对“传感器类科学玩具”课程化的研究——科学玩具物理教育功能开发和研究系列八

随着新款玩具的不断开发和设计,市场上越来越多地出现了高新科技类玩具产品,比如声控恐龙、光控娃娃、遥控飞机、机器人等,不仅能给使用者带来乐趣,更有助于激发求知欲望,开发儿童智力.     

基于多尺度张量的边缘检测算法

如何在确保边缘精确定位的同时,最大程度地抑制噪声以及图像灰度不均匀所产生的伪边缘点,是当前边缘检测所面临的难题。针对此问题,提出了多尺度张量的边缘检测算法,这种算法可以在不同尺度下获取更丰富的局部结构信息。选取适当的阈值,滤除噪声点和伪边缘,从而得到细节丰富的边缘。实验证明该方法得到的边缘细节丰富,且抗噪声性能较好。     

薄镜面主动光学对光学像差的校正能力分析

建立了薄镜面主动光学的仿真模型,并进行了仿真分析,结果表明薄镜面主动光学可以对低频误差完成较好的校正.为了进一步验证,建立了一套薄镜面主动光学实验系统,开展了薄镜面主动光学实验.结果表明,通过主动光学校正可以把镜面面形校正到磨制时的面形即λ/10.同时发现,薄镜面主动光学对三阶像散和三阶球差的校正能力最好,三叶彗差的校正能力也较好,而三阶彗差最难校正,这对于磨制大型薄镜面具有一定的指导意义.     

激光空泡刚性半球面内运动

采用甚高速照相技术与建立激光空泡在刚性半球壁面内的运动模型相结合的方法,确定了激光空泡在刚性半球面壁内的运动特性与无量纲距离的关系,提出了最佳无量纲距离概念。结果表明:半球反射面的半径与激光空泡最大半径之比小于1.1时,激光空泡在第1次膨胀时就会产生严重的变形并弹出半球面,并产生空化泡和空蚀,它们均会严重影响激光声的传播。该比值在1.1~3.3时,激光空泡将在第3次收缩之前接触半球面,容易对壁面造成空蚀。在该比值大于3.3的情况下,激光空泡在第3次收缩之前不会接触半球面,对激光声的传播和反射特性影响较小。如果考虑把空泡第1次溃灭时产生的激光声的声学中心控制在击穿点时,需要把该比值控制在5以上。     

亚乙基硫脲分子键伸缩模式与全耦合模式键极化率的对比及其拉曼激发虚态的相关研究

从拉曼峰强着手,得到了键伸缩模式与全耦合模式两种不同计算条件下,亚乙基硫脲(ethylene thiourea,ETU)分子的键极化率,并比较分析了两种计算结果的异同.研究表明:在键伸缩模式的算法中,仅考虑势能分布中键对称伸缩比重相对较大的部分拉曼峰参与极化率计算,显然忽略了键伸缩与键弯曲间的相互耦合,造成了与弯曲振动耦合较强的部分键伸缩极化率值存在一定误差.因此,此方法虽能使问题简化,但却丢失了一些信息.而全耦合模式算法考虑了所有振动模式(键伸缩与键弯曲)相互影响的情况,能更全面的反映键电荷的分布情况,但却会使问题的求解过程变得复杂.同时,在拉曼激发虚态的相关研究中,两种计算方法却得到几乎一致的键极化率弛豫方式(呈单指数规律衰减)及相同的衰减特征时间.     

人工调控微结构压电驻极体的热稳定性和电荷动态特性

利用表面带有周期性结构的硬质模板,通过冷压工艺将周期结构图案复制到多孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜表面,再经过热黏合工艺与致密氟化乙丙烯共聚物(FEP)薄膜复合,制备出了高度有序的微孔结构复合膜,并用电晕充电的方法对复合膜进行极化处理,最终获得氟聚合物复合膜压电驻极体.借助对这类复合膜压电驻极体介电谐振谱的测量,得到了材料的杨氏模量.并利用等温热老化工艺对它们的压电系数d33的热稳定性进行了考察.最后通过短路热刺激放电谱的测量和分析,讨论了该复合膜在热老化处理后的电荷动态 关键词： 有序结构 压电驻极体 压电性 电荷动态特性     

PbB_4O_7晶体的太赫兹光谱和软光学声子

对实验测量的PbB4O7晶体样品的太赫兹(1012Hz)光谱、拉曼光谱以及红外—可见—紫外光谱进行了分析.在0.25—2.5THz波段介电函数随频率变化曲线ε(ν)出现共振型尖峰.四方面的分析表明PbB4O7晶体中存在软光学声子:1)介电函数随频率的变化曲线ε(ν)满足LST(Lyddane-Sachs-Teller)关系;2)在共振峰的频率附近(3.10THz)有很强的拉曼散射峰;3)吸收系数随频率的变化曲线α(ν)满足极化激元的特征;4)透过晶体的光子的色散关系ν(k)发生断开的畸变.PbB4O7晶体中存在软光学声子的意义在于,在满足产生极化激元的条件下,透过晶体的光子的频率会发生劈裂,分为升高和降低的两支,有可能利用这种原理来改变光子的频率.     

分层掺B和吸附H2O碳纳米管的结构稳定性及电子场发射性能

运用基于第一性原理的密度泛函理论,系统研究了处于外电场中分层掺B并吸附不同数目H₂O碳纳米管体系的结构稳定性和电子场发射性能. 研究表明:第3层掺B并吸附5个H₂O的B₃CNT+5H₂O体系结构最稳定,管帽处Mulliken电荷最密集,尤其与单独掺B的B₃CNT和单独吸附H₂O的B₃CNT+5H₂O相比,其Fermi能级处态密度分别     

碳纳米锥电子场发射的第一性原理研究

运用第一性原理研究了不同锥角和结构的碳纳米锥 （CNC） 电子场发射性能.结果表明：随外电场 （E_add） 增强,CNC电子结构变化显著,费米能级 （E_f） 处态密度 （DOS） 明显增大;赝能隙减小;体系电荷移向尖端.DOS,HOMO/LUMO及Mulliken电荷分析表明：CNC的电子场发射性能除依赖于尖端结构外,很大程度上还取决于锥角大小,特别顶层6个原子的CNC₃和CNC₄场发射性能 关键词： 碳纳米锥 电子场发射 第一性原理     

高压诱致的反式联苯乙烯酮结构相变与化学反应

 利用金刚石对顶砧（DAC）高压装置在室温下对反式联苯乙烯酮（Trans, Trans-Dibenzylideneacetone）分子晶体进行了高压拉曼谱、荧光光谱和能量色散X射线衍射（EDXRD）研究。结果表明,在压力为1.0~1.3 GPa时,反式联苯乙烯酮发生了晶体—晶体的结构相变,同时开始伴随有压力诱导的化学反应,反应完成的压力为6.5 GPa。高压X射线研究表明,这次相变有新的共价键产生,可能的化学变化过程是,C＝C双键打开再与相邻的分子结合生成新的共价键。在压力大约为11 GPa时,反式联苯乙烯酮分子晶体再次发生了晶体的结构相变。新产生的物质在卸压后依然保持稳定。