大学物理教学培养学生工程意识的研究与实践

为了适应新世纪对人才科学素质的要求,以教育部提出的"卓越工程师教育培养计划"为契机,本文阐述了在工科院校大学物理课程中培养学生"工程意识"的意义、理念、方法和途径.

由大学物理多媒体教学实践所引发的思考

文章从多媒体教学中存在的问题和传统教学手段的优点出发,探讨了在大学物理教学中如何把多媒体与传统教学手段相结合的问题,并简单讨论了运用多媒体应注意的事项.

利用微课和云存储提升大学物理演示实验的探讨

近年来微课教学模式在教育界发展迅速,已获得学校教师的广泛关注。分析与探讨微课和云存储在大学物理演示实验中应用的可行性、策略性与实施性三个方面,旨在推动大学物理演示实验微课教学模式的发展,为提升大学物理实验教学课堂提供理论和实践指导。

子午工程二期漠河大气风温金属成分激光雷达钙原子初步观测结果

子午工程二期漠河(122°E,53°N)大气风温金属成分激光雷达利用高空大气金属层共振荧光散射机制探测80~120 km区域的金属层成分,并将这些金属成分作为示踪物去研究中高层大气的各种复杂的化学和动力学过程.子午工程二期漠河钙原子激光雷达采用的时间分辨率为1.1 min,空间分辨率为30 m.在这种高时空分辨率下,仍然得到了高信噪比信号.通过对2023年1月钙原子数密度随时间和高度的演化过程进行分析,发现背景层钙原子峰值密度达到了33.55 cm−3左右,并且其突发层钙原子峰值密度可以达到约53.64 cm−3;在与延庆(116.0°E,40.5°N)钙原子数密度的比较研究中,我们发现延庆的钙原子数密度小于漠河的钙原子数密度;在与国外台站钙原子观测的比较研究中,我们发现漠河钙原子数密度和德国Kuhlungsborn(54°N,12°E)台站的钙原子数密度接近,比法国的Observatoire de Haute Provence(44°N,6°E)台站的钙原子数密度大.在2023年1月12日至14日,我们观测到了钙流星尾迹,并且流星尾迹往往出现在金属层峰值的附近.

地方高校本科专业评估关键因素研究--以T大学为例

本科专业评估是提高教育教学质量和优化地方高校专业布局的重要手段。地方高校理工科专业评估原则是以学生质量为中心进行专业评估、以持续改进为目标促进专业发展、以学习成果为导向设计指标体系、以逻辑闭环为路径开展专业评估。高校开展一流本科专业建设是一项系统工程,应该以持续改进为目标,开展一流本科专业建设;以关键因素为抓手,推进专业质量高效提升。

二维Bi_(2)O_(2)Se光电特性及其光电子器件研究进展

二维(2D)材料由于其超薄的厚度、高度的机械柔性、可调谐的带隙以及易于定制的范德华异质结构,被广泛应用于通信、红外探测、航空航天以及生物医学等领域。其中2D Bi_(2)O_(2)Se作为一种新兴的二维层状材料,具有独特的晶体结构、优异的光电特性和良好的环境稳定性,是制备高性能红外光电子器件的优秀候选材料。本文综述了基于2D Bi_(2)O_(2)Se材料光电子器件的研究进展。首先,介绍了2D Bi_(2)O_(2)Se的晶体结构、能带结构及其光电特性。然后,详述了Bi_(2)O_(2)Se材料的常见制备方法,包括化学气相沉积法和水热合成法。此外,综述了Bi_(2)O_(2)Se材料在场效应晶体管、光电探测器和光开关领域的应用现状。最后,我们总结了全文,并对Bi_(2)O_(2)Se材料的发展进行了展望。

室温磷光材料二(2-苯基吡啶)(2-(2-吡啶)苯并咪唑)合铱(III)的合成及光电特性

以2-苯基吡啶(ppy)为主配体,2-(2-吡啶)苯并咪唑(pybiH)为辅助配体合成了一种室温蓝绿色磷光发射材料二(2-苯基吡啶)(2-(2-吡啶)苯并咪唑)合铱(III)((ppy)2Ir(pybi)),通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱、核磁共振氢谱(1HNMR)、质谱(MS)、元素分析对其结构进行了表征.利用紫外-可见吸收光谱、荧光激发和发射光谱、循环伏安曲线,结合含时密度泛函理论(TD-DFT)模拟计算研究了(ppy)2Ir(pybi)的光物理特性及能级结构,并研究了其电致发光性能.(ppy)2Ir(pybi)的紫外吸收峰分别位于250,295,346和442nm,与理论模拟计算吻合得很好;(ppy)2Ir(pybi)为蓝绿光发射,发光峰分别位于495和518nm;(ppy)2Ir(pybi)的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能级分别为-6.11和-3.43eV,光学带隙为2.68eV;以(ppy)2Ir(pybi)为掺杂剂,4,4-N,N-二咔唑基联苯(CBP)为主体材料,制备电致磷光器件,电致发射峰位于508nm,最大亮度为8451cd·m-2,最大电流效率为17.6cd·A-1.这些研究为(ppy)2Ir(pybi)在有机电致发光领域的应用提供实验依据.

