一种基于迈克尔逊干涉仪的浓度/折射率在线测量系统的研究

浓度是表征溶液性质的重要物理参数之一。本文设计了一种基于旋转比色皿结合迈克尔逊干涉仪的浓度/折射率在线测量系统。将液体加入比色皿并旋转5°,利用CCD采集光强数据和自编的计数程序,可实时测量旋转前后干涉条纹移动数目之差,并由此计算NaCl和葡萄糖溶液的折射率和浓度。对质量百分比浓度为0、10%和20%的NaCl溶液进行了折射率测量和误差分析,发现与相关理论值的相对误差仅为0.61%、0.63%和2.2%。葡萄糖溶液的浓度—折射率关系曲线也呈现出线性良好、可靠性高的特点。总之,基于迈克尔逊干涉仪的浓度/折射率在线测量系统具有测量非接触、结果可靠、高效实用的特点。

课程思政与学科教育的辩证关系浅析——以大学物理实验课程为例

以具体的实验课程为例,探讨了如何将哲学思辨、科学精神、物理素养、爱国情怀等思政元素与物理实验课程的各个环节有机地结合,并提出思政教育和学科教育的辩证统一性,二者既有区别又有联系,既彼此独立又相互促进,只有将它们高度融合方可发挥其“立德树人”的催化作用.

晶体电光调制实验中常见“故障”诊断

为了加深操作者对实验的理解,并通过实验学会对偏振光和非线性光学等知识的应用,从实验的原理入手,揭示了晶体电光调制实验中经常出现的“故障”原因,并提出解决方案。第一,实验中输出信号出现的绝大部分问题,都可以归结为光路没有达到最佳状态。此时可以通过观察干涉圆环图样进行初步判断,再用“两平行一正交”的法则对光路进行调节。第二,输出电压增量ΔV与入射光强I_(0)成正比例变化,和调制信号幅度成反比例变化。据此可以有效地将输出电压的增量控制在合理范围内,保证实验的成效。第三,当起偏器和检偏器平行时,增加偏压后输出电压不增反降。

Ge/Sn合金化对CsPbBr_(3)钙钛矿热载流子弛豫影响的非绝热分子动力学研究

铯基全无机钙钛矿CsPbBr_(3)具有良好的热稳定性,在应用中表现出优越的发光特性,是近年来光电领域的明星材料.CsPbBr_(3)界面的光生载流子过程与其光电性能密切相关.本文采用非绝热分子动力学方法结合含时密度泛函理论,对CsPbBr_(3)及其合金化结构的激发态动力学过程进行了系统研究.研究结果表明,Sn/Ge合金化能够有效缩短退相干时间,减缓电子-空穴复合.CsPb_(0.75)Ge_(0.25)Br_(3)体系的载流子寿命延长至1.6倍,而CsPb_(0.5)Ge_(0.25)Sn_(0.25)Br_(3)体系的载流子寿命延长为原始体系的4.2倍.证明了B位(钙钛矿结构ABX_(3)中的B位)金属阳离子的双原子合金化对CsPbBr_(3)的非辐射电子-空穴复合具有很强的影响.本研究提供了一种能够有效延长钙钛矿载流子寿命,合理优化太阳能电池性能的合金化方案,为未来钙钛矿太阳能电池材料的设计提供了思路.

钙钛矿材料:热电领域的潜力之星

硫系和卤化物钙钛矿材料具有优良的热电输运性能,以及易制备、稳定性良好等诸多优点,因而受到了广泛关注。筛选具有热电潜力的钙钛矿材料和提升现有钙钛矿材料的热电性能是目前研究的重点内容。本文回顾了钙钛矿和热电材料的基本理论,描述了材料热电性能的表征参数,综述了具有优良热电潜力的钙钛矿材料的研究进展,包括无机硫系和卤化物钙钛矿材料、有机复合钙钛矿材料以及氧化物钙钛矿材料等,并从电子结构、电输运性质、热输运性质以及热电性能调控方法等方面分析了钙钛矿材料具有优异热电优值和优良热电潜力的原因,展望了钙钛矿材料的热电应用前景。

