第22届亚洲物理奥林匹克竞赛理论部分第2题试题与解答

第22届亚洲物理奥林匹克竞赛理论试题共三道,其中第二道题为相变的力学模型(A Mechanical Model for Phase Transitions)。该试题以朗道相变理论为背景,研究旋转的环上小球的运动,建立并分析相变的力学模型。本文介绍了该试题内容及解答,并对试题和选手作答情况进行了简要分析。     

一种改进的制备手性氨基醇的方法

采用NaBH4／Ticl4还原体系，在THF溶剂中，将手性氨基酸还原制备相应的氨基醇，具有相对经济、操作简便、可大量制备等优势．     

左手材料纤芯双包层光纤的传输特性

对纤芯为左手材料,内包层和外包层都为右手材料的双包层光纤进行了分析.在弱导情况下,且不考虑介质损耗,由亥姆霍兹方程出发,得到了HE、EH、TE和TM导模的色散方程,并在远离截止条件下,对其进行简化.所有的TE和TM模都是简并的.分别讨论了内包层折射率和厚度对该左手材料光纤最低阶导模的影响,画出了各自的色散曲线,并和右手材料光纤导模相应色散曲线进行了比较,发现左手材料光纤的低阶导模具有反常的色散特性.     

粗骨料粒径对混凝土动态压缩行为的影响研究

粗骨料作为混凝土材料组成最主要的部分,对混凝土力学性能和破坏模式有着很重要的影响。为了研究粗骨料平均粒径对混凝土动态力学性能的影响规律,针对不同平均粗骨料平均粒径（6、12、24 mm）的混凝土和砂浆材料进行了一系列SHPB试验,得到了不同应变率下各试件的应力-应变曲线,并对每种材料的动态增长因子（dynamic increase factor,DIF）与应变率的对数进行了线性拟合。结果表明:砂浆和混凝土材料的抗压强度具有明显的应变率效应,其动态抗压强度随着应变率的增加而逐渐增大,应力-应变曲线呈现相似的变化趋势;在相同的动态应变率条件下,平均粗骨料粒径为12 mm的混凝土的动态抗压强度最大,这与准静态条件下砂浆抗压强度最大截然不同;不同粗骨料粒径混凝土材料的应变率强化系数均大于砂浆材料,且随着粗骨料无量纲尺寸的增大,混凝土材料的应变率强化因子呈现先增大后减小的趋势。     

双向加载条件下尼龙6-橡胶复合材料的应力松弛研究

在双向测试系统上进行了不同纵向应变与不同横向应变的双向松弛实验,研究了在双向拉伸载荷作用下单向尼龙6-橡胶复合材料的应力松弛特性.为了预测尼龙6-橡胶复合材料的应力松弛规律,提出了一个松弛型本构模型.当试件承受双向拉伸载荷作用时,将松弛型本构模型获得的理论曲线和实验数据进行了对比,二者取得了较好的一致性.     

脉冲磁控溅射法制备单斜相氧化铒涂层

用中频脉冲反应磁控溅射法,在溅射功率为78 W,93 W和124 W以及衬底温度分别为室温,500 ℃及677 ℃下制备了氧化铒涂层.采用原子力显微镜、纳米压痕、X射线衍射和掠入射X射线衍射法研究了涂层的形貌、力学性能及物相结构.测量了涂层的电学性能.结果显示,脉冲磁控溅射沉积氧化铒涂层具有较高的沉积速率.实验制备得到了单斜相结构的氧化铒涂层.提高溅射功率时,沉积速率从28 nm/min增大至68 nm/min,涂层的结晶质量显著下降.提高衬底温度至500 ℃和677 ℃时,单斜相衍射峰强度下降.分析认为 关键词： 氧化铒 脉冲磁控溅射 单斜晶相     

SnO2 ∶ Eu3+ 纳米晶的水热法制备及发光性能

采用水热法制备了Eu³⁺掺杂SnO₂纳米发光粉,样品在不同温度下热处理得到不同粒径尺寸的纳米颗粒。利用X射线衍射(XRD)与光致发光(PL)谱对样品进行表征。XRD分析表明:SnO₂ ∶ Eu³⁺样品均为纯相 金红石结构。PL测量表明:水热法直接制备的样品的激发谱由Eu³⁺的f-f本征激发峰组成,而经过热处理后样品的激发谱由O^2--Eu³⁺电荷迁移带和Eu³⁺的f-f本征激发组成;样品的发光强度与颗粒大小有密切关系。     

基于WLP-FDTD方法的传输线瞬态分析与计算

利用加权拉盖尔多项式-时域有限差分方法（WLP-FDTD）对高速电路中非均匀传输线进行瞬态分析和计算.根据传输线等效电路模型的电报方程,采用拉盖尔基函数展开电流电压表达式,并利用其正交性,避免了稳定约束条件进而得到方程的解.与传统的时域有限差分方法（FDTD）相比,提出的方法分离了时间和空间变量,不受稳定条件的约束,在对传输线离散段数较多时,具有较高的计算速率.仿真结果表明在传输线的分析中采用WLPFDTD比FDTD的效率更高,最后开发了基于WLP-FDTD多根传输线的仿真软件.     

“现代物理实验”课程研究型教学探索与实践

对面向物理系高年级本科生开设的“现代物理实验”课程进行了大力度的建设与创新,建立了薄膜样品制备平台、薄膜物性测量平台、表面形貌表征平台、软物质（颗粒物质）实验平台等4个通用开放实验设备平台,探索了以课题型实验串通整个课程教学内容的研究型教学模式,提炼出一些反映学科发展和热点的研究型实验课题,有效促进了学生的自主性、创造性学习活动,强化了学生科学思维、团队协作和成果展示能力的培养．     

钠原子光谱实验中双黄线谱线强度比值的讨论

通过分析低压钠灯的工作原理,发现低压钠灯中等离子体处于非局域热平衡态.本文采用适用于非等温等离子体的日冕模型对钠原子光谱实验中双黄线谱线强度比值进行了计算.计算结果与实验结果吻合较好,误差5%,很好地解释了实验现象.