《穿越时空的物理之光》专题展览在中国科技馆开幕

2005年4月22日，《穿越时空的物理之光》展览在中国科技馆开幕。国务委员陈至立，中国科协副主席、党组书记、书记处第一书记邓楠，中国科协副主席、党组副书记、书记处书记徐善衍，中国科协党组副书记、书记处书记齐让，科技部副部长尚勇，教育部副部长赵沁平，；中国科学院院士、著名物理学家陈能宽、王绶瑭、赵忠贤、谢家麟、杨国桢、黄祖洽、王乃彦等出席开幕式并参观展览。

三种同分异构的双苯并吩噻嗪材料的合成、理论计算及光物理性质

吩噻嗪及其衍生物材料是一类重要的多环芳烃材料,在光电子领域有着广泛的应用。其中,基于苯并噻嗪材料的研究相对较少。在本文中,我们分别在吩噻嗪的1,2-、2,3-和3,4-位引入苯基,制备了三种同分异构的双苯并吩噻嗪化合物D-PTZa、D-PTZb和D-PTZc,研究了它们的构效关系,并与双吩噻嗪化合物(D-PTZ)进行了对比。研究发现,D-PTZb和D-PTZc的HOMO和LUMO分布与D-PTZ的类似;对于D-PTZa,其1,2-位引入的苯基与中间的苯环空间张力较大,造成空间结构极度扭曲,性质比较特殊。并苯的引入可以有效增加分子的共轭长度,使得最大吸收波长发生红移;在2,3-位引入苯基可以有效地稳定HOMO能级,使基于π→π*跃迁的能隙稍有增大,呈现蓝光发射,溶液的荧光量子产率为1.7%;而在3,4-位引入苯基使LUMO分布更加趋向于线型,从而使LUMO更加稳定,使基于π→π*跃迁的能隙降低,其最大发射峰位于520 nm处,呈现黄绿光发射,溶液荧光量子产率为13%。此外并入苯环之后,空间张力增大,化合物的分解温度降低。我们的分子设计和结构–性质关系的研究可以为设计新的吩噻嗪材料提供基础指导。

NIM-Sr2锶原子光晶格钟物理系统研究

锶原子光晶格钟在基础物理研究和时间频率精密测量领域中占有重要的地位。中国计量科学研究院在第1套锶原子光晶格钟NIM-Sr1的基础上,开展了进一步提升光钟性能的研究,研制出了第2套锶原子光晶格钟NIM-Sr2。NIM-Sr2的物理系统在量子参考体系制备、钟激光探寻及系统频移评估等方面进行了重新设计。在原子炉和磁光阱之间新增真空差分结构,使原子炉的运行对磁光阱区域真空压力的影响降低到1×10^(-8) Pa;将塞曼减速器中的通电线圈替换为永磁铁,优化了水冷反亥姆霍兹线圈的缠绕方式,并向外延伸塞曼减速器通光窗口,把磁光阱区域环境温度的不均匀性降低到了0.166 K。系统频移评估表明,这些物理系统的改进显著减小了NIM-Sr2的系统频移不确定度,达到了7.2×10^(-18)。

深度学习视域下“引学启思”的实践探索——以初中物理“光的色彩颜色”教学为例

深度学习是教师围绕具有适度挑战性的学习任务,引导学生对物理知识进行逐步进阶的学习,期望其对物理知识不但知其然而且知其所以然.实践表明,教师基于教材的内容和体系,科学地“引学启思”也能使深度学习成为现实.在对“光的色彩颜色”进行教学时,教师可基于教材内容和体系,设计每个知识板块“引学启思”的方案,实现深度学习.

新型磺酰基吲哚萘醌类化合物的合成及其光物理性质

醌类化合物是一类具有独特生物活性和光物理性质的重要化合物。以吲哚萘醌和磺酰基肼为底物,经历碘化亚铜/过氧化叔丁醇介导的氧化自由基历程,简单、高效地以22%~67%的收率获得了8种取代的磺酰基醌类化合物(6a~6h),产物结构经过^(1)H NMR,^(13)C NMR和HR-MS(ESI)表征。初步探究了化合物6a~6h的光物理性质,结果表明:可以通过不同位置的取代基的变换来调节化合物的最大紫外吸收波长和荧光发射强度。

基于深度学习的物理实验创新设计——以“光的干涉”实验教学设计为例

深度学习是区别于浅层学习的一种学习方式,相比于浅层学习,深度学习在概念理解、知识应用、物理知识整合等方面都对学习者提出了更高的要求.物理实验在物理教学资源中更是有着举足轻重的地位,但是高中物理一线教师在进行实验时经常忽略实验教学的深层次含义.本文以“光的干涉”实验教学设计为例,讨论如何将深度学习与实验教学进行结合以提高课堂教学质量.

