经典电动力学现代化学习的思考与设计

根据高校目前电动力学教学的实际情况,运用教学设计的原理、方法分析现代化学习对电动力学教学的影响和作用,并进行探索与实践研究.得出利用教学设计原理进行电动力学教学以及对学生能力进行培养的理念和策略.     

百年物理学的启示

一百年前，爱因斯坦在伯尔尼狭小而简陋的公寓里写出十几篇科学文章，其中的五篇论文，即讨论了光量子以及光电效应的《关于光的产生和转化的一个启发性观点》、推导出计算分子扩散速度数学公式的《分子大小的新测定》、提供了原子确实存在证明的《关于热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》、提出时空关系新理论的《论动体的电动力学》，     

高离化类铜离子4s—4p跃迁的理论计算与量子电动力学效应

采用相对论多组态从头计算方法，系统计算了高离化类铜离子等电子序列Ｉｎ２０－Ｕ６３＋（Ｚ＝４９～９２）４ｓ－４ｐ跃迁波长和能级间隔，计算结果与文献的实验值和计算值作了比较。结果表明，在高离化类铜离子体系中存在更显著的量子电子动力学效应。     

教学改革的倡导者

虞福春先生离开我们已经一年了。这一年中，先生的谆谆教导特别是他对教学改革的许多精辟见解，不时激起我们对先生的深深回忆和怀念。     

一个电动力学矢量公式的分析应用与推广

电动力学的研究对象是电磁场的基本属性,电磁场的运动规律以及它和带电物质之间的相互作用.本文通过探究一个电动力学中的常见问题：已知极化强度求解束缚电荷的体密度,使学生在情境中产生疑难,在疑难中发现新问题,激发学生的认知冲突.在教学过程中,重视知识和方法的应用及迁移,引起学生积极思维,培养学生科学思维和科学探究的能力.     

含多个相干耦合人工原子的单模腔的输入输出特性

在以往的腔量子电动力学(QED)系统中原子气通常被处理成单个原子,从而得到诸如拉比劈裂、单光子阻塞等现象.受益于超导电路QED的发展,超导量子比特(SQUID)可以被看成人工原子,它们之间通过LC谐振子失谐的耦合会构成人工原子间的等效相干耦合.基于此,研究了具有相干耦合的多个人工原子对单模腔输入输出的影响,并从缀饰态的角度对透射谱进行了分析.结果发现包含多个相干耦合人工原子的单模腔,其透射谱与只含单个原子的腔显著不同,更重要的是透射峰的数目并不会随着人工原子数的增加而增加,最多只有3个透射峰.为了解释这种透射谱的规律,应用全量子理论,计算了整个系统在不含耗散时单能量子情况下的本征值和本征态.原则上,有几个粒子,就会形成几个缀饰态,理论上就会出现几个透射峰.然而本文发现存在一些不包含光子成分的缀饰态,它们并不贡献透射峰.而原子数增多后会出现透射峰劈裂,这对应着能级避免交叉现象,本文从缀饰态角度进行了说明.从这些缀饰态的具体形式上很多都具有多体纠缠的性质.因此采用这样一种包含多个相干耦合人工原子的单模腔,将有利于构建多体纠缠态,在未来也可以通过透射率的变化,探知腔内多体纠缠态的形式.     

信息技术融入电动力学课程建设的思考与实践

电动力学是物理学专业的专业核心课,是培养新时代物理学人才重要的支撑课程.本文围绕课程教学目标、教学内容、教学方法、教学评价等方面,阐述了融入信息技术、采用线上线下混合式教学模式,建设电动力学课程的思考和实践研究.     

激光参数对非理想真空激光光强极限的影响

人类在实验室可实现的激光强度极限是强场量子电动力学（QED）的重要问题。在非理想真空条件下,极端超强激光与残留的电子相互作用触发伽马光子辐射与正负电子对产生的QED级联效应,从而显著消耗激光能量,大幅降低可实现的激光峰值强度。考虑到QED级联效应与激光偏振、焦斑尺寸、脉宽长度有着密切的关系,基于囊括QED过程的粒子网格模拟方法（Particle-in-cell, PIC）对上述参数的效应进行分析,同时构建了激光场演化的自洽方程来进行解释,二者结果基本保持一致,获得的强度极限在考虑的参数范围内为10²⁶～10²⁷ W/cm⁻²。结果表明,同等情形下,圆偏振激光可激发更强的QED级联,使得激光强度上限略低于线偏振。此外,紧聚焦激光由于QED级联发生的时空间尺度更小,从而激光的吸收效应被显著抑制,进而可以实现更强的聚焦强度。对于更长脉宽的激光,由于正负电子对吸收的能量区域更加弥散,使得可实现的激光强度上限阈值有所提升。但对于超短脉宽情形（如单周期）,由于QED级联的种子源电子束不能很好地被约束在激光区域,理论分析耗散的激光能量偏高。此外,在高真空度的情形下,残余电子的随机性也会对可实现激光强度产生一定的影响。研究结果可为后续开展极端强场QED实验和数100 PW级超强超短激光装置建设提供指导。     

激光脉冲和电子束对撞准确度的测量方法

超强激光脉冲与相对论电子束相互对撞是当前主要的强场量子电动力学（QED）实验手段。如何测量超强激光脉冲和电子束对撞的准确度,进而实现微米精度的准确对撞,是目前限制实验发展的重要因素。利用蒙特卡罗数值模拟方法,系统研究了超强激光脉冲和相对论电子束相互对撞过程,重点关注了电子和辐射光子动力学信息与激光脉冲和电子束对撞偏移量之间的对应关系。研究发现：辐射光子的空间分布信息,可以有效反映出激光脉冲和电子束的对撞偏移量。基于该研究结果,实验中可利用光子空间分布的信息,实现对激光脉冲和电子束对撞准确度的调节,从而有望促进强场QED实验技术的发展。     

相对论量子化学的现状与未来

本文围绕量子力学方程HΨ=EΨ的三个要素,即决定何种物理问题的哈密顿量H、描述电子分布状态的波函数Ψ以及相应的能量/可观测量E[H,Ψ],系统总结了相对论量子化学中的基本概念、原理、理论和方法,并展望了未来的发展方向.