大学电磁学视角下的高考电磁学问题研究

随着高中物理新教材的使用以及新高考在全国的陆续施行，对高中物理教学而言，无论是教学内容还是教学形式都出现了许多新的课题。这就使得站在高观点下(即大学普通物理学角度)研究高中物理，不仅成为教学改革的迫切任务，也成为了新课程下物理教学改革的一个主流方向。本文将结合2道高考试题，浅谈如何在大学电磁学视角下对高中电磁学问题进行深入研究，旨在引导高中物理教师和物理专业的师范生加强挖掘高中物理问题背后隐藏的知识，从而提高自己的物理素养，形成全面、扎实、灵活的学科知识结构。     

808 nm激光二极管阵列波长光束组合20 W输出

 基于多波长光束组合技术,利用光栅的衍射和外腔的反馈,将激光二极管阵列(LDA)发光单元锁定在不同的波长上,以近似平行光束沿光栅的-1级衍射方向组合输出,改善LDA输出光束质量。实验采用发光单元宽度为100 μm、周期为500 μm,由19个单元构成的1 cm普通商用LDA,在连续运行最大注入电流60.6 A时,自由运转输出功率49.8 W时,获得功率为20.1 W的组合光束稳定输出,其光谱宽度为15 nm,对应的远场发散角由约70 mrad变为1.66 mrad,改善后光束质量因子约为32,其值与单个发光单元的光束质量相当。     

体布拉格光栅外腔实现激光二极管阵列同相模输出

 采用体布拉格光栅作为商用二极管激光阵列外腔,通过将每个单元发出的光反馈回相邻单元实现了外腔锁相。采用这种方法对发光单元宽度为100 μm、周期为200 μm,由49个单元构成的二极管阵列进行了外腔锁相实验,在远场获得了高光束质量、窄带宽的稳定输出。二极管激光阵列自由运转下功率为15 W,经外腔锁相后输出功率为3.67 W,对应光束远场发散角1.47 mrad, 光谱的峰值半宽由1.7 nm压窄到0.17 nm。     

基于颗粒物质力学的粉末高速压制过程中应力传递分布分析

为探究粉末高速压制过程中应力变化规律,结合颗粒物质力学理论与粉末高速压制高速加载特点,采用离散元法研究粉末高速压制过程,获取了应力整体传递变化规律,应力大小和方向性变化规律及应力传递与力链间关系。研究结果表明:在粉末高速压制中应力逐层传递并在边界反射,其沿高度方向在不同时刻展现出峰值流动特性,随压制进行峰值分别处在0.014m、0.0075m、0.0025m、0.011m、0.014m高度位置,并随压制进行沿宽度方向在模壁处出现逐渐降低现象;应力大小分布概率密度基本呈现单峰特性,在0.5ms、0.8ms时刻峰值分别出现在归一化应力值为3和1.5附近,在1.3ms、1.7ms、4ms时刻峰值出现在归一化应力值为1附近;主应力方向经历无规律分布逐渐向各向异性即90°方向转变,最上层粉末主方向角变化最为剧烈,变化率峰值达到61.5?10(o)/s与6-2.5?10(o)/s,最下层粉末主方向角变化最为舒缓,变化率峰值仅为60.3?10(o)/s;同时,归一化力链强度值与应力值绝对差值保持在0.1下,1.3ms~3.3ms阶段平均增长斜率分别为0.31与0.32,应力传递与力链延展保持较为一致趋势。本研究有助于更深入地了解粉末颗粒物质在高速压制过程中受力变化规律,为进一步提高粉末压制件致密化程度与密度均匀性提供指导。     

弱束缚核17F弹性散射角分散

在兰州放射性束流线(RIBLL)上完成了¹⁷O/¹⁷F+²⁰⁸Pb的弹性散射微分截面角分布测量. 分析了¹⁷O/¹⁷F弹性散射产物的角分散, 即微分截面的对数ln(dσdθ)随散射角平方θ²的依赖关系. 结果表明, 在所测量的角度范围内(6°—20°), ¹⁷O的这一依赖关系可以用一条直线很好地拟合, 而¹⁷F的这一依赖关系需要两条不同斜率的直线才能拟合. ¹⁷F数据拟合中的这种斜率改变可能 起因于¹⁷F的奇异结构. 对其他实验组数据的分析支持以上的结论, 即在一定的角度范围内, 弱束缚核与稳定核相比, 弹性散射产物的微分截面与散射角平方的依赖关系有明显的差异, 这可以作为深入研究"晕/皮核"的一个新探针.     

Angular Dispersion and Deflection Function for Heavy Ion Elastic Scattering

The differential cross sections for elastic scattering products of ^17F on ^208Pb have been measured. The angular dispersion plots of ln（dσ/dθ） versus θ^2 are obtained from the angular distribution of the elastic scattering differential cross sections. Systematical analysis on the angular dispersion for the available experimental data indicates that there is an angular dispersion turning angle at forward angular range within the grazing angle. This turning angle can be clarified as nucleal rainbow in classical deflection function. The exotic behaviour of the nuclear rainbow angle offers a new probe to investigate the halo and skin phenomena.     

