粗糙和光滑椭球胶体的受限扩散

复杂受限环境中的扩散研究在凝聚态物理领域中备受关注.胶体体系的出现,为定量研究微观粒子的受限扩散提供了卓越的实验模型系统.当胶体粒子的形状由球形变为椭球形时,体系展现出各向异性的扩散动力学特性.近年来,研究者们发现粗糙表面能够诱发球形胶体体系异常的旋转动力学.然而,由于实验体系的局限性,粗糙表面对椭球形胶体粒子的受限扩散的影响依然知之甚少.本文建立了胶体受限扩散的模型体系,由粗糙圆球胶体构成受限环境,研究了粗糙和光滑椭球在其中的受限扩散.当圆球的堆积分数较低时,粗糙表面未发挥作用,因此光滑和粗糙椭球的平动和转动扩散相近.随着圆球堆积分数的增高,粗糙表面之间发生互锁,导致粗糙椭球的平动扩散明显慢于光滑椭球;随着堆积分数的进一步增高,由于粗糙表面产生的空间位阻效应,粗糙椭球的转动扩散也显著慢于光滑椭球.该工作表明粗糙表面会改变椭球的受限扩散,为揭示复杂环境中具有粗糙表面物质的扩散规律提供了实验依据.     

椭球壳及椭球体转动惯量的简易推导

本文利用微积分方法,给出计算球壳、球体转动惯量的一种简易办法,又利用正交轴定理,给出椭球壳、椭球体的转动惯量.     

含有密集随机分布内核的椭球粒子光散射特性研究

给出了一种结合射线追踪和蒙特卡罗方法计算含核粒子光散射的方法,内核粒子可以为稀疏分布也可为浓密分布.粒子外边界的反射和折射由射线追踪方法计算,而粒子内部的多次散射过程由蒙特卡罗方法模拟;当内核粒子为浓密随机分布时,其单次散射特性由基于静态结构因子（static structure factor）的浓密介质光散射理论计算.最后讨论了含核椭球粒子模型的单次散射特性.关键词：射线追踪技术蒙特卡洛方法光散射椭球粒子     

取向比对椭球气溶胶粒子散射特性的影响

利用T矩阵和离散坐标法研究了取向比对椭球粒子散射特性的影响, 计算了小尺度范围内椭球粒子的散射特征参量, 包括消光效率因子、不对称因子、单次散射反照率、散射相矩阵及双向反射函数(BRDF). 结果表明, 椭球粒子的散射特性与取向比密切相关, 粒子取向比会影响散射参量的振荡频率和振幅, 与球形粒子散射参量的相对差异也呈周期振荡趋势. 研究还发现, 某些特殊粒子尺寸的散射参量与粒子取向比基本无关. 在多次散射条件下, 分析不同取向比粒子群的BRDF随反射角和光学厚度的变化特性. 结果显示: 不同取向比粒子群的BRDF随反射角的变化趋势基本一致, 球形粒子群比非球形粒子群的BRDF曲线波动振幅更大; 球形-非球形粒子的BRDF相对差异随光学厚度和取向比的增大而减小, 随入射角的增大而增大.     

随机取向双层椭球粒子偏振散射特性研究

基于T矩阵方法,给出了随机取向、轴对称、含核椭球粒子的散射计算方法.散射体的核和外壳均可为非球形粒子,整个粒子具有轴对称性.以含核椭球粒子为模型,计算了含有吸收性内核(黑炭,black carbon)的水凝物气溶胶的散射特性,分析了核的大小、形状对消光系数、散射系数、吸收系数、不对称因子、单次散射反照率以及Muller矩阵等的影响.关键词：光散射T矩阵Muller矩阵椭球粒子     

随机取向群聚椭球粒子光散射特性研究

利用离散偶极子近似方法,考虑单元粒子之间的电磁相互作用,数值计算了随机取向的不同尺度参数、不同纵横比的群聚椭球粒子的缪勒矩阵元素,给出了各个缪勒矩阵元素的角分布曲线,探讨了随机取向的群聚椭球粒子的尺度参数、纵横比、基本粒子相对位置对其缪勒矩阵元素的影响。并将随机取向群聚椭球粒子的光散射特性与单个等效球形粒子的数值结果进行了比较。结果表明,随机取向群聚椭球粒子的光散射特性与等效球形粒子的光散射特性存在很大差别,基本粒子的形状越偏离球形,这种差别就越大; 随机取向群聚椭球粒子中椭球粒子的纵横比和相对位置对整个群聚粒子的缪勒矩阵元素存在不同程度的影响,并且此影响随着粒子尺度参数的增大而变得更加显著。     

