应用信息技术培养创新型人才实验教学模式的思考与实践

文章提出面向大面积学生的设计性、研究性、开放性实验教学模式是激发学生学习热情、挖掘学生学习潜能、培养学生自主学习能力、培养大面积创新型人才的有效模式;信息技术是突破实验教学中设备、师资力量、课时等的困扰,实质性地实施该教学模式的重要保证.以南方科大物理实验教学为例阐述实施该模式的教学实践和教学效果.

激光聚焦与激光打微孔实验设计

利用激光束的高亮度、高方向性、高单色性等特点,让固体激光器所产生的激光依次通过光阑、准直镜组、聚焦透镜来获得光斑半径小、强度高的光束,并用其对金属靶材进行加工,得到了优于机械打孔的微孔.

RDX、HMX及CL-20晶体的高温高压相变研究进展

环三亚甲基三硝胺(RDX)、环四亚甲基四硝胺(HMX)和六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)三种多晶型含能材料在高压/高温高压下具有丰富的相变行为及相变特征,本文总结了三种炸药在不同压力环境下的相变路径、部分相结构及p-T相图,为含能材料的爆轰行为和理论研究工作提供参考。根据目前的研究现状,发现在较复杂的相变研究上仍存在分歧,大部分高压相的结构还不明确,p-T相图不够完善,相变理论的研究也存在明显不足。指出探索含能材料的不同晶型间转化机理和获取更多相结构信息将是未来的重点研究方向。

Mg和碱金属元素Li、Na共掺杂ZnO薄膜的物性研究

采用溶胶凝胶法制备了Li-Mg、Na-Mg共掺杂的ZnO薄膜,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光致发光（PL）分别研究了薄膜的表面形貌、结构特性和发光性质。结果表明：Mg的掺杂促进了薄膜的C轴取向生长,Na-Mg共掺ZnO薄膜的结晶性优于Li-Mg共掺样品。随着Mg掺杂的增加,晶面距变大,禁带变宽,但Na-Mg和Li-Mg共掺杂中Mg对禁带宽度的调控力度小于仅有Mg掺杂的情况。Na-Mg、Li-Mg共掺导致ZnO薄膜在460 nm处出现一深能级蓝绿发光带,在403 nm处出现从导带底向浅受主能级跃迁产生的紫色发光峰,此外在355 nm3、75 nm处出现两个对应于激子第一、二能级的复合发光紫外发射峰。

激光干涉法获取远程声音信息的实现

被监听物体的振动产生的光程差导致参考光和监听光干涉的条纹发生变化,利用硅光电池接收干涉条纹的变化可获得被监听物体表面的振动情况,实现对声源远程监听.频域图很好地反映出用激光干涉法获取的声音接近原音频.

基于Android的物理实验考试系统的设计与实现

基于组件的计算机仿真实验考试系统可实现学生在线实验操作考试。在此基础上,文章将仿真实验考试系统扩展到Android平台上,设计并实现基于XML数据通信接口的Android平台考试客户端,实现与Windows平台服务端的异构系统交互,并优化仿真实验的MVC结构,有效地在低性能的Android设备上运行,扩展实验考试的范围,有效地满足了学生的个性化学习。文章以单摆测重力加速度实验为例,在Android系统上对物理仿真实验的考试进行说明。

基于操作路径的物理实验考试评判系统的设计与实现

基于组件的计算机仿真实验的物理实验考试、评判系统通过对实验过程各单个状态评判初步实现了物理实验操作考核的自动评判[1,2]。在此基础上,本文提出了基于实验操作路径的评判模型和相应的动态规划算法-最高分拓扑路径匹配算法。通过连续记录实验过程关键实验状态,生成学生操作路径与相应的最高分拓扑路径匹配算法结果相比较,对实验关键状态连续整体自动评判,扩展物理实验考试系统自动评判范围。文章以双臂电桥测量低电阻实验为例,实现了对学生实验操作关键状态整体的自动评判。

设计性虚拟实验报告自动评判系统的构建与实现

基于组件的设计性虚拟实验实现了学生自主选择、操作仪器,完成设计性实验[1,4,5]。在此基础上,文章构建了基于虚拟实验的实验报告自动评判系统,通过虚拟实验数据接口获得实验信息,实现实验报告的自动评判,提高了教师批阅的效率,拓宽了设计性实验教学应用面。并以自组万用表设计性实验为例,实现了可设计性虚拟实验报告系统的构建和应用。

阵列光镊衍射元件的算法设计

作为光镊技术近年来最重要的发展之一,二维阵列光镊在纳米制造和生物芯片制作中具有广泛的应用前景。衍射光学元件是构成阵列光镊的关键器件之一,而Gerchberg-Saxton(G-S)算法是设计相位型衍射光学元件的一种常用方法。实现了伪随机编码的G-S算法,并将计算得到的相位分布图输入到液晶空间光调制器上,在透镜的后焦面上得到阵列分布的光点,提出并实验验证了通过振幅调制能够有效减少远场衍射的背景噪声,为将来设计阵列光镊衍射元件提供了可能。

PbTe纳米晶高压热电性能的研究

利用自建的400t四柱双缸液压机,研究了PbTe纳米晶在0～0.8GPa压力范围内热电性能随压力的变化。实验结果表明:PbTe纳米晶电导率随压力的增加而增加,而热电动势随压力的增加而减小,两者随压力的变化具有可逆性;PbTe纳米晶具有极高的热电动势,在常压下达到565μV/K,在0.8GPa压力下,材料的电导率为常压下的4倍,热电动势仅降低20%,功率因子则达到常压下的3倍。研究表明,高压能显著提高PbTe纳米晶的热电性能。利用第一性原理计算了0.4～4.0GPa压力范围内材料的简约费米能级,计算结果与实验结果相吻合。