不同年份和产地美味牛肝菌的红外光谱鉴别研究

采用傅里叶变换红外光谱技术结合多元统计分析建立快速鉴别不同年份、不同产地美味牛肝菌的方法。采集2011年一2014年云南26个不同地区152个美味牛肝菌样品的红外光谱,使用正交信号校正(orthogonal signal correction,OSC)、微波压缩(wavelet compression)方法对原始光谱进行优化处理,OSCW校正前后的光谱数据进行偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA),比较光谱预处理前后PLS-DA的分类效果。将152个美味牛肝菌随机分为训练集(120个)和验证集(32个),建立OS--CW校正前后的PLS分类预测模型。结果显示,经OSCW处理后的PLS-DA分类效果明显优于处理前的结果,主成分得分图能准确区分不同年份、不同产地美味牛肝菌样品,表明OSCW处理能有效滤除光谱中的噪音及与因变量无关的干扰信息,提高光谱分析的准确性和计算速率。OSCW处理前PLS模型训练集的R~2和RMSEE分别为0.790 1和21.246 5,验证集的R~2和RMSEP分别为0.922 5和14.429 2;OSCW预处理后训练集的R~2和RMSEE分别为0.852 3和17.238 1,验证集的R~2和RMSEP分别为0.845 4和20.87,表明OSCW预处理提高了训练集的预测效果,但OSCW-PLS出现了过拟合现象降低验证集的预测能力,因此,OSCW不适宜与PLS结合建立模型。OSCW结合PLS-DA能滤除光谱中大量的干扰信息,准确区分不同年份、不同产地美味牛肝菌样品,为野生食用菌的鉴别分类提供可靠依据。     

STRUCTURE-PROPERTY RELATIONSHIP OF POLYELECTROLYTES AND ITS APPLICATION IN STABILIZING DRILLING-MUD IN PRESENCE OF SALTS

A new polyelectrolyte (SPU) has been prepared. It can depress the water-loss of drilling-mud much more effective than the commonly used acrylic polyelectrolytes even in 30% NaCl solution. SPU has phenyl group in the backbone with -SO_3~- in the side chain while the acrylic polyelectrolytes have C—C and -COO~- respectively, there exists an intrinsic relationship between the structure of polymer and its tolerance to salts, it has been found: 1) The adsorption amount of polymer on clay is related closely to the flexibility of polymer chain. 2) The salt-tolerance of -SO_3~- is superior to -COO-. 3) Both SPU-mud and HPAN-mud are plastic fluids. The dependence of yield point on salts relates to the molecular weight of polymer and hydration of ionogenic group, which is quite different for SPU-mud and HPAN-mud. 4 ) The extent of raising zeta-potential of base-mud by SPU is greater than by HPAN, but the extent of dropping zeta-potential of SPU-mud by NaCI is smaller than HPAN-mud. According to these results we suppose the salt-tolerance of SPU-mud is attributed mainly to hydration of -SO_3~- and that of HPAN-mud mainly to network structure formed in the drilling-mud.     

基于三阶色散的拍瓦激光信噪比主动调控技术

拍瓦激光系统中剩余的高阶色散导致了脉冲波形的振荡,影响了拍瓦激光的信噪比。为了进一步优化拍瓦激光的信噪比特性,满足激光加速电子、质子等粒子的效率提升需求,本文提出了一种基于双折射晶体的新型超短脉冲的三阶色散主动调控方法,用于信噪比的主动调控。通过数值分析模拟了双折射晶体引入的二阶色散、三阶色散,针对中心波长为1053 nm的拍瓦激光系统,选择适当的晶体厚度,可以通过调节双折射晶体的面内旋转角改变系统剩余三阶色散。同时,基于神光Ⅱ第九路拍瓦激光系统光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）预压缩的信噪比测量值,对比了不同量级剩余三阶色散对脉冲信噪比的影响,得出通过改变拍瓦激光系统中剩余三阶色散量,可实现不同量级信噪比的主动调控的结论。该研究结果对于高能激光系统剩余三阶色散的补偿以及信噪比的优化具有重要意义。     

硫代靛红衍生的三氟乙基酮亚胺的合成

以硫代靛红和三氟乙胺盐酸盐为原料,以原甲酸三甲酯为脱水剂,在温和条件下以5%～35%收率合成了11个新型的硫代靛红衍生的三氟乙基酮亚胺衍生物3a～3k,其结构经¹H NMR、¹³C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征。初步尝试了该亚胺和苯并噻吩砜的[3+2]环加成反应,得到了含三氟甲基的多环杂环化合物。