物理教育研究评估

科学的定性及定量评估方法是物理教育研究重要的研究手段.目前国际通用的教育评估测试,根据测试目标的不同,可分为多种类型:学习内容调查、学习态度调查和科学分析能力调查等.我们已将本文中介绍的部分评估测试应用于国际教育研究领域.     

Perturbation to Lie-Mei Symmetry and Adiabatic Invariants for Birkhoffian Systems

Based on the concept of adiabatic invariant, the perturbation to Lie-Mei symmetry and adiabatic invariants for Birkhoffian systems are studied. The definition of the perturbation to Lie-Mei symmetry for the system is presented, and the criterion of the perturbation to Lie-Mei symmetry is given. Meanwhile, the Hojman adiabatic invariants and the Mei adiabatic invariants for the perturbed system are obtained.     

Impact parameter and beam energy dependence for azimuthal asymmetry of direct photons and free protons in intermediate energy heavy-ion collisions

Hard photon emitted from energetic heavy ion collisions is of very interesting since it does not experience the late-stage nuclear interaction, therefore it is useful to explore the early-stage information of matter phase. In this work, we have calculated the impact parameter and beam energy dependence for azimuthal asymmetry, characterized by directed transverse flow parameter F and elliptic asymmetry coeffcient v2, of direct photons and the corresponding free protons in intermediate energy heavy-ion collisions. It is further shown the anti-correlated azimuthal asymmetry between direct photons and free protons.     

Two New Types of Conserved Quantities Deduced from Noether Symmetry for Nonholonomic Mechanical System

For a nonholonomic mechanical system, the generalized Mei conserved quantity and the new generalized Hojman conserved quantity deduced from Noether symmetry of the system are studied. The criterion equation of the Noether symmetry for the system is got. The conditions under which the Noether symmetry can lead to the two new conserved quantities are presented and the forms of the conserved quantities are obtained. Finally, an example is given to illustrate the application of the results.     

三维时域有限差分法计算金纳米粒子尺寸与SERS活性的关联

通过合成一系列不同粒径(16～160 nm)的金纳米粒子.观察到120～135 nm的金纳米粒子在632.8nm波长激发下具有最高的SERS活性,这与前人报道的电磁场理论及实验的结果不同.利用三维时域有限差分法对金纳米粒子的SERS活性与其尺寸以及入射光波长的关系进行模拟计算.在632.8 nm激发线下,金纳米粒子二聚体体系在粒径为110 nm左右具有最佳增强效应,其光电场耦合最强的热点处的增强因子高达109考虑到体系的平均SERS增强因子通常会比最大值低约2个数量级,计算得到的107的增强因子与实验测量值相符.同时对目前实验上尚难以合成的大尺寸的金纳米粒子进行模拟,结果表明受多极矩和大尺寸效应的影响在粒径220 nm时又出现SERS增强另一峰值.在325 nm的紫外激发线下,计算得到的增强因子仅为102.     

二次曲面前房型有晶体眼人工晶体的球差矫正特性分析

为探究二次曲面前房型有晶体眼人工晶体的球差矫正特性,进行了球面和二次曲面有晶体眼人工晶体的设计,并利用像差理论对二者的球差矫正特性进行了研究.基于R.Navarro等人提出的模型眼得到屈光不正眼模型,利用ZEMAX光学软件分别设计了可矫正屈光不正人眼的球面与二次曲面前房型有晶体眼人工晶体.通过对光学传递函数和Zernike球差系数的比较,以及对Seidel球差分布系数的计算分析发现:在保证屈光不正矫正至正常水平的前提下,较之传统球面人工晶体,二次曲面的引入仅对远视眼的球差有矫正作用,并使光学传递函数显著改善|而对近视眼而言,二次曲面人工晶体的球差矫正效果与球面人工晶体相当.这一结论对前房型有晶体眼人工晶体的设计和应用具有重要的理论指导意义.     

MRC装置冷剂量改变时系统动态特性的仿真模型

向混合制冷剂循环(MRC,Mixture Refrigerant Cycle)装置中充注冷剂或冷剂发生泄漏或排放,会改变装置的运行工况。对此规律的研究与掌握,对装置的设计和操作运行有重要的指导意义。基于工艺模拟、质量守恒及装置的内在工作特性,建立了能对这一动态特性进行模拟的数学模型,并针对一简单的SMR流程对充注C1、C5冷剂时系统运行工况的变化进行了模拟研究。     

基于棱镜扫描法的太阳光谱仪光谱定标

为了标定扫描式棱镜太阳光谱仪的棱镜不同转动角度对应的中心波长和光谱带宽,利用了一种棱镜扫描方法对太阳光谱仪的光谱响应函数进行测量。该方法使用固定的单色光波长,控制棱镜转动实现单色光的像在探测器位置扫描,并通过坐标映射得到响应位置的光谱响应函数。文中根据光谱响应函数的定义,推导出棱镜扫描法与单色仪波长扫描方法波长定标原理上的等效性。之后分别以532 nm固体激光器和632.8 nm氦氖激光器为光源,使用棱镜扫描法测量太阳光谱仪对应波长位置的光谱响应函数,并以单色仪波长扫描法实验作为对比。实验结果表明,对于扫描式棱镜太阳光谱仪,棱镜扫描法测量的中心波长分别为531.86和632.67 nm,其准确度优于单色仪波长扫描法测得的531.39和631.97 nm。由于不受单色仪性能的限制,前者测量的光谱带宽值也优于后者。最后以汞灯为光源使用棱镜扫描法对太阳光谱仪进行了光谱定标实验,实现了特征光谱定标法结合棱镜扫描法对中心波长及光谱带宽的标定。该方法同样可以应用于扫描式光栅光谱仪以及单色仪的光谱定标。     

硫杂吡啶番的合成和X射线结构分析

采用与文献不同的方法,在同一反应中同时得到了2,11-二硫[3．3]（3,5）吡啶番、2,11,20-三硫[3．3．3]（3,5）吡啶番和2,11,20,29-四硫[3．3．3．3]（3,5）吡啶番,通过^1H NMR、MS以及X射线晶体结构分析确定了其结构;丰富了吡啶番类化合物和与其形成配位化合物的结构和物性上的知识,为这些新型化合物的进一步研究提供了新的理论依据。     

基于单幅数字散斑投影及图像相关的离面振动测量

采用单幅数字散斑图投影及高速数字图像采集技术,研究了动态离面位移的测量。采用商用液晶投影仪将计算机产生的模拟散斑图投影到待测动态变形物体表面,由高速数字图像采集设备摄取并保存变形散斑图,采用时间序列数字图像相关软件计算出物体表面各点随时间变化的离面位移。这种方法用于振动分析时不仅可以获得振型分布,而且还可以获得各点的振幅值。与现有的激光频闪照相测振及激光多普勒测振等方法相比,具有光学系统简单,可全场定量测量。悬臂梁振动实验结果证实了该方法的有效性。