共振激励和重力作用下一维水平弦垂直振动驻波理论与实验研究

本文用本征函数展开法和拉普拉斯变换求解了重力作用下水平放置的一端固定、另一端以极小振幅作垂直简谐振动的一维弦的竖向振动波动方程,得出解析解,得到弦(弹性绳)共振形成驻波时的所有本征频率,且本征频率和驻波波腹大小、位置均与重力无关.实验上测量了驻波波腹的数目随共振频率变化的关系,利用理论推导出的波动方程中波速的表达式及测量弹性绳振动时的张力和绳子的长度,算出绳子的质量线密度,与实验值吻合,从另一角度验证了一维弦的横振动所满足的波动方程理论的正确性.

准稳态下常功率平面热源法测不良热导体热导率及COMSOL模拟

准稳态法是测量不良热导体热导率的一种常用方法,样品材质、保温层、加热功率等都会对测量结果造成影响。本文采用分离变量法,以有机玻璃为例,求解了厚度均匀的无限大不良热导体两侧同时施加均匀的指向中心面的热流密度时的热传导方程,得到样品各处的温度随时间变化的严格解。在初始加热时间不到十分钟的状态下采用截断近似,并在准稳态下用常功率平面热源加热法测量了不良热导体的热导率k及比热c。在此基础上,采用四块有机玻璃板和两个加热薄膜外包泡沫和聚丙烯(PP)阻热材料的模型,作了COMSOL多物理场耦合仿真,得到的理论、实验及仿真结果三者符合得很好。

慢极化效应和因果律

在 10 - 4～ 10 5Hz的宽频段测量了钛酸锶钡的复介电常数 ,归纳出了ε(ω)的经验公式 ;它不满足K_K关系 ,实验证明了慢极化效应的存在使马尔可夫过程的因果律不再正确 ,而必须采用非马尔可夫过程的更为广泛的因果律。

频域测量中的慢极化效应

对同一钛酸锶钡陶瓷样品作了频域和时域介电测量.在10-3Hz至104Hz范围可以测出复介电常数.但时域测量表明样品的慢介电常数甚大于快介电常数.实验观察到在正弦外电压作用下通过样品的电流主要是不遵从RLC电路方程的慢极化效应所提供.这时的复介电常数的意义成为存在争议的复杂问题.

Moseley定律的意义及其新应用

由Moseley定律可严格定义量子化学中原子轨道线性组合 (LCAO)的基函数 ,其中的屏蔽常数可由实验完全确定。通过最强化学键原理的计算 ,正确给出了水分子的电偶极矩和总电子能量。

铁电极化疲劳效应的微分电滞回线谱分析

铁电体的极化强度P是根据电滞回线计算的,但漏电电导、顺电电容、电极和样品表面接触层、pn结电阻等的影响使得精确测量回线非常困难.作者引入微分电滞回线谱分析方法,可将上述多种效应从总效应中定量扣除而得到纯铁电性的贡献.对锆钛酸铅陶瓷的测量结果表明,纯铁电微分回线可用少数几个高斯型函数精确拟合.疲劳效应表现为高斯函数个数,峰位U0、峰高I0、峰宽Δ等参数随极化反转次数N的增加持续变化.与电滞回线相比,微分回线是描述极化疲劳的更为严格有效的方法.

量子化学计算中的电偶极矩

计算多粒子体系的电偶极矩时,根据最强化学键原理可采用有节面的精确类氢原子轨道(AO)为基函数,而不用径向光滑化的STO和GTO,因此不需作自洽计算.若引入自然晶胞的概念,该原理还可用于有限尺寸的晶体.计算得到水分子的总电子能量和电偶极矩都与实验符合得很好.

铁电性唯象理论的困难

铁电性唯象理论只是早期的一个数学模型，在材料研究中的不能作为根据来处理和解释实验结果，铁电回线的定量比较表明，这种模型过分简化了。

时域介电谱的非典型线型

测量了粘度为1000cs的甲基硅油—180℃至60℃的时域介电谱,发现慢效应空间电荷扩散理论所预言的a≠1,1/2的非典型线型介电谱,并介绍了非典型线型情况下的解谱方法。

钛酸锶的宽频带介电谱

利用计算机自动控制的超低频介电谱测量装置和HP4192A阻抗分析仪,在10-4Hz-105Hz宽达九个数量级的范围内测量了钛酸锶陶瓷的频域介电谱.其频域复介电常数可很好地拟合为两项之和.其中超低频项来自于晶界间空间电荷运动的贡献,高频项来自于晶粒内部空间电荷运动的贡献.高频项复介电常数的实部在频率增大时变为负值,这说明介电谱用频域方法来描述是有缺陷的,其测量结果无法用传统的介电极化理论加以解释.