第一性原理研究掺杂及未掺杂(TiO_2)_3团簇的电子性质(英文)

为了研究金属掺杂团簇时带隙的变化趋势,本文用Cr,Mo,V,Nb四种元素掺杂(TiO_2)_3团簇,并用密度泛函理论下的广义梯度近似(GGA)方法计算.不同掺杂位置的结果表明最好的掺杂位置是3-配位的钛位置.所有掺杂后(TiO_2)_3团簇的HOMO-LUMO带隙都要比未掺杂时要小,对应高能区态密度峰值左移0.1 e V;HOMO的电子云分布主要占据了氧原子的位置,当掺杂团簇被激发时,电子从末端氧原子位置跃迁到掺杂原子.此外,我们进一步的计算表明Cr和Mo是降低(TiO_2)_3团簇带隙较好的掺杂元素.为了进一步的研究掺杂(TiO_2)_3团簇的性质以及它在光催化,清洁能源等方面的应用,还需要我们进行实验和理论相结合的研究.

均相光催化制氢体系有机染料光敏剂的研究进展

氢能是一种理想的清洁型新能源,在可再生能源中占据重要地位。现阶段国内氢能的发展仍然面临技术不成熟导致的生产效率较低、制氢体系不稳定及氢能应用的综合成本过高等问题,从而阻碍了氢能产业链的发展。我国在碱性电解水制氢与煤气化制氢方面的技术优势明显,制氢规模位居世界首位,但在可再生能源制氢如光催化制氢、电催化制氢等方面,与国际顶尖技术相比还存在较大差距。光催化制氢技术分为非均相制氢和均相制氢两种。由于非均相制氢体系多以半导体为光催化剂,其光吸收效率低且产氢效率并不理想。对于由光敏剂、催化剂和牺牲电子供体组成的均相体系而言,其结构组成简单,便于灵活的系统设计,是颇具潜力的制氢技术。其中光敏剂作为制氢反应的能量捕获器,其选取尤为关键。目前研究最多的是贵金属及其配合物类光敏剂,然而贵金属资源少、成本高,限制了进一步发展。采用纯有机染料代替贵金属基光敏剂构建非贵金属光催化制氢体系有望为均相光催化制氢体系的发展带来新突破。非贵金属光催化制氢体系中的纯有机光敏剂主要分为含氮杂环类、氧杂蒽醌类、氟硼吡咯类和香豆素类等。目前对纯有机染料光催化制氢性能的研究表明其制氢效率要远高于相同实验条件下的金属基光敏剂。由于有机染料存在良好的构效特性,通过结构的设计和修饰可以达到改变和优化光敏剂性能的目的。并且纯有机染料不含金属类元素,具有低廉的成本、丰富的资源,便于合成,逐渐成为该领域研究人员的新宠。本文从均相光催化制氢体系出发,简要介绍了包括体系基本组成、结构类型、光化学理论基础以及制氢机理分析与性能的研究,重点而详细地综述了有机染料为光敏剂的非贵金属光催化制氢体系的研究进展,并对应用有机染料作为制氢体系光敏剂突出特性的筛选设计做出展望,进一步明确未来氢能源技术的发展方向。

染料敏化太阳能电池中金属有机配合物染料敏化剂的研究进展

染料敏化太阳电池(DSSC电池)近年来已经引起国内外众多学者的重视,越来越多的研究者对此表现出极大的兴趣。染料敏化剂是影响染料敏化太阳电池光电转化效率(IPCE)和寿命的最关键的因素。简要介绍了DSSC电池的结构及工作原理,主要综述了近年来很有前景的有机金属配合物染料敏化剂的研究进展。为新染料的设计与合成及提高电池的光电转化效率和稳定性提出了值得进一步深入研究的问题。