完善的科研团队管理在研究生思政教育及科研育人中的作用——以太原理工大学纳米光电子团队为例

落实立德树人是高校教育工作的根本任务.研究生是我国经济建设和社会发展的中坚力量,作为科研团队中的一份子,他们的培育过程与科研团队的管理息息相关,需要一套科学完善的科研团队管理体制为研究生的思政教育与科研学习保驾护航.以太原理工大学纳米光电子团队为例,给出了团队日常管理的一系列具体方案,并论述其在研究生思政教育及科研育人实施过程中的重要作用。

基于混沌激光的无后处理多位物理随机数高速产生技术研究

提出一种基于混沌激光的无后处理多位物理随机数高速提取方法.该方法在光域中利用锁模激光器作为光时钟,通过太赫兹光非对称解复用器完成对混沌激光的超低抖动光采样,无需射频时钟及后续逻辑处理过程的参与,经多位比较量化可直接产生优质物理随机数.并以光反馈半导体激光器这一典型的混沌激光产生装置作为熵源对所提方法进行了原理性实验论证.结果显示,光反馈半导体激光器产生的6 GHz混沌激光经5 GSa/s实时、低抖动光采样后,利用并行输出型多位比较器对所获混沌脉冲序列进行量化处理,选取最低有效位4位,可直接产生速率达20 Gb/s的随机数.该随机数速率由选取的量化结果最低有效位数和光采样率联合决定,而当前光采样率受限于所用混沌激光熵源的带宽.本文工作可为硬件上实现更高速物理随机数的实时、在线产生提供有力的技术和理论支撑.

面向全光物理随机数发生器的混沌实时光采样研究

基于混沌激光实现全光物理随机数发生器的物理基础是完成对混沌光信号的高速实时全光采样.本文利用偏振无关的SOA构建出TOAD全光采样门,以光反馈半导体激光器产生混沌激光,对混沌激光的全光采样可行性进行了原理性实验论证,实现了对光反馈半导体激光器产生的6.4 GHz带宽的混沌激光5 GSa/s的实时、高保真全光采样.进一步研究显示,光采样周期与外腔反馈时间成比例与否对混沌信号弱周期性的抑制水平影响显著.当两者不成比例时,可有效消除原始混沌信号的弱周期性,有利于高质量物理随机数的产生.

结合空洞卷积与注意力机制的道路提取方法

针对高分辨率影像中道路情况复杂,存在细小道路和被建筑、阴影等隔断道路,导致道路提取精度不高的问题,提出一种结合空洞卷积单元和并行注意力机制模块的改进模型AP-LinkNet。该模型是通过在下采样编码过程中扩大感受野和深层次关注道路特征以达到更高的细节道路提取精度。其中空洞卷积模块在扩大感受野的同时不改变空间上像素之间的关系,并行注意力机制提高输入影像采样过程中对通道和空间信息的关注度,并加权赋值给解码步骤的反卷积特征。结合两种机制的特点,减少复杂道路背景的噪声扰乱性以及提高道路提取模型的整体精度。与DeepLabV3+、U-Net、LinkNet和D-LinkNet模型做对比分析,AP-LinkNet模型在DeepGlobe数据集上道路提取的F_(1)分数和IOU评价指标为80.69%和78.65%,其中F_(1)分数分别高出对比模型11.71%、5.24%、3.97%和3.58%。结果表明模型精确度和鲁棒性更高,对于高分影像狭窄、被遮挡等复杂道路细节提取效果好。

中纬度中间层顶钠原子密度高度分布的长期变化趋势研究(2010—2021)

中间层顶/低热层区域(the Mesosphere/Lower Thermosphere,简称MLT)的高度为70~110 km,为了研究这一区域对太阳活动的响应,本文以钠原子为示踪物,对北京延庆(116.0°E,40.5°N)钠共振荧光激光雷达2010年1月—2021年8月近一个太阳活动周期的数据进行了分析,发现钠原子柱密度的长期变化显著,与太阳黑子数的变化呈现出正相关趋势.延庆钠层质心高度的线性趋势在这期间总共上升了311.4±706.6 m,长期变化趋势并不显著.自2018年开始,半高全宽对应的高度范围出现了明显的增加,但是上边沿升高的幅度不大,目前受到广泛关注的热层金属层的观测与研究更依赖于激光雷达探测灵敏度的提升.