基于科学思维培养的初中物理教学探索——以“光现象”为例

学科核心素养明确了课程的内涵,明晰了课程育人导向.在初中物理教学中,科学思维属于核心素养目标之一,它深度揭示了初中物理课程的特点,是学生学习初中物理课程应当具备的必备品格和关键技能之一,是实现“教是为了不教”目标的重要基础.如何在初中物理教学中落实科学思维培养,需要教师改变传统教学模式,优化教学设计,引导学生进入“知其然,并知其所以然”的学习境界.文章参考相关文献资料,对此进行综合研究,探讨科学思维培养的教学措施,提出若干教学建议,抛砖引玉,以供参考.

噻吩[3,2-b:4,5-b′]双苯并呋喃类化合物的合成及光物理性质研究

噻吩[3,2-b:4,5-b′]双苯并呋喃稠杂环化合物是一类重要的用于有机光电材料的并五苯的衍生物,该类稠杂环化合物的合成具有十分重要的意义。以廉价的2-碘苯甲醚、4-叔丁基-2-碘苯甲醚或2,4-二叔丁基-2-碘苯甲醚为原料,通过经典的Sonogashira偶联反应、脱保护基反应、Glaser-Hay偶联反应、碘亲电环化反应和噻吩合成反应五步反应成功合成了一类结构新颖的稠合杂环类化合物噻吩[3,2-b:4,5-b′]双苯并呋喃。关键的中间体双苯并呋喃二碘化合物(6a)和噻吩[3,2-b:4,5-b′]双苯并呋喃化合物(1a)均由单晶衍射分析确认了结构。该反应路线原料成本低,反应操作简单,总收率较高(1a:54%;1b:40%;1c:47%)。该合成策略为获得这类稠杂环化合物提供了一种有效的合成方法,所制备的化合物具有优异的光物理性质,有望用于光电材料领域。

ZIF-67/氧化亚铜复合材料的制备及其光增强电催化性能研究——推荐一个综合性物理化学实验

大学物理化学实验多以经典的基础理论验证性实验为主,自主设计性、综合性实验缺乏。依托于山东大学化学实验教学中心现有的仪器设备及实验条件,设计了制备钴基金属有机框架/氧化亚铜微纳米复合材料,并研究其光增强电催化析氧性能的综合性物理化学实验。本实验涉及物质合成、结构成分分析、产品性能表征、实验结果处理等方面,在启发学生发现物质结构与性能之间内在规律的同时,巩固了学生对前期所学理论及实验知识的掌握,调动了学生学习的积极性和主动性,提升了学生解决问题和灵活运用知识的能力。

融合应用型人才培养的课程思政教学创新——以大学物理课程光的偏振为例

文章以大学物理课程光的偏振一节为例,开展课程思政教学创新实践。通过瞄准学校人才培养目标,将光的偏振知识与应用紧密关联。从课堂现场演示小魔术出发,由观察现象深入到探究本质,将直观现象与背后的物理原理一一对应。通过小组团队协作实现魔术制作、组间观摩与互助等教学创新设计,使学生树立理实结合、善于观察、勤于思考的科学态度。在光的偏振应用内容拓展过程中,融入精益求精的大国工匠精神、民族自信、科技报国的家国情怀教育。在整个课堂教学过程中,通过学科知识的层层探究及思想情感的互动,引导学生通过课程学习,实现价值塑造、知识传授和能力培养三位一体育人目标。

中新两国初中物理教材跨学科内容的比较研究——以“光现象”为例

以中国和新加坡初中物理教材中的“光现象”章节为研究对象,采用文本分析法从五个维度对其跨学科内容进行比较分析.结果显示,两国教材中的跨学科内容主要分布在正文和专栏部分,其目的在于解释和拓展知识.然而,大多数跨学科内容对学生的认知水平要求较低,且主要偏向于理工整合.因此,建议我国教材在今后的编写和修订中应注重多学科融合,拓展跨学科内容的深度和广度,并将其有机融入实验探究中,为培养学生的核心素养提供坚实支撑.

初中物理教学中同伴教学法的运用——以“光现象”教学为例

在课程改革背景下,学生学习能力和学习素养的提升成为教学改革的新方向。同伴教学法为学生自主学习和合作学习搭建了支架,呈现出以学生为中心的课堂教学新样态。鉴于此,文章以“光现象”教学为例,从小组创建、阅读测试、学习要点、课堂讲授等角度入手,分析同伴教学法在初中物理教学中的运用策略,旨在优化同伴教学法的运用流程,提高物理教学质量。

基于电力电子变压器的信息物理系统光伏消纳研究

电力电子变压器可以在光伏发电系统中实现精准高效的能量转换和控制,提高光伏消纳的效率和稳定性。此外,电力电子变压器的信息物理系统原理还可以帮助实现光伏发电系统的远程监测和管理,通过数字化技术,可以实时获取、处理和传输光伏发电系统的数据,从而有效优化能源管理,提高智能能源系统的安全性、可靠性和经济性等方面的指标。基于此,本文主要就电力电子变压器的信息物理系统光伏消纳展开研究。