随机取向纳米石墨椭球粒子的红外消光特性

利用离散偶极子近似(DDA)方法研究了椭球形的纳米石墨粒子的红外消光特性。计算了不同形状的椭球粒子红外消光截面随波长变化规律,并与等效球形粒子的消光性能进行了比较,分析了不同入射波长时,椭球粒子形状和粒径对消光的影响。结果表明,椭球状的纳米石墨粒子红外消光性能好于等效球粒子的消光性能,椭球粒子的最佳消光等效粒径与轴长比和入射波长有关。     

随机取向群聚椭球粒子光散射特性研究

利用离散偶极子近似方法,考虑单元粒子之间的电磁相互作用,数值计算了随机取向的不同尺度参数、不同纵横比的群聚椭球粒子的缪勒矩阵元素,给出了各个缪勒矩阵元素的角分布曲线,探讨了随机取向的群聚椭球粒子的尺度参数、纵横比、基本粒子相对位置对其缪勒矩阵元素的影响。并将随机取向群聚椭球粒子的光散射特性与单个等效球形粒子的数值结果进行了比较。结果表明,随机取向群聚椭球粒子的光散射特性与等效球形粒子的光散射特性存在很大差别,基本粒子的形状越偏离球形,这种差别就越大; 随机取向群聚椭球粒子中椭球粒子的纵横比和相对位置对整个群聚粒子的缪勒矩阵元素存在不同程度的影响,并且此影响随着粒子尺度参数的增大而变得更加显著。     

带电导体椭球的电势和电荷分布

介绍用椭球坐标系求带电导体椭球所产生的电势和它上面电荷分布的方法,并讨论一些特殊情况.     

电介质椭球内极化场强方向的研究

导出了椭球体内极化场强方向与外电场方向之间夹角大小的表达式,并对其进行了数值计算,分析认为对于椭球体而言,其体内的极化场强方向并不一定严格和外电场方向相反。     

A fast random walk algorithm for computing the pulsed-gradient spin-echo signal in multiscale porous media

A new method for computing the signal attenuation due to restricted diffusion in a linear magnetic field gradient is proposed. A fast random walk (FRW) algorithm for simulating random trajectories of diffusing spin-bearing particles is combined with gradient encoding. As random moves of a FRW are continuously adapted to local geometrical length scales, the method is efficient for simulating pulsed-gradient spin-echo experiments in hierarchical or multiscale porous media such as concrete, sandstones, sedimentary rocks and, potentially, brain or lungs.     

Monte Carlo法模拟油滴的理论分布

在密立根油滴实验中,应用Monte Carlo法数值地模拟实验室条件下可能的油滴带电量Q、平衡电压U和匀速运动时间t的理论分布,分别从三维分布、时间分布及数量方面比较3种选择油滴的标准,给出较合理的结论.     

Monte Carlo方法在B样条函数分频理论中的应用

针对弹道参数的B样条表示问题,运用Monte Carlo方法对B样条函数分频理论进行仿真论证,得到B样条延拓节点的补充方法,并验证B样条函数逼近空间相容性定理的正确性.比较Monte Carlo方法和B样条分频算法的计算结果,说明分频算法合理.将该算法应用于外弹道跟踪测量数据的处理中,可以确定出表示弹道所需要的样条节点个数及样条节点序列的排布,有效减少待估参数个数.     

电子束光刻的邻近效应及其模拟

用Monte Carlo方法模拟和分析了电子束光刻中限制其分辨率的主要因素——邻近效应的影响.分析了入射电子束的形状、入射电子的能量、衬底材料和厚度对邻近效应大小的影响,并与实验结果进行了比较,发现模拟结果与实验结果符合得很好.分析表明高斯分布的电子束比理想电子束的邻近效应大;衬底原子序数越大,衬底越厚,入射电子束能量越低,邻近效应越大.关键词：电子束光刻邻近效应Monte Carlo     

气泡幕后向散射光信号特性的蒙特卡罗方法研究

利用蒙特卡罗方法对水介质中的气泡幕的后向光散射回波信号进行了系统仿真。通过对计算结果与实验结果的比较,证明了蒙特卡罗方法的有效性。根据仿真结果,结合理论分析的方法,对气泡幕位置、厚度和接收器视场角等参数对回波信号的影响进行了分析,结果表明:回波信号出现时间与气泡幕位置存在一一对应的关系;在气泡幕的衰减系数ρσt不变的情况下,存在一个有效气泡幕厚度,当大于该厚度时,气泡幕的后向光散射回波信号基本不变;在系统各项参数不变的情况下,适当增加接收器的视场角,可有效地提高回波信号的信噪比。     

Monte Carlo simulation using the Fourier transform of the interatomic potential

When doing Monte Carlo simulations using continuous potentials, the evaluation of the configurational potential energy ink-space by Fourier transformation is shown to be a computationally attractive scheme for systems where the long-range interatomic interaction spans a dimension comparable to the size of the simulated system.     

蒙特卡罗方法及应用

介绍蒙特卡罗方法的基本原理及其在计算物理中的应用。