨道及其稳定性

本利用由比耐公司得到的“轨道相图“分析有心力轨道的稳定性，证明平方反比有心力作用下的轨道，不论其轨道形式如何，都是稳定的。用“轨道相图“可以给轨道稳定性定义明确的几何解释，从而澄清了在此问题上的含混之处。     

白藜芦醇顺反异构体及第一三重激发态结构的理论研究

在B3LYP/6-311++G(d,p)水平对白藜芦醇顺反异构体及第一三重激发态进行了结构优化、频率计算和自然键轨道(Natural Bond Orbital,NBO)分析.在MP2/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311++G(d,p)水平比较了白藜芦醇顺反异构体的能量.反式白藜芦醇整个分子呈平面结构,顺式白藜芦醇两苯环之间存在约30o扭角.第一三重激发态中两苯环几乎处于互相垂直的关系,C7-H5与C8-H6键也是几乎互相垂直的关系.顺式和反式白藜芦醇C7-C8的σ键成键情况分别为sp1.53-sp1.53和sp1.59-sp1.60,C7与C8各自提供p轨道形成π键,即形成C7=C8双键.三重态中,C7-C8的成键情况为sp1.92-sp1.89,没有p-pπ键,C7、C8均还有一个2p轨道未参与杂化,NBO分析证实C7、C8的各自剩下的2p轨道均几乎独立形成了高能量的反键轨道,分别垂直于单羟基和双羟基苯环,C7-C8键长明显长于白藜芦醇顺反异构体.顺式白藜芦醇比反式白藜芦醇的自由能高约1.3-2.5 kcal/mol,反式构型是热力学稳定构型.含时密度泛函方法(Time-Dependent Density Functional Theory,TD-DFT)方法,B3LYP/6-311++G(d,p)水平计算得反式和顺式白藜芦醇最强紫外吸收峰分别在330 nm和319 nm.     

苯乙烯与苯酚反应的前线轨道理论分析

采用密度泛函理论的M062X方法和6-311G(d,p)基组,对苯乙烯与苯酚的反应进行了分子轨道理论计算。通过讨论反应过程中各分子的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO),预测了化学反应的方向和相应的反应产物。经过前线轨道理论分析,得出苯乙烯与苯酚反应的关键步骤是形成苯乙烯基碳正离子,反应中H+起到催化作用;反应产物主要有4-(1-苯基乙基)苯酚、2-(1-苯基乙基)苯酚、2,4-双-(1-苯基乙基)苯酚分子、2,4,6-三-(1-苯基乙基)苯酚(SP-3)、1,3-二苯基丁烯和4-(1,2-二苯丙基)苯酚。