塞曼效应实验之虚拟仿真与电脑辅助对比分析

塞曼效应实验通过测量汞绿光在磁场中分裂谱线的波长差计算电子的荷质比。电脑辅助版塞曼效应实验利用CCD图像采集卡将法布里-珀罗标准具等倾干涉图像采集到电脑,再利用塞曼效应实验分析软件对图像进行处理,测出光分裂的谱线波长差,计算出电子荷质比。虚拟仿真型塞曼效应实验则是利用科大奥锐提供的虚拟仿真实验系统,从实验仪器的摆放、调试到测量及数据处理,实现对塞曼效应实验的全程模拟仿真。电脑辅助版塞曼效应实验克服了过去手工测量的诸多缺陷,但并没有解决所有不足,还带来一些新问题。塞曼效应虚拟仿真实验几乎解决了传统塞曼效应实验所遇到的所有问题,只要必要的步骤操作到位,就可以得到理想的实验结果。通过研究分析,深刻认识到两种实验方式相互不能完全替代,但可以作为有益补充。

多层介质中平面电磁波传播特征

为了解多层介质中平面波传播特征,首先借助多层介质中任意介质层内电磁波的场方程以及电磁场的边界条件,推导出多层介质的反射系数和透射系数.然后选取任意相邻3层介质,模拟出各层中电磁波的行波,由此总结出其中电磁波传播特征.最后选取相邻3层介质,分别模拟出四分之一波长匹配层和半波长介质窗,观察到其主要特征.模拟结果能极大地帮助认识多层介质中平面波传播特征,从而更好地对其加以利用.

光纤波导传光模式及其特性

将光纤波导内矢量场经简并处理后转化为波导内的线偏振模式,求解柱面坐标系下标量场的波动方程,得到线偏振模式的贝塞尔特征方程;利用线偏振模式的贝塞尔函数解,模拟光纤波导横截面场强分布,分析场强分布特征。结果表明:线偏振模式的贝塞尔特征方程决定了线偏振模式的截止、远离截止条件,特征方程还包含传播系数,特征方程的这些属性显示在各自的曲线图中,进一步确定光纤波导内的传播模式及其基本特征、单模传输条件,所得结果与波导内矢量精确场相匹配;线偏振模式的场强分布模拟结果与贝塞尔函数曲线的截止、远离截止,与传播系数曲线分析的传播模式特征完全吻合,结果更直观,特征更明显。

高频雷达海面回波信号的数字模拟与分析

根据Barrick导出的海面回波的一阶和二阶高频雷达截面方程,结合海浪能量谱,利用等频线方程,模拟出窄波束高频雷达的海面回波多普勒谱,并对模拟结果进行了分析.把接收的高频雷达回波信号和模拟的结果进行对比可以获取海面风场和洋流的部分信息.

短波电离层的吸收损耗计算

电离层E层对短波的吸收作用强,F2层对短波反射作用强、吸收弱.电波经电离层反射一跳到达接收机,其电离层吸收损耗包含E层反射吸收、F2层反射途经E层的吸收.引入了E层的短波吸收损耗模型,通过实例介绍了短波传输路径相关参数及其计算,并最终完成短波E层损耗计算.计算结果有助于了解短波损耗的来源、提高短波通信技术、改善短波传播质量.

塞曼效应实验过程中的几个关键问题探究

能否顺利完成塞曼效应实验主要看是否抓住关键问题.实验系统的调节只有掌握了关键步骤,才能准确、快速的得到实验现象,其中F-P标准具的调节是最为重要的;数据采集与数据处理也要掌握关键之处,包括实验设备和实验软件的改进.

核磁共振稳态吸收的新用法

研究了利用核磁共振的稳态吸收法测量横向驰豫时间T2.用连续的弱辐射场与样品相互作用,用示波器观察共振吸收信号,然后把调好的信号采集到电脑,使用专用软件进行傅立叶变换得到频域信号,利用布洛赫方程所推出线宽和横向驰豫时间的关系,就可以求出T2,把所得结果和传统方法测得的T2进行了对比,结果较为理想.

不同媒质界面平面电磁波的反射与透射

利用相应的媒质界面反射、透射场方程,对平面电磁波在两种典型媒质—理想介质和理想导体表面的入射波、反射波以及透射波进行了模拟,利用模拟结果得出理想介质和理想导体的反射、透射特性.一般导电介质具有和典型介质本质不同的特征,但可以根据介质参数和电磁波频率的不同把介质近似为理想介质或理想导体.

矩形波导中电磁场分布特征研究

波导内电磁场结构复杂,为了解矩形波导中电磁场分布特征,由矩形波导中的TM波和TE波场方程确定波导空间任意时刻、任意位置各分量量值,进而确定空间任意位置电场和磁场矢量的指向,模拟出波导截面和纵剖面的TM11波和TE11波的电磁场分布图。模拟结果得出的结论符合实际,正确地反映了矩形波导中电磁波传播特征,对了解波导中电磁场特性具有重要意义。

数学物理方程的MATLAB数值解法与可视化

选取数学物理方程及其初、边值问题的差分格式,使用有限差分法,利用M atlab得出其图形解;直接利用M at-lab的PDE工具箱,借助图形用户界面得到数学物理方程的图形解;对结果进行了分析总结.