染料敏化太阳电池中有机染料敏化剂的研究进展

染料敏化太阳电池(DSC电池)近年来已经引起国内外众多学者的重视,越来越多的研究者对此表现出极大的兴趣。染料敏化剂是染料敏化太阳电池的光电转化效率(IPCE)和寿命最关键的因素。简要介绍了DSC电池结构及工作原理,主要是针对近年来很有前景的香豆素类、半菁类、多烯类、吲哚类及其他很有发展潜力的有机染料敏化剂研究所取得的进展进行了综述。为新染料的设计与合成,为提高电池的光电转化效率和稳定性提出了值得进一步深入研究的问题。

基于点云切片的边界提取

针对点云切片的截面数据可能存在不连续的特征曲线对拟合造成误差的情况,提出对每个截面数据将不连续的特征曲线点集分割成连续的特征曲线点集的方法。鉴于不连续特征曲线点集之间、点与点之间的欧式距离远大于点云密度,而同一个连续特征曲线点集中点与点的欧式距离趋近于点云密度,所以可以利用点云密度作为阈值,将不同的连续特征曲线点集分割开。对每个连续的特征曲线点集进行曲线拟合,得到点云切片的边界。分析结果表明,该分割算法能有效地分割出点云切片中不连续的特征曲线点集,减小曲线拟合时的误差,提高了点云切片边界提取的精度。

基于级联长周期光纤光栅的透明液体浓度测量

利用级联长周期光纤光栅进行透明液体浓度测量。将光栅充分浸没在液体槽中,通过向液体槽内注入不同浓度的溶液研究液体浓度对级联光纤光栅谐振波的影响。结果表明谐振波偏移量与溶液浓度之间存在线性关系。因此,通过谐振波偏移量,能够计算液体未知浓度。从而实现了液体浓度的测量。该实验操作简单,测量方便,适合在近代物理实验教学中推广应用。

来华本科留学生公共物理课程教学的改革与思考

结合公共物理课程教学实践的特点,针对来华留学生现状和物理课程教学过程中存在的若干问题进行分析,并对留学生物理课程教学模式作出相应的改革.为留学生的教学提供可借鉴的思路与方法.

虹与霓设计与再现

提出一种崭新的虹与霓现象观测方法,通过将分光计与光源结合改装,以自制“光学透镜与添加装置”为核心,实现了对光源光强、虹的长宽、折光率等参数的动态调整,能够稳定呈现曲率可调的弯曲彩虹现象,解决了传统装置参数调节困难、霓虹呈现效果单一的问题。该装置体积小、方便携带,为引导使用者多维度全面学习霓虹呈像原理提供了全新的启蒙思路。

工科大学物理实验教学中的人文情怀

仅从技术角度讨论《工科大学物理实验》教学是不够的。深层次的物理实验教育教学改革,必须从人文情怀的角度去审视。要认识到,教育的根本目的是培养人,技术脱离人的存在是无意义的,大学物理实验学习的载体只能是人。大学物理实验教育教学要体现教师的人文情怀,要培养学生的人文情怀;大学生在学习中,要关注社会重大问题,要从哲学和社会的高度看待物理实验。

滴落状血迹形态的实验模拟研究

滴落状血迹是刑事案件现场常见血迹形态,是对犯罪现场重建分析的重要依据。本文通过血液滴落的模拟实验,分析测量结果,研究血液滴落的角度与高度对血迹形态的影响,并得出相应规律。通过对滴落状血迹形态的观察分析,反推血滴的出射角度,下落高度和排列的顺序,进而确定案发当时出血者的体位、姿势、朝向角度、动静关系。以期对现场重建有很大的帮助。

