美国物理教育研究进展

对美国物理教育研究领域的发展和现状作了总体的介绍.物理教育研究的内容是物理教育教学的理论和方法,对象是与物理教学相关的各个方面及其之间的关联,提出并采用了许多新的教学方法和教学模式,目的是提高教学质量、发现并解决物理教学中存在的问题和难题,激发学生学习物理的积极性,加深对物理概念的理解和掌握,并提高他们分析和解决科学问题的能力.     

In气氛下晶体生长对Mg掺杂p-Al_xGa_(1-x)N激活能的影响

Ⅲ-Ⅴ族氮化物宽禁带半导体材料体系中,普通方法生长的p型外延层电导率一般都很低,成为了制约器件性能提高的瓶颈。在p-AlxGa1-xN材料中,Mg受主的激活能较大,并且随Al组份增加而增大。通过在p-AlxGa1-xN材料生长过程中引入三甲基铟(TMIn),发现能有效地降低AlxGa1-xN材料中受主态的激活能。为研究不同In气氛下生长的p-AlxGa1-xN材料的性质,在使用相同二茂基镁(CP2Mg)的情况下,改变TMIn流量,生长了A,B,C和D四块样品。X射线衍射(XRD)组份分析表明:在1100℃下生长AlxGa1-xN外延层时,In的引入不会影响晶体组份。利用变温霍尔(Hall)测试研究了p-AlxGa1-xN材料中受主的激活能,结果表明:In气氛下生长的外延层相比无In气氛下生长的外延层,受主激活能明显降低,电导率显著提高。采用这种方法改进深紫外发光二极管(LED)的p-AlxGa1-xN层后,LED器件性能明显提高。     

温度、密度对磁化等离子体光子晶体缺陷模的影响

采用等温近似,用磁化等离子体的分段线形电流密度卷积(Piecewise Linear Current Density Recursive Convolution,PLCDRC)时域有限差分(Finite-differentce Time-domain,FDTD)算法研究了具有单一缺陷层的一维磁化等离子体光子晶体的缺陷模特性;以高斯脉冲为激励源,用算法公式计算所得的电磁波透射系数,讨论了温度和等离子体层密度对其缺陷模的影响。结果表明:改变温度和等离子体层密度可以获得不同的缺陷模。     

一种基于光子晶体异质结构的新型多通道波分复用器

在二维三角光子晶体环形腔的周围增加六个散射介质柱,构成一个新的环形腔结构,该结构使光波的透射率达到90%,带宽也比较小。通过改变光子晶体介质柱的折射率,使环形腔的选择波长不断改变,能够明显地区分出两个不同波长,且分波波长在通信波长范围之内。将不同折射材料的光子晶体连接在一起,构成一种新的光子晶体波分复用器,相比同种材料,它具有高效率,多波长选择的优点。利用这种异质结构可以构建一个多波长的波分复用结构,它也为制作多通道波分复用器奠定了基础。     

六自由度机构位姿的单相机照相测量研究

用单相机对新型的六自由度机构样机的六个自由度位移进行了非接触式照相测量。简要回顾了照相法的研究概况及该测量研究的工作背景;介绍了相机标定原理及具体标定方法。建立了被测样机的CAD模型,进行了自由度位移仿真,将仿真结果作为理想数据与实测数据进行比较,从而获得测量误差,并对测量误差进行了初步分析。探讨了单相机照相测量法的应用前景。     

透光脉动检测仪研究碱度对絮体形成、破碎及再生的影响

为了解碱度对絮体的形成、破碎及再生过程的影响,采用PDA2000型透光脉动检测仪测定不同碱度下投加硫酸铝时高岭土悬浮液的絮凝指数(FI指数),并以强度因子和再生因子评价絮体的强度和再生能力。结果表明,碱度的高低在很大程度上会影响絮体的形成、破碎及再生过程,所形成絮体的颗粒随碱度的增加而减小。混凝剂投量和碱度高低共同决定了絮体的抗破碎强度,碱度越高,混凝剂投量越大,絮体的强度越高。在电中和作用下形成的絮体在低碱度下经一次破碎后恢复程度接近100%,在网捕卷扫作用下形成的絮体,无论碱度高低,从第2次破碎起,FI指数均以大于10%的幅度逐次下降,絮体不可恢复程度显著增大。     

单光束互相关法测量高浓度纳米颗粒粒径

针对光子相关光谱法不能测量高浓度纳米颗粒粒径和双光束互相关测量法装置结构过于复杂等问题,提出了一种基于范西特-泽尼克定理的单光束互相关法。首先分析了传统双光束互相关法存在的问题,然后根据范西特-泽尼克定理建立了单光束互相关测量法的模型,设计完成了单光束互相关颗粒粒度测量装置,最后对各种浓度不同粒径的颗粒进行了测量。实验证明,单光束互相关法能有效抑制多重散射的影响,适用于测量高浓度纳米颗粒粒径。     

空地激光通信跟踪精度主要外界影响因素研究

为了分析空地激光通信外界因素对跟踪精度的影响情况,将平台振动、大气湍流和背景光三个主要影响因素归结到对跟踪精度影响的统一框架下进行了研究。使用实际测量得到的平台振动数据,建立空地激光通信跟踪仿真系统,分析了不同条件下,三种外界因素对跟踪精度的综合影响情况。在文中假设基础上,分析可知:粗跟踪单元可以较好的抑制地面运动平台的振动,保证激光能够进入精跟踪视场;中强度的湍流使精跟踪残差标准差增大4倍左右,如果试验地点选择在高海拔地区,大气湍流使精跟踪残差标准差增大2倍左右。     

利用N粒子纠缠态的量子秘密共享

为了高效实现多方之间的量子秘密共享,引入了一种纠缠度较高的N粒子纠缠态,并提出了利用该N粒子纠缠态在一方与(N-1)方之间形成共享秘密位串的方案.该方案在建立秘密位串的过程中,Alice对发送的粒子随机选择么正操作I和σx,并选择一部分粒子用于检测信道的安全;之后Alice根据(N-1)方选择的操作又选择了一部分粒子用于对参与者诚实度检测及信道安全检测.通过多次对窃听者的检测,很好地保证了信道的安全性及产生的秘密位串的可用性.最终在Alice及另外(N-1)方之间可形成n[1-(N-1)/2N-1]/6个共享秘密位.     

基于支持向量机测定水质中硝酸盐含量

针对水质中被测物硝酸盐与干扰物铁离子、铬离子紫外吸收谱线严重重叠的问题,将支持向量机应用于混合重叠光谱分析中,利用核函数将重叠的光谱数据进行高维空间变换后求得SVM回归模型,实现硝酸盐含量的光谱检测。实验结果表明:硝酸盐浓度在0.5—10mg/L范围内,所测得含量的最大相对误差为3.2%;平均回收率为100.9%,本法与传统的方法相比,要求条件较低,不需要物理或化学的分离,分析速度快,有望应用于在线监测污水中硝酸盐的含量。