基于PSpice的电路特性分析和器件性能研究

为了实现计算机对电路的特性进行分析,利用PSpice对RLC电路的交流分析、频率响应以及谐振频率进行模拟,模拟结果和理论值相吻合,PSpice仿真能得到与实际器件操作相同的效果。为了对电路元件的性能进行评估,利用PSpice进行了蒙特卡罗高级分析,分析结果表明:RLC电路器件的合格率和批量元件频率的偏差相关联,并与其容差相联系,PSpice是研究器件性能的有效工具。

迈克尔逊干涉仪测量折射率的实验研究

由迈克尔逊干涉仪实验中光程差的分析,得出了干涉条纹的吞吐变化的规律,并由此提出了一种新的测量折射率的方法;澄清了用白光干涉法测量折射率实验中的模糊概念;提出了一种用干涉原理测量介质色散的新方法.

利用雷达海面回波谱获取海风信息

利用雷达多波束采样法确定唯一合理的风向,再利用有效浪高及浪高谱峰值频率,由SMB算法或JONSWAP算法精确计算风速,从而得到完整的海面风场信息.

矩形波导中主模电磁波传播特性研究

矩形波导主模电磁波是波导传输中使用最多的模式。为了能深入了解其传播特征,从波导的截至波长入手,讨论了电磁波单模传播的条件,得出结论:主模传播需要电磁波波长和波导尺寸之间满足一定关系。推导出主模电磁波的场方程,利用该场方程,结合一定尺寸的矩形波导管,模拟出一定频率的主模电磁波分布图,进而总结了主模电磁波传播的主要特征。这些特征包括截至频率、波导管尺寸选择、波阻抗特征、波导相速、波导波长以及主模电磁波传输功率。掌握主模电磁波的这些特征,能够更有效利用和发挥其在实际应用中的价值。

利用数值法改进大学物理课中的演示实验

为克服传统的大学物理课堂演示实验的局限性,引入数值计算法.文章通过对弹簧纵波传播的模拟,得到纵波传播的正弦波形,模拟结果显示了纵波形成的中间细节;数值计算了光栅衍射的相对光强,光强公式中包含有电磁波波长、光栅常数、光栅缝宽以及光栅缝数,通过模拟不同参数下的光栅衍射光强分布,总结出各参数的作用.这两个实例同时显示出使用数值计算模拟大学物理演示实验,实验效果更为完美,演示时间大为减少.

良导体表面平面电磁波传播特征

为了更深入了解良导体表面平面电磁波的反射波和透射波性质,通过分析良导体的特征参数,对导体表面的透射波和反射波进行了模拟,并把良导体表面反射波和理想导体表面反射波进行了对比.模拟结果表明,良导体透射波的透入深度由导体参数和电磁波频率决定;良导体反射波和理想导体的差别仅在于反射波和入射波存在一个额外相位差,而其反射系数几乎和理想导体一样为1.

大气颗粒物对平面电磁波的散射研究

为了分析大气中悬浮颗粒物对平面电磁波的散射,利用颗粒物尺寸在瑞利散射区的特点,借助瑞利近似进行处理,讨论了不同尺寸的大气颗粒物对平面电磁波的散射,计算了颗粒物对不同波长的平面波的散射。瑞利散射结果证实:大气颗粒物散射截面和其粒径6次方成正比,和波长的4次方成反比;瑞利散射中,吸收是主要的,纯粹的散射很少。将瑞利散射结果和Mie理论计算结果进行对比,结果显示大气颗粒物尺寸范围内瑞利近似是可靠的。

模拟低通滤波器的MATLAB实现

介绍了如何由物理不可实现的理想低通滤波器到实际可实现的数值模拟滤波器的具体过程,具体采用了巴特沃斯响应逼近理想特性,并说明了滤波器的阶次是影响低通滤波器精度的主要因素,最后结合实例,借助MATLAB进行了模拟低通滤波器的设计仿真。

介质界面极化电磁波的传播特性研究

利用电磁场边界条件得到极化波在界面的反射系数和透射系数,并进行数值计算和模拟.模拟结果表明,媒质的电容率与反射系数和透射系数关系密切,当透射媒质的电容率增大时,反射系数和折射系数一般会变小,反之则变大;对斜滑投射,垂直极化波和平行极化波均出现入射波全被反射的情况,且反射波与入射波相位相反.模拟结果还显示,无论是光密媒质还是光疏媒质,平行极化波均出现"无反射"现象,而垂直极化波则没有;垂直极化的反射系数和透射系数曲线是两条平行曲线.

海面浪高参数的数值模拟与反演

为了获取海面浪高参数信息,引入一定海浪谱下的窄波束雷达一阶、二阶截面方程;利用双站雷达解决单站雷达只能提供模糊的海浪方向信息这一问题;设定海风速度、雷达工作频率以及2部雷达波束和风向的夹角,使用窄波束的雷达截面方程模拟归一化的海面回波Doppler谱;用其反演的幅度谱,借助有效浪高概念,计算出有效浪高。模拟结果显示,双站雷达可以减小因风向不同而带来的误差。