眼动仪在分光计调节实验教学中的应用研究

分光计是基础物理实验很重要的精密光学测量仪器,被广泛应用于单色光波长测量,固体折射率测定及超声光栅测声速等综合性实验中。分光计的熟练调节是这些综合性实验的前提。分光计的调节很能反映学生的基本实验操作技能。实际操作中,由于分光计结构较为复杂,特别是针对大学低年级的本科生而言,学生在调节过程中往往会遇到诸多困难,多数同学不能在30 min内顺利完成调节。为实现分光计调节实验的精准教学,利用最先进的眼动仪开展实验研究,具体而言主要将分光计的调节分为目镜调节、望远镜光轴方向调节和平行光管调节三个阶段,利用眼动仪得到的操作者注视热点图、轨迹图和眼动数据,得出三个阶段的难易程度,并分析每个阶段的调节特点。通过对比本科生和研究生在试做实验、正式实验和指导后实验中的注视特征,发现学生在分光计调节中存在的问题,对比了本科生和研究生学习特点,从而为建立合适的实验教学方法提供指导。

（TiO2）n（n=3～8）团簇的几何结构和电子性质研究

采用广义梯度近似（GGA）方法，对（TiO2）。（n=3～8）团簇进行了结构优化，计算并分析了其几何结构，平均结合能，能级，态密度以及最高占据分子轨道．最低未占据分子轨道（HOMO．LUMO）的电子云密度分布。结果表明：随着n的增加，TiO2团簇（除了（TiO2），团簇外）的平均结合能都在逐渐缓慢增加。（TiO2）n（n=4～8）团簇的HOMO-LUMO能隙随n的增大而减小，而HOMO能量随n的增大而增加。（TiO2）n（n=3～8）团簇的HOMO的电子云主要集中在悬挂及连接的氧原子上，相反，LUMO上的电子云主要集中在钛原子以及少量部分氧原子上。

一种实验室重力储能装置的设计与研制

21世纪面临着能源危机的重大议题,国家和企业迫切需要升级能源结构,转变能源方式。重力储能方式是机械储能方式的重要类型,是将重力势能转变为电能,并将电能储存起来的清洁储能方式。在实验室中自制了一种小型重力储能装置,并优化传统装置的各部分结构,进行设备改良。与大型重力储能设备相比,具有降低实验成本、节约时间、方便多次测量的优点。此外由于此装置的可拆卸和便携的特点,还可以用于教学演示和科普展示。

低渗储层三维网络模型的岩石电阻率性质研究

基于岩石孔隙三维网络模型的结构特征构建模型,设计程序,计算分析了孔喉尺寸分布、岩石孔隙的润湿性、油水界面张力、初始含水饱和度等参数对低渗透油藏驱替过程中的电阻率指数的影响,绘出电阻率指数在驱替过程中随含水饱和度的变化趋势曲线.结果表明:岩石孔隙的润湿性对驱替过程中电阻率指数的影响比较明显;在同一含水饱和度下,岩石孔隙中的电阻率指数随着喉道尺寸、初始含水饱和度的增大而上升,随着油水界面张力的增大而下降.

三苯胺类染料用于染料敏化太阳能电池光敏剂的理论研究

为了揭示三苯胺分子为敏化剂的染料敏化太阳能电池(DSSCs)的物理机制,采用含时密度泛函理论(TDDFT)方法计算了三苯胺染料分子1、2、3的紫外-可见吸收光谱和能级结构。结果表明,在电子给体和电子受体不变的情况下,改变π桥结构将明显改变染料的光谱性质。分子3的紫外-可见吸收光谱比分子1、2的吸收光谱有明显的红移。分子2、3的摩尔吸光系数也明显高于分子1的摩尔吸光系数,因此具有更高的捕获太阳光的能力。计算结果还表明,有机染料的合成需要综合考虑染料的吸收光谱特性、染料能级与半导体电极电位及氧化还原电解液电位的匹配及电子注入等内在因素,从而提高DSSCs的能量转化效率。