热声热机的解答

传统的热机按一定的热力学循环要求,用热机的机械结构和运动规律组织工作介质的状态变化,实现热能与机械能之间的转变。热声热机则是运用热声原理在一定的几何和热力环境条件下,利用系统与工质自身性质及各个部分之间进行的一种热力学自组织过程实现热能与机械能之间的转化。实践中可以实现无运动部件的热机系统。2019年国际物理奥林匹克竞赛理论第三题就是以热声热机为背景的。本文在大赛提供的答案的基础上对本题进行了解答。     

热声热机

热声热机（Thermoacoustic Engine）是一种把热能转换成声能或者说声波等形式的机械功的装置。     

静电平衡、静电屏蔽有极限么?

静电平衡和静电屏蔽是电磁学中的重要知识点,其关键在于导体中存在大量自由电子,在外加电场作用下形成新的电荷分布,由此产生的附加电场抵消外加场使得导体内部电场处处为零.那么如果持续增大外加电场,静电平衡和静电屏蔽是否能一直实现?静电平衡和静电屏蔽是否有极限?本文分析了静电平衡在外加电场逐渐增强下,从开始被打破的临界状态到完全被打破的极限状态的变化过程,并以铁质外壳为例分析了静电屏蔽被打破所需要的场强和电势差.     

激光技术国际物理奥赛IdPhO2020理论第三题

激光器是相干光辐射光源。大量原子在外部作用（泵浦）下跃迁到激发态,进而发射出具有相同相位和偏振的光子,激光辐射就形成了。激光辐射理论是以量子力学为基础的,但是这种现象的某些方面可以借助经典电动力学来理解。     

铁磁流体的静态响应与波脉冲——第20届亚洲物理奥林匹克竞赛实验试题解答

<正>铁磁流体是一种新型的功能材料,其既具有固体磁性材料的磁性,也具有液体的流动性,在施加外磁场时具有强烈响应。铁磁流体的特殊性质使得其在光学调制、传感器、生物医学等领域有着重要应用前景。第20届亚洲物理奥林匹克竞赛实验题目就是研究铁磁流体的静态响应与波脉冲。本文在大赛提供的答案的基础上对本题进行了重新解答。     

从理论力学角度看翻转陀螺——翻转陀螺的部分定性结论

2019年亚洲物理奥林匹克竞赛（APho）第3题考察了翻转陀螺。考生们需要利用刚体定点转动的知识对翻转陀螺进行建模,面临以下两个难点。首先,考生们没有系统的学过刚体定点转动的知识,对诸如转动惯量张量、欧拉角等基本概念不了解。其次,求解过程当中涉及地面参考系、质心参考系和转动参考系之间的变换。学生们需要区分同一个物理量,例如角速度,在不同参考系当中的表达形式以及它的运动方程。为了帮助同学们备考,我们将首先简单介绍刚体定点转动的相关知识,帮助同学们构建基本的理论体系。然后给出详细解答。最后介绍进一步的参考资料。     

考虑残值变化和消费者低碳偏好的生产定价与销售激励机制

在消费者低碳偏好和产品残值变化下,研究制造商的碳减排、生产及定价联合决策、以及对销售商的销售激励契约设计问题。不同于以往的研究假设残值不变,本文考虑残值依赖于清仓期库存以及碳减排问题。提出委托代理模型,求解模型并从理论上分析残值的变化和碳减排成本对双方决策和收益的影响。研究表明,残值变化率的增加只导致制造商的收益和生产量下降,不影响制造商的碳减排、定价、销售契约及零售商的决策和收益,但碳减排成本将导致制造商的收益和双方决策变量的下降。最后通过算例分析验证了结论,对供应链的运营实践有指导意义。     

溶剂对光致变色材料-乙基红的光学特性影响

研究了溶剂性质对光致变色材料乙基红光学性质的影响.用吸收谱测定了乙基红染料在不同溶剂中的溶剂化位移.对相同浓度多种乙基红溶液进行了Z-scan测量,测量了不同乙基红溶液的光限幅效应,并讨论了其与溶剂之间的关系.随极性增加,吸收谱蓝移,可以通过选择不同溶剂,改变非线性材料的应用窗口.实验结果表明,在连续光照射下,乙基红溶液的非线性折射主要由热效应引起,非线性折射系数n2受溶剂的热学性质影响较大.此外,Z-scan结果中的非线性吸收为饱和吸收.至于光限幅效应,主要受热效应影响,但亦可由吸收谱预测出在某波长处的动态范围.得出的结论有助于偶氮染料作为非线性材料的应用.     

教学用自组式傅里叶变换光谱仪

对原有的傅里叶变换光谱实验进行了全面的升级改造，研制了一种新型的教学用自组式傅里叶变换光谱仪，波长精度较原有实验提高了两个数量级，由该仪器构成的傅里叶变换光谱实验内涵丰富，不但可以使学生学习一种重要的光谱技术，更可以很好地培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。     

Large Enhancement of Optical Nonlinearities of New Organophosphorus Fullerene Derivative

Optical nonlinearities of new organophosphorus fullerene derivative were determined by the Z-scan method with a pulsed Q-switch Nd:YAG laser at 532nm. The experimental results demonstrated that the derivative has much larger excited-states nonlinear absorption and nonlinear refraction than C60. A five-level model was utilized to fit the experimental data, and a good agreement is reached. Some parameters such as excited-state absorption cross and refraction cross were obtained. To our knowledge, the excited-state cross section of new organophosphorus fullerene derivative and its effective ratio to the ground-state cross section are the largest values among the fullerene derivatives reported to date.