第52届国际物理奥林匹克竞赛理论第2题介绍与解答

第52届国际物理奥林匹克竞赛理论部分共三道题目,本文主要对理论第二题“詹姆斯·韦伯太空望远镜”题目进行介绍,给出参考解答以及对中国学生答题情况的分析。     

高原鼢鼠肌肉超临界萃取物毒性试验

为了查明高原鼢鼠肌肉脂溶物质对机体是否有毒性作用,分别设1/5LD50(4·0g/kg·bw)、1/10LD50(2·0g/kg·bw)、1/15LD50(1·33g/kg·bw)三个剂量组和对照组,各试验组大鼠每日按以上剂量灌胃一次。每周称其体重、观察体重增长、食物利用率等。于试验等30天取全血作生化指标、血象以及心和肝病理组织检查。结果显示,各试验组与对照组在试验过程中无一只动物死亡,体重、食物利用率、血象、各种脏器均正常,而且能有效降低BUN胆固醇的含量。     

基于全国大学生物理实验竞赛命题导向的物理实验教学探索

综合分析了历届全国大学生物理实验竞赛命题的特点和导向,从学生培养、实验室建设和实验教师能力提升等方面探讨物理实验教学改革的方向.全国大学生物理实验竞赛的基础题命题立足于基本知识点的考核,其衍生内容为实验改进提供了思路和素材;综合题的命题体现了聚焦经典物理理论、国际前沿性、技术引领性和综合性的特点,对学生阅读文献能力、融会贯通的物理思维能力、团队合作能力进行了考核.物理实验教学应在一定程度上融入通识教育的内涵,培养学生科学的操作习惯、科学的思维方式.基础物理实验室的建设在注重高精尖测量设备的配套同时,应该保持传统的开放和自组的经典实验,保持一定的通用测量仪器的更新率.专题式实验教学对实验教师的知识体系有了更高的要求,教师既要熟悉基础测量,又要了解科研前沿,紧跟行业进步.     

V-N微合金化X80抗大变形管线钢的组织与力学性能

通过热模拟试验机研究了V-N微合金钢过冷奥氏体动态连续冷却相变行为,设计了V-N微合金化X80抗大变形管线钢的轧制与冷却工艺参数并分析了组织和力学性能的关系.结果表明,动态CCT曲线出现高温转变区和中温转变区分离的现象,转变温度范围分别是637~728℃和441~601℃,当冷速为10~20℃/s时,形成针状铁素体为主的组织.V-N微合金化管线钢组织以多边形铁素体和针状铁素体为主,屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率和-20℃夏比冲击功分别为603MPa,724MPa,11.1%和214J,满足API Spec 5L对X80管线钢的力学性能要求,同时具有好的强塑性匹配.     

内蒙古草地土壤细菌区域分布与局域多度的关系

物种间区域分布与局域多度之间的正相关关系是宏生态学的经典模式之一,即局域高密度的物种地理分布范围广,而局域低密度的物种地理分布范围较窄.这种模式在不同的大型生物类群中得到了广泛的证实.但是微生物群落的相关研究还比较薄弱,并且已有工作主要集中在水体环境中.本文以内蒙古草地土壤细菌为研究对象,在3个不同的空间尺度上采集土壤样品,探讨土壤细菌区域分布与局域多度之间的关系.结果表明,在不同的地理尺度上,土壤细菌区域分布与局域多度之间均呈现显著的正相关关系,二者之间的相关性随分类阶元的降低而有所减弱.该结果暗示细菌群落中常见种和稀有种的多样性维持机制可能存在差异,生态位和中性过程可能同时在起作用.     

光电探测器组件光纤耦合移位特性分析

光电探测器组件响应度下降会造成光纤陀螺输出异常,响应度下降的主要原因为光纤耦合移位,分析光纤耦合移位的原因并采取有效措施可提高探测器组件的使用可靠性。通过对探测器尾纤出射高斯光斑在探测器管芯端面数学积分,计算出光纤耦合效率系数与光纤耦合间距及光纤偏转角度的关系,计算结果与实际封装探测器组件指标一致。根据计算结果,从光纤移位、探测器管芯移位和管壳形变三个方面分析了耦合移位的影响因素,提出避免探测器使用中发生耦合移位的措施,并通过试验验证了耦合焊接缺陷会造成探测器试验后响应度下降,采取耦合对准控制措施后封装的探测器试验后响应度保持稳定。     

有限扰动模糊命题逻辑系统的Σ-广义矛盾式

为了克服经典一维模糊逻辑系统的不适应性,提出了扰动模糊命题逻辑的概念.用二维扰动模糊命题逻辑最大子代数I2R的有限子集I2Rn取代I2R,并在其中引入Σ-广义矛盾式理论.结果表明:任意公式至多经过2n-μ+δ次就可降级为矛盾式;证明了矛盾式表示定理,表明关于一种有限值扰动模糊命题逻辑系统而言的广义矛盾式必可升降级为关于另一有限值扰动模糊命题逻辑系统而言的矛盾式.为模糊信息处理的方法和应用提供了新的理论基础.     

含左手材料光纤的表面模特性

在弱导条件下,利用Maxwell方程组,对纤芯是左手材料,包层是右手材料的光纤表面模进行了研究,得到了TE (TM)、 EH和 HE表面模的色散方程,.根据色散方程,画出了相应表面模和含左手材料光纤导模的色散曲线.比较这些色散曲线,发现了含左手材料光纤表面模一些新的特性.     

聚合物费米型截面阵列波导光栅的优化设计

利用微扰理论给出“等效矩形波导法”,分析了费米型截面硅基聚合物阵列波导光栅的传输特性.模拟表明,波导的费米型截面将使阵列波导光栅的传输光谱产生漂移、并使串扰增大.为了消除光谱漂移、减小串扰、实现正常的解复用功能,对阵列波导光栅的结构参量进行了重新优化.结果表明,重新设计的费米型截面聚合物阵列波导光栅的光谱响应和串扰恢复到初始设计的聚合物矩形截面阵列波导光栅的水平.     

聚合物微环谐振器电光开关阵列的优化与模拟

利用耦合模理论、电光调制理论和微环谐振理论,提出了一个聚合物微环谐振器电光开关阵列的模型.该器件由N-1个微环和N条平行信道构成,在微环上施加不同方式的驱动电压,可以实现N条信道的开关功能.以7微环8信道结构为例,在1550 nm谐振波长下对该器件进行了优化和模拟.结果表明,微环波导芯的截面尺寸为1.7μm×1.7μm,波导芯与电极间的缓冲层厚度为2.5 μm,电极厚度为0.2μm,微环半径为13.76 μm,微环与信道间的耦合间距为0.14μm,输出光谱的3 dB带宽约为0.05 nm,开关电压约为8.1 V左右,插入损耗约为0.23～4.6 dB,串扰小于-20 dB.