物理演示实验室建设

1主要内容在物理系本科教学体系中,物理演示实验和模拟仿真实验主要有三方面的作用：1）作为理论课教学的辅助手段.通过现象的演示,使学生建立感性的物理图像,加深对复杂的物理理论的理解.2）作为实验课教学的辅助手段.

采用国际通用设备构建物理实验教学系统

本期刊登中山大学、吉林师范大学和山西大学的典型教学案例.中山大学采用国际通用设备构建物理实验教学系统,注重物理演示实验设备的积累和物理演示实验课程的开设;吉林师范大学建立通用技术实验室,培养物理师范生的技术素养;山西大学教师将科研前沿问题提炼后为本科生开设研究性实验：以上典型教学案例均有良好的成效.

环形薄板二维驻波的研究

在理论上和实验上对环形薄板二维驻波波节图形(克拉尼图形)进行了研究.通过在极坐标下对垂直板面方向小振动方程进行分离变量,求解出环形薄板小振动方程在外边界悬空时分别在两种内边界条件,即内边界悬空和内边界简支下的解析解的简正模式,并计算了在第一种边条件下几种共振模式的径向波速近似值,以及两种边条件下的圆形驻波波节线的半径和薄板的弹性模量.发现通过调节环形薄板上点振动源的频率,可精确控制薄板上出现的克拉尼图形.实验上观察到了仅有圆形波节线,仅有辐射状波节线,以及两种波节线同时存在3种简正模式的情形,且波节线的数量可严格控制.理论结果跟实验符合得很好.

一种数据采集器的温度特性实验系统

基于NI myDAQ和NI USB6009数据采集器,用LabVIEW设计和制作了能同时测量4种温度传感器温度特性的实验教学系统。该系统可实时记录并直观显示温度传感器输出参数随温度的变化过程,还可根据需求设定数据记录时长及数据量。用该系统测量了Cu50铜电阻、NTC热敏电阻、PN结电压和AD590电流型集成电路温度传感器输出电流等参数随温度的变化关系,实验结果与采用分立式传统仪器测量的结果吻合。

硅油的结构和时域介电谱

The dielectric spectroscopy of polydimethylsiloxane is measured in temperature range of 190 to+120℃ The variation of frequency domain dielectric constant is very small, but time domain slow dielectric constants have high peaks at 120 and+80℃. According to H31 structure of molecule. the results can be explained. The time domain method can detect trace impurity of water to2×10-7 in polydimethylsiloxane.

中山大学实验教学示范中心建设探索

面对社会高速发展对新一代人才的需求,在分析实验教学存在的若干问题基础上,抓住建设国家级物理实验教学示范中心的契机,通过改善实验教学环境、更新教学内容、改革教学方法、建设教学师资队伍、优化教学资源配置等对策,使中心建设取得较明显的成效。

质子交换膜燃料电池膜电极组件及单电池的制作和运行

叙述了氢／氧（空）质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）关键部件——膜电极组件（membrane electrode assembly，MEA）的制备和单电池组装，并且实际运行了一体化燃料电池发电系统。介绍了燃料电池的工作原理和实验内容。通过实验，使学生全面了解燃料电池的基本原理、制作过程及使用方法。

圆形薄板二维驻波的研究

在理论上和实验上对圆形薄板二维驻波波节图形(克拉尼图形)进行了研究,通过在极坐标下对圆形薄板的竖向小振动方程进行分离变量,求解出圆形薄板小振动方程在自由边条件下的解析解的简正模式,并进行了数值模拟.发现通过调节圆形薄板上点振动源的位置和频率,可精确控制薄板上出现的克拉尼图形.实验上观察到了仅有圆形波节线,仅有辐射状波节线,以及两种波节线同时存在3种情形,且波节线的数量可严格控制.并在此基础上计算了圆形薄板上二维振动的波矢和波速,以及弹性模量等物理量,且理论结果跟实验符合得很好.

内边界固定情况下环形薄板二维驻波的研究

通过极坐标下对竖向(垂直板面方向)的小振动方程分离变量,解出环形薄板的小振动方程在内边界固定外边界自由条件下解析解的简正模式,并在理论上和实验上对其二维驻波波节图形(克拉尼图形)进行了研究.实验上观察到仅有辐射状波节线(不包含内边界)或辐射状波节线与圆形波节线同时存在两种简正模式,进一步计算了此时薄板上的圆形驻波波节线的半径和方程的本征值所满足的规律以及薄板的弹性模量,并与实际测量值进行比较,发现理论结果跟实验符合得很好.

化学键的密度函数理论

将密度函数理论发展用于化学键定量计算，这是一种既非矩阵力学亦非波动力学的新的量子力学第一原理方法；可适用于分子，晶体，和具有近程有序的非晶态，其中用多极展开处理了库仑作用，故特别适用于计算电介质的极化和铁电性。