自制动态式阿基米德原理演示器

1仪器装置图 2设计理念 用现有的阿基米德原理演示器探究“阿基米德原理”,要进行4次实验和2次计算,这样误时费力,而且只是对阿基米德原理终端的、静态的说明,学生对它缺乏过程性的动态感受．为此,特设计该动态式阿基米德原理演示器．     

Production of annular flat-topped vortex beams

A model of an annular flat-topped vortex beam based on multi-Gaussian superimposition is proposed.We experimentally produce this beam with a computer-generated hologram(CGH) displayed on a spatial light modulator(SLM).The power of the beam is concentrated on a single-ring structure and has an extremely strong radial intensity gradient.This beam facilitates various applications ranging from Sisyphus atom cooling to micro-particle trapping.     

核磁共振成像一维空间编码教学实验

利用梯度磁场实现检测信号的空间编码,是核磁共振成像(MRI)的关键技术.本文采用ccc系列样品将二维问题简化为一维,使用超小型教学用核磁共振成像仪进行了一维空间编码实验研究,并对实验过程及实验结果进行了计算模拟和分析.     

A new energy source originating from extra dimensions

In this work the Einstein gravitational field equations and the Lichnerowicz boundary formalism in the extra dimensions are used to build up our black hole model from 6-dimensional space－time. From the internal stress－energy tensor the solutions with energy levels and semiclassical space-quantization are obtained, which combines with only one metric condition outside the defect. We show a new type of energy source, which originates from extra dimensions. A part of the energy source of quasi-stellar object (QSO) maybe come from extra dimensions in that way. The theoretical arithmetic upper limit is identical to that of the output energy of QSO.     

利用空问诱导色散补偿介质色散

研究了超短脉冲贝塞尔光束在色散介质中的传输特性，指出空间诱导色散效应可以用来补偿介质色散作用，从而可以在色散介质中实现无衍射无色散的类时空孤子波的传输。用理论推导和数值模拟的方法得到的具有反常色散性质的空间诱导色散可以有效地补偿介质色散。数值模拟的结果表明，由于超短脉冲贝塞尔光束的无衍射无色散传输距离受到高阶色散效应和贝塞尔光束空间受限两方面的限制，无衍射无色散传输只能在有限距离内近似实现。通过增加脉冲长度可以减小高阶色散效应的影响。在传输距离小于衍射距离时，空间诱导色散效应可以很好地描述脉冲演化和色散补偿过程。     

空间调制线偏振光谱测量的误差影响仿真分析

通过理论推导,给出了1/4波片复合双折射光楔偏振片型空间调制结构的误差矩阵,并在空间调制相位为0及0.5π的位置分别计算了理想像面光强受器件误差的影响程度。1/4波片的延迟量误差是将入射光斯托克斯参量的V分量引入调制光强中的主要原因,在调制相位为0.5π的位置,当延迟量误差为0.02π时,其调制系数为0.0314。在给定的器件误差范围内,入射斯托克斯参量具有同样的Q、U分量时,V=0.2会使得U分量测量偏差控制在0.45%内的概率从V=0时的80%左右下降到6%。利用计算机仿真分析得到了线偏振度测量偏差随入射条件的变化,在所有误差取误差范围内的最大值且入射光的V分量小于0.04时,在仪器未定标的条件下,线偏振度的相对测量偏差可以控制在0.5%以内。     

物理综合性问题的一种教学策略:搭建物理概念脚手架

通过两个具体的实例说明物理综合性问题教学中搭建物理概念脚手架的两种方法:递进式和平行式.搭建有效的概念“脚手架”能增进学生对物理知识和方法理解,帮助学生提高分析解决物理综合性问题的能力.     

煤粉燃烧过程碳烟生成的激光测量研究

燃煤锅炉生成的碳烟不仅会增强火焰辐射、影响燃烧外,还排放到大气环境中带来严重危害。为了进一步了解其生成机理从而更好地对其生成量及特性进行控制,对煤粉燃烧过程中颗粒周围碳烟的分布规律进行定量的研究十分必要。本文自行设计了注射式微量给粉装置,成功实现了0.1 g/h量级给粉率下的连续给粉,并通过改进多元扩散燃烧器和以及结合激光诱导白炽光(Laser Induced Incandescence)技术,首次实现了对单颗粒煤粉燃烧过程中碳烟分布的定量测量,发现对于70μm左右的煤粉颗粒,碳烟分布直径约为1 mm。此外还通过控制气氛,研究了含氧量对碳烟生成的影响,发现随着氧含量的上升,碳烟总浓度下降并且峰值出现更早的规律。     

高温超导电缆终端预制式应力锥的设计与分析

高温超导电缆终端是高温超导电缆系统的重要组成部分。借鉴常规电缆终端预制式应力锥的设计理论,结合高温超导带材的特殊工作特性,选用耐低温的绝缘材料,对高温超导电缆终端预制式应力锥进行设计。运用有限元分析软件ANSYS对设计的高温超导电缆终端预制式应力锥进行建模和仿真计算,得到终端处的电场和电位分布,并将仿真结果和理论计算结果进行对比分析,验证设计的可行性,为进一步的研究奠定了基础。     

谐振式集成光学陀螺解调特性分析

基于激光器频率谱检测技术,沿着光的传输方向分析了光波在谐振式集成光学陀螺系统中的传播,结合输入信号特征,建立频域内的数学模型,通过数值仿真和实验得到了调频检测系统下的解调曲线。按照光的传输方向：激光器、声光晶体移频器、光波导环形谐振器、探测器,利用贝塞尔函数展开和光场耦合模理论分析了谐振式集成光学陀螺解调特性,及其调频调制检测系统解调输出信号与谐振频率偏差之间的关系。通过数值计算,分析了解调曲线的变化规律,得到了施加在激光器压电陶瓷驱动器上调制波形的最佳调制系数。在实验上搭建了激光器频率调制解调技术系统,得到了解调曲线。数值仿真和实验结果表明,当调制系数M=2时,线性工作区间斜率最大,解调曲线最好。实测形状与理论分析结果相符,从解调信号得到±2×10³ rad/s的陀螺动态范围。