Shaping the Wavefront of Incident Light with a Strong Robustness Particle Swarm Optimization Algorithm

We demonstrate a modified particle swarm optimization(PSO) algorithm to effectively shape the incident light with strong robustness and short optimization time. The performance of the modified PSO algorithm and genetic algorithm(GA) is numerically simulated. Then, using a high speed digital micromirror device, we carry out light focusing experiments with the modified PSO algorithm and GA. The experimental results show that the modified PSO algorithm has greater robustness and faster convergence speed than GA. This modified PSO algorithm has great application prospects in optical focusing and imaging inside in vivo biological tissue, which possesses a complicated background.

基于Mathematica的平行光斜入射光栅衍射的模拟和可视化研究

光栅衍射作为大学物理的重要教学内容和教学难点,由于其理论推导和数学表达形式复杂,学生难以形成清晰的物理图像,导致课堂教学效果不理想。教材中仅对光垂直入射光栅时的衍射特性进行了讨论,但平行光斜入射光栅时的衍射特性却未被充分探讨,且这一领域的研究仍然有限。本文首先应用光的衍射理论推导出了平行光斜入射条件下单缝衍射和光栅衍射的光强分布表达形式,将单缝衍射和光栅衍射的研究由垂直入射推广到斜入射的情况。然后,应用Mathematica软件中的强大的交互式界面Manipulate,结合Initialization和Limit命令,对平行光斜入射情况下的单缝衍射和光栅衍射的光强分布进行了系统的模拟和仿真,分别绘制出单缝衍射的相对光强分布、多缝干涉的相对光强分布、光栅衍射的相对光强分布和衍射条纹分布情况。通过可视化过程,使学生深刻地理解光栅衍射的光强分布是单缝衍射和多缝干涉共同作用的结果,单缝衍射提供了光强分布的包络,而多缝干涉则决定了衍射条纹的具体亮暗变化,将抽象的光的衍射现象形象直观地动态演示出来,这有助于学生建立清晰的物理图像,深刻地理解单缝衍射和光栅衍射,极大地提高教学效果。

可见光载荷对云海背景下某型隐身飞机探测能力研究

为研究可见光探测器对某型隐身飞机探测能力,首先建立可见光波段云-海-大气耦合的多向吸收-散射模型;再通过对飞机蒙皮和尾焰几何截面在不同太阳入射角和卫星观测角度下的反射特性建模分析,计算到达探测器焦平面的目标以及背景的光谱能量分布,从而得到在给定光照条件下探测器极限信噪比和极限探测距离.最后模拟的仿真成像结果验证了分析模型的正确性和结论的可信度.分析结果表明,以云-海为地物观测背景时,云层的上行反射特性对飞机可探测性的影响最为显著;当太阳入射角小于60°时,飞机蒙皮的表面双向反射率(BRDF)明显高于海平面;太阳入射角大于60°时,云层和海平面对阳光的反射占据主导地位.

复杂地区观测系统分析评价的照明度函数设计

在复杂构造地区进行照明度分析,对观测系统的优化设计有着重要意义.人们对如何进行正演照明做了大量的研究工作,但是如何利用照明结果进行观测系统的优化设计并没有一个统一的标准.为了使照明度分析有一定的规范,通过文字和图形定义了炮点入射照明、检波点接收照明、共反射点面元入射照明、共反射点面元成像照明和炮点-共反射点面元-检波点照明等五种照明度分析函数.通过这五种照明度分析函数就可以完成观测系统的评价及优化设计等工作.可以通过某个观测系统下,照明度函数能量的均匀性来判断一个观测系统的优劣.其中炮点-共反射点面元-检波点照明函数是其他一切照明度分析函数的基本子集.

东北主要高大落叶乔木单叶的偏振特性研究

利用二向反射光度计实测了6月初东北森林群落中5种主要高大落叶乔木单叶的偏振反射比数据,并对此数据进行了分析,得出了各树种单叶的偏振反射特征,为偏振光遥感、多角度遥感的深入研究与应用提供了科学依据.并且对植被遥感特别是森林遥感也提供了一种新的尝试.