双光反馈短腔半导体激光器动力学特性分析

提出并数值验证了双光反馈短腔半导体激光器可以稳定产生宽带混沌信号。通过理论分析对比了单光反馈和双光反馈两种结构下,反馈系数对激光器动力学特性的影响,发现双光反馈结构的短腔半导体激光器在很大的参数范围内可以产生混沌信号。对激光器不同输出状态的信号特性进行分析,结果表明双光反馈结构的激光器经由倍周期路径演化为混沌状态。另外,研究了双腔的反馈系数对激光器输出信号带宽的影响,发现双光反馈结构的激光器产生混沌信号的带宽可达10 GHz以上,并且随着反馈系数增大而逐渐增加。

新型电极Mg_(2)SiNi_(3)与Mg_(2)Si的连接和界面行为研究

Mg_(2)Si基热电材料是中温区间最有前途的热电材料之一。为了提高Mg_(2)Si基热电接头的界面性能,提出了一种新型电极材料Mg_(2)SiNi_(3)作为Mg_(2)Si的电极材料,并采用放电等离子烧结技术(SPS)实现了Mg_(2)SiNi_(3)和Mg_(2)Si的连接。同时,测试分析了所得接头的界面微观形貌、界面电性能、力学性能以及稳定性。结果表明,Mg_(2)SiNi_(3)与Mg_(2)Si烧结后形成了完整的冶金结合,界面处各组成元素均实现了均匀过渡;界面接触电阻得到了有效地优化,而且接头以及界面稳定性良好;时效前后,界面性能均未出现大幅的退化。Mg_(2)SiNi_(3)的提出为Mg_(2)Si基热电器件设计和集成提供了一种新的思路。

复杂静电场问题中电势零点选取的合理性

对一个复杂静电场问题分解为两个甚至多个子问题利用叠加原理进行电势求解时,如何合理地选取各个子问题的电势零点的问题进行了研究和讨论。首先讨论了电势参考点选取的任意性和相对性,然后通过一个实际的静电场问题引出了电势参考点选取的合理性。最后,从做功与能量和唯一性定理两个方面对电势参考点选取的合理性进行了分析与讨论。

小组学习法在物理实验中的应用

物理实验课是一门实践性很强的课程.小组学习对物理实验教学起着重要的作用.这种方法能促进学生之间的互动与协同合作.最大限度地发挥学生的主观能动性,促进学生积极主动地学习,提高学生的实践能力.

氧化锡电子传输层在正置钙钛矿太阳能电池中的研究进展

近年来,钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells,PSCs)由于具有光伏性能优异、材料成本低、制造工艺简单等优势,引起了科研工作者广泛的研究兴趣。在PSCs中,电子传输层(Electron transport layer,ETL)在提取和传输光生电子方面起着至关重要的作用。氧化锡(SnO_(2))由于具有高光学透过率、高电子迁移率、良好的化学稳定性、合理的能级结构和可低温制备等优异性能,成为PSCs器件中理想的ETL。本文围绕SnO_(2) ETL在正置PSCs中的研究进展进行综述,首先介绍了SnO_(2)的结构与光电特性,并归纳了SnO_(2)的制备方法,随后对有机无机杂化PSCs及全无机PSCs中SnO_(2) ETL的改性进行了详细的阐述和总结,包括掺杂及界面修饰处理,最后总结全文,对SnO_(2) ETL的发展进行展望。

基于模拟退火粒子群优化算法的ECT图像重建方法研究

电容层析成像系统中,其反问题的“病态性”特点,导致传统图像重建算法的重建结果伪影现象严重。粒子群算法(Particles Swarm Optimization,PSO)作为智能算法的一种,具有易实现,收敛快等显著优点,缺点也很明显,即粒子易收敛于局部最优解。将模拟退火算法与粒子群搜索算法相结合,利用模拟退火算法中的概率突变能力,能够有一定概率跳出算法的局部最优解。设计了五种不同的典型流型并进行了仿真实验,利用所提算法与LBP算法、Tikhonov算法、Landweber迭代算法以及标准PSO算法分别对其进行了图像重建。仿真实验所得到的主观结果和客观数据均表明,所提算法可以有效减少重建图像中的伪影,明确图像形状,提高重建图像质量,使得图像重建结果更加接近原始流型。

面向DVS振动信号识别率提升的特征选择算法研究

分布式光纤振动传感(Distributed Optic-fiber Vibration Sensing, DVS)系统可对振动信号实现分布式测量,在实际应用中通常采用模式识别算法对各种振动事件进行识别,然而目前模式识别特征大都固定冗余,不能充分展现振动信号的特性,导致误报率高的问题。针对上述问题,搭建了一套直接探测结构的DVS系统样机,并提出了基于模拟退火算法和Fisher Score算法相结合的混合式特征选择方法。首先使用Fisher Score算法选取合适的特征初始集合,再将Fisher Score嵌入模拟退火算法的新解产生环节中,实现对入侵振动信号的特征组合整体效果较好的选择。通过实验对算法性能进行验证,结果表明:该算法可以剔除冗余入侵振动信号特征,拥有较快的收敛速度,使系统的识别率由80.23%提升至94.46%。

基于滤波器相似性剪枝的声学场景分类

为解决场景分类系统模型复杂度高且现有场景分类剪枝算法容易丢失重要特征信息的问题,提出一种基于滤波器相似性剪枝的声学场景分类方法。以滤波器自身相似性为基础,采用余弦距离和欧氏距离度量距离融合的方法生成相似矩阵判断滤波器重要性并消除冗余滤波器。为提高分类器的泛化性,在网络输出端用决策森林后处理并构建网络。实验结果表明,所提方法能够有效在降低模型复杂度的基础上提升分类精度和系统泛化性,尤其是当消除参数较多时,所提方法特别有利。