基于物理储能技术的新能源光伏电力系统的优化研究

物理储能技术包括抽水蓄能、压缩空气储能以及飞轮储能等,其能有效调节能源供需、提高能源利用效率,是优化新能源光伏电力系统的关键技术。综合分析了物理储能技术在新能源光伏电力系统中的应用需求,构建了一种包括智能控制和预测算法的优化模型,并通过技术测试验证了该模型能显著提高光伏电力系统的稳定性和能效,为实现高效、可靠的新能源供电系统提供了可行的解决方案。

学科实践理念下物理规律的进阶性探究策略——以“光的直线传播原理与应用”教学为例

基于学科实践理念开展物理实验进阶性探究活动是落实物理核心素养培养的重要举措.文章以“光的直线传播原理与应用”教学为例,从光在单一介质中传播、光在两种不同介质中传播、光在同种不均匀介质中传播、光在同种均匀介质中传播等系列具有思维进阶性探究实验,最终得到科学的物理规律的策略与实施.

以科学认知能力培养为核心的大学物理课程思政探索——以光的偏振为例

本文以光的偏振为例介绍基于物理过程的研讨式大学物理课堂教学和课程思政模式,探索以科学认知能力培养为核心的大学物理课程思政策略.以偏振现象为引线探究其物理原理,进而给出光的偏振相关理论知识,最后拓展偏振器件、偏振光天文罗盘等方面的应用,以及中国天眼对偏振光的观测等科技前沿.整个教学过程符合科学认知的顺序,在潜移默化中培养学生科学思维和科学研究的能力,体现出理工类大学物理课程思政的核心.

HPS教育模式在高校物理学专业课程教学中的应用探讨——以光学课程为例

光学是高校物理专业学生必修的专业核心课程之一,对培养学生的科学素养有重要的意义。传统的教学方式容易使课堂教学枯燥,无法促进学生的学习兴趣,很难达到好的教学效果,因而如何上好光学课是大学相关教师面临的挑战。HPS(History、Philosophy、Sociology)是一种将科学史、科学哲学以及科学社会学的相关内容融入在科学教育中的一种教学方式,有助于提高学生的学习兴趣和培养学生的科学素养,也是开展课程思政教学的一种有效教学方式。本文以《光学》课程中“光的衍射惠更斯—菲涅耳原理”内容为例研究了孟克和奥斯本提出的六段式HPS教学模式在课堂教学中实施方法。

“光电子器件工艺与设计”课程思政教学改革探索

“光电子器件工艺与设计”是光电类专业的核心专业课程,该课程的思政建设对于光电子人才的培养至关重要.从“光电子器件工艺与设计”课程的特点出发,总体设计课程思政建设内容和培养目标,深入挖掘与课程专业内容相关的思政元素,探索将思政育人元素有机融入到课程体系的方法.根据课程思政内容改进教学方式,通过增加物理仿真实践内容提高了学生学习的积极性,在传授专业知识的同时可以培养学生的科学精神和正确的价值观,落实立德树人的根本任务,实现全面育人的总目标.

离轴四反光学系统的多物理场耦合仿真

光机热仿真分析是预测光学系统光学性能及结构优化的有效手段,本文提出了一种基于有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics,耦合固体传热学、固体力学以及几何光学的多物理场耦合建模方法,实现了离轴四反光学系统的光机热一体化仿真,避免了传统的光机热仿真分析在不同软件间信息传递和转换的过程,提高了仿真的集成性。本文针对离轴四反光学系统构建其多物理场耦合仿真分析模型,分析了光学系统在不同温度条件下的结构变形和光学镜面变形,并通过光线追迹和点列图判断光学性能变化,为后续开展光学系统的优化提供了一种有效手段。

不同树种树皮物理特征与光肩星天牛危害的关系

为了明确不同树种树皮物理特性对光肩星天牛Anoplohora glabripennis刻槽产卵的影响。在调查光肩星天牛对甘肃省河西地区不同树种危害情况的基础上,对其4种常见寄主(新疆杨Populus alba var.pyramidalis、二白杨Populus gansuensis、柳树Salix babylonica、沙枣Elaeagnus moorceroftii)的树皮粗糙度、厚度、硬度及木质部厚度等物理特征进行测量,并对寄主物理特征与危害程度进行相关性分析。结果表明:光肩星天牛在不同寄主上的刻槽数量为二白杨>柳树>沙枣>新疆杨,羽化孔数量为:二白杨>柳树>新疆杨>沙枣,其中沙枣虽有较多刻槽但未发现天牛羽化孔。柳树与二白杨的树皮粗糙度和树皮厚度显著大于新疆杨。沙枣木质部厚度最大,二白杨的木质部厚度最小,2种杨树的树皮硬度均较低。相关性分析显示光肩星天牛的寄主选择与寄主树皮粗糙度和树皮厚度呈正比;与木皮比值呈负相关。树皮粗糙度和树皮厚度越大对光肩星天牛危害的抗性越弱,故新疆杨受天牛危害较轻;光肩星天牛虽喜欢危害沙枣树但并不能发育成功,可作为光肩星天牛的诱杀树种。