日光温室采光面三效率计算模式及其优化选择研究

本文针对日光温室常见的３种采光面（圆弧面、椭圆面和抛物面），给出了各自采光效率、土地使用率和保温效率（简称三效率）的理论计算模式，并通过分析得出，各个高效采光面上的采光效率均随纬度增加而降低，随距冬至的日数而增加，随作物高度而降低，随高跨比增加而增加．在三种采光面中，无论时间、地点、高跨地和种植高度怎样变化，均以圆弧面的采光效率为最高，椭圆面次之，抛物面最低．另一方面，从土地使用效率来看，椭圆面最高，但它的保温效率最低．因此，采光面形状的选择应因使用对象而宜．本文给出了最佳选择建议．

照度对测量三代微光像增强器MTF的影响分析

通过探讨像增强器MTF测试仪用光源的出射光照度对测量结果的影响,对透过测量狭缝的光强分布进行了分析。调节狭缝面的入射光照度,对不同照度作用下的调制传递函数进行了对比测量,经与微光像增强器的饱和输出亮度比较,得出:三代微光像增强器的MTF测试值随入射光照度分布呈抛物线分布,其最大值与微光像增强器的自动亮度控制特性有关。适当选择入射光照度,可确保被测像增强器既有足够的输出信噪比,而不进入饱和区域。

采用线光源的掠入射法测量棱镜折射率的方案

提出一种利用线光源，并通过旋转载物台获得单一的明暗分界线的掠射法测量棱镜折射率的新方案。实验结果表明，该方案容易精确地找到90°掠入射光线的出射线，能大大减小测量误差，提高测量精度。

兔舍采光效果设计方案

为了建筑自然采光效果好的兔舍 ,提高舍养家兔的饲养效果 ,并添补家畜环境卫生方面的空白 ,以一定纬度 (北纬 4 1°19′)地区为例 ,设计了一种自然采光兔舍。其自然采光系数为 1:2 0 5 ,透光角为 31°2 3′ ,光线入射跨度为 1 0 0～ 4 5 8m ;入射角为 4 3°30′ ,71°2 7′。

角毛藻光衰减特性及其在光生物反应器培养中的应用

对角毛藻光衰减特性及其在光生物反应器培养中的应用进行了研究和讨论 .结果表明 :(1)角毛藻 (Chaetocerossp .)藻液中的光衰减方程 :I =I0 exp[- (0 .4 0 89·OD4 36 - 0 .1975 )L];(2 )本实验室研制的 10L光生物反应器的平均光强计算公式 :Iavg=2I0 [αr0 + 2exp(-αr0 ) - 1-αr0exp(α - 2r0 ) -exp(- 2αr0 ) ]/ (α2 r20 ) ,α =- (0 .4 0 89·OD4 36 - 0 .1975 )L .结合光生物反应器的结构特点 ,光衰减方程及平均光强的计算公式在光生物反应器中的应用 :(1)生产培养过程中入射光强的确定 ;(2 )半连续培养密度的确定 ;(3)进行反应器几何结构设计的改进 .

双穗层杂种小麦群体中两种基因型植株光合特性的差异

随生育期的推进,群体内半矮秆(MD)与中高秆(H)两种基因型植株的功能叶片的受光量、光合速率与光合组分等均出现显著变化。拔节后,MD株顶端叶片与H株倒2叶处于群体内同一高度。因此,在光竞争上,MD株始终处于劣势地位。MD株叶绿素a/b值与叶绿体类囊体膜组分类似阴生型植物。MD株在抽穗前一段期间内的光合速率(P_n)明显高于H株,可能与MD株的功能叶含何较多的可溶性蛋白和较高的LHCP_s有关。这就表明Rht_3基因在植物光合功能方面能显示出特殊效应。抽穗后,群体顶端增加了穗层的遮荫,MD株与H株在LHCP_s含量上的差异变化,MD株可溶性蛋白含量低于H株,光合作用也低于H株。说明MD株对弱光的适应有一定的限度。本文讨论了利用Rht_3基因提高杂种小麦的光能利用效率和产量的可能性。

苗期光照度对番茄畸形果发生的影响

本试验结果表明：苗期光照度对番茄畸形果发生有显著的影响。遮光度为３２％就可显著地降低畸形果的发生率和发生程度，尤其是降低乱形果中混发果的发生率和发生程度。随着遮光度的增加，降低畸形果发生的作用就更大，但遮光对畸形果发生类型及椭圆果的发生率无显著影响。低温会削弱遮光对番茄畸形果发生率的降低作用和发生程度的减轻作用。因此，番茄在低温期育苗。

入射光波长对硅太阳能电池特性的影响

为了提高硅太阳能电池的效率,研究了入射光波长对硅太阳能电池表征参数的影响。实验中采用恒定功率的白炽灯为光源,经过不同的滤光片后得到不同波长的光,测定了在不同波长的入射光照射下硅太阳能电池表征参数的变化。结果表明,随入射光波长的增大,硅太阳能电池的开路电压、短路电流、最大输出功率和填充因子都逐渐增大。实验过程中还发现,在入射光波长436 nm时,硅太阳能电池表面的氮化硅增透膜对硅太阳能电池表征参数产生的影响较大。

大光照角入射对太阳电池阵的影响分析与验证

嫦娥三号探测器由着陆器和巡视器组成,巡视器的任务目标是进行月面巡视科学探测。在巡视器月面巡视过程中,太阳光入射到太阳电池阵的入射角变化范围大,在研制过程中进行了大光照角入射分析与验证,作为太阳电池阵设计和大光照角下的功率预计的参考,为整器功率平衡计算提供依据。

由于介质收缩导致的多色反射体全息图衍射光角度偏离的修正

在制作多色反射体积全息图时，由于化学处理导致的记录材料收缩，不仅改变衍射光的波长，也改变衍射光的角度，并且记录材料的收缩程度不同，衍射光波长和角度改变量也不同． 本文报道一种方法，即通过调节记录时的参考光入射角，修正全息记录和处理过程中产生的衍射光角度的偏离，使一块干版上记录的多色反射体积全息图在同一方向再现． 这种方法，还可应用于在处理过程中有厚度收缩的其他全息记录材料．

后向散射法测量湿蒸汽的实验优化方案的研究

为了提高实验的精度以及实验的可操作性,对后向散射法测量湿蒸汽的实验方案进行了优化研究。本文研究了入射光射入位置、入射光光强、散射光接收角度三个因素对实验结果的影响。实验结果表明,这三个因素对散射光光强以及其对应的灰度值具有较大的影响;当入射光光强为20mw、入射位置为第四截面、散射光接收角度为后向30°时,可获取到最佳的散射光图像,此时为最优的实验方案。该实验方案的研究对后向散射法测量湿蒸汽具有重要的指导作用。

由水中气泡界面识别的散射光判定入射光强

光源的选择对研究水中气泡界面的光强非常重要。研究水中气泡流体可视化PIV技术时,如果CCD探测器已经获得某散射光的强度,反推照明光源的强度,这为流体可视化技术提供选择光源强度和光源位置的理论依据。首先导出散射光线与入射点的夹角公式,明确任一散射光的位置;再由CCD探测器获得某次散射光的强度,利用菲尼尔公式并考虑光的吸收导出入射点光源的光强公式;最后通过实验获得实验结果与理论值相吻合。

红外系统杂散光测量装置

为了定量检测出红外系统的杂散辐射,建立了点光源透射法为理论基础的红外系统杂散光测量装置。采用功率5 W的CO2激光,通过扩束准直系统后,得到均匀的入射辐照度场;通过被测红外系统后,得到随视场角(-10°^-2.5°)与(2.5°~10°)变化的像面辐照度场分布,进而得到杂光指数PST,有效评价出红外成像系统对杂散光的抑制水平。

光固化流体树脂窝沟封闭防龋疗效的评价

目的比较光固化流体树脂与光固化窝沟封闭剂在儿童新生恒牙窝沟封闭预防龋坏的临床效果。方法临床选取150名7~10岁,双侧下颌第一恒磨牙无龋坏的儿童。每个儿童随机选取一侧作为试验组,用光固化流体树脂进行窝沟封闭,另一侧为对照组,用传统光固化窝沟封闭剂进行封闭。封闭治疗后6、12、24个月复查,检查封闭剂在牙面的保留率及龋病发生率,并进行统计学分析。结果 2年后试验组光固化流体树脂脱落率和龋病发生率分别为7.80%和2.13%,对照组传统窝沟封闭剂的脱落率和龋病发生率分别为21.43%和7.09%,两组封闭剂脱落率和龋病发生率均有显著性差异（P〈0.05）。结论光固化流体树脂在窝沟封闭预防龋坏治疗效果确切,值得临床推广。

岩石薄片显微图像技术在现场录井中的应用

对岩石薄片显微图像技术在录井行业的应用情况进行了介绍,通过利用透射光鉴定岩性、分析铸体薄片和利用落射光鉴定荧光薄片,探讨了用铸体薄片分析和荧光薄片鉴定的显微图像分析资料与物性分析资料结合评价储集层含油性的可行性,阐述了岩石薄片显微图像技术在现场录井中的作用,并对影响岩石薄片显微图像鉴定的因素进行了分析。对于扩展岩石薄片显微图像技术的应用领域,提升其应用水平以及提高显微图像资料质量,对显微图像资料研究的深入具有一定的促进作用。