大学物理实验教学中学生创新能力的培养

本文探讨了在大学物理实验教学中如何培养学生的创新能力，结合平时的教学经验，提出了一些可行的培养方法。

低能离子注入彩棉种子的生物物理机理

通过建立与生物组织较为接近的靶模型,采用MonteCarlo方法研究了低能离子注入植物种子诱变的机理,为进一步指导育种实践提供重要的理论指导。结果表明在20-200keVN+注入彩棉种子,离子的深度在0-22μm之间,对于单个细胞大量离子被阻停在细胞质内较浅的区域,这段区域很可能是低能离子与生物组织发生三因子效应的主要区域,对于"马鞍型"曲线产生的原因推测是由能量、质量和深度等因素共同决定。

激光物理教与学中应注意的几个问题

随着激光产业的迅猛发展和激光技术与多学科的交叉融合，对激光物理理论知识的掌握提出了更高、更迫切的要求．但是该课程知识点多，理论抽象，涉及内容广泛，具有相当大的教学和学习的难度．针对学生学习中存在的困难，根据教学实践和学习体会，我们详细分析和阐述了激光物理教学中应把握的几个主要问题，对于激光物理教学具有重要的指导意义．

关于农学专业大学物理教学的几点思考

物理作为一门基础自然科学,对农业科学的发展有着至关重要的作用,本文对农学专业普通物理学的教学特点、教学思想和教学手段等方面进行了分析,并结合实际进行了思考。

基于BB84协议的量子密钥分发模拟实验

量子密钥分发是量子信息的重要应用,由于真实量子密钥分发实验的仪器昂贵,很难用于教学。本文利用本科教学常规的光学实验仪器,在限定光束不可分的前提下,通过对光的偏振的调制和测量,模拟出BB84协议的量子密钥分发通信过程。具有仪器简单,原理清晰的特点,对量子信息的教学很有帮助。

第三类热边界条件对激光晶体热效应的影响

以各向异性半解析热分析理论为基础,研究矩形横截面Nd∶YVO4激光晶体在有第三类热边界条件工作时,激光晶体温度场分布和晶体抽运面热形变分布.通过激光晶体工作特点分析,建立符合激光晶体工作状态的热模型.利用各向异性介质热传导方程的半解析求解方法,得出了矩形截面Nd∶YVO4晶体的温度场、端面热形变场的通解表达式.研究结果表明:当使用输出功率为15W半导体激光器端面中心入射Nd∶YVO4晶体(晶体掺钕离子质量分数为0.5%)时,在抽运端面中心获得499.5K最高温度和0.99μm最大热形变量.和将第三类热边界条件近似为第二类热边界条件的通用做法相比更准确.这种方法可以应用到其它激光晶体热问题研究中,为有效解决激光系统热问题提供了理论依据.

Ge_nEu(n=1-13)团簇的结构、电子及磁性质

利用密度泛函理论在广义梯度近似下研究了GenEu(n=1-13)团簇的生长模式和磁性.结果表明:对于GenEu(n=1-13)团簇的基态结构而言,没有Eu原子陷入笼中.这和SinEu以及其它过渡金属掺杂半导体团簇的生长模式不同.除GeEu团簇外,GenEu(n=2-13)团簇的磁矩均为7μB.团簇的总磁矩与Eu原子的4f轨道磁矩基本相等.Ge、Eu原子间的电荷转移以及Eu原子的5d、6p和6s间的轨道杂化可以增强Eu原子的局域磁矩,却不能增强团簇总磁矩.

Ce^(4+)掺杂对LiFePO_4/C正极材料微观结构和性能的影响

采用碳热还原法合成了LiFe1-2xCexPO4/C(0≤x≤0.03)锂离子电池正极材料。利用X射线衍射、扫描电镜、恒流充放电、循环伏安法等手段对Ce4+掺杂前后磷酸铁锂正极材料的结构和电化学性能进行了表征。结果表明,随着Ce4+掺入量的增加,LiFe1-2xCexPO4/C材料的电化学性能,特别是较高倍率(5～10C)下的电化学性能,获得了一定程度的改善。在x=0.02时,LiFe1-2xCexPO4/C材料的充放电性能达到最佳,其在10C下的放电容量为120mAh·g-1。

BaTiO_3的电子结构和光学性质(英文)

采用第一性原理赝势平面波方法,在局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)下分别计算了BaTiO3立方相和四方相的电子结构,并在局域密度近似下计算了BaTiO3立方相的光学性质.结果表明,BaTiO3立方相和四方相都为间接带隙,方向分别为Γ-M和Γ-X,大小分别为2.02和2.20eV.对BaTiO3和PbTiO3铁电相短键上电子布居数的对比分析,给出了它们铁电性大小的差别.且在30eV的能量范围内研究了BaTiO3的介电函数、吸收系数、折射系数、湮灭系数、反射系数和能量损失系数等光学性质,并基于电子能带结构对光学性质进行了解释.计算结果与实验数据相符合.

基于压缩感知及光学理论的图像信息加密

针对信息加密系统中信息安全性不理想的问题,提出一种基于压缩感知的光学图像信息加密方法.在发送端,自然图像经稀疏表示、随机投影实现图像信息加密;然后将降维后的观测值通过4F双随机相位编码光学系统进行二次加密并将其融入宿主图像,实现信息加密及隐藏.在接收端,图像信息经双随机相位编码技术解码,通过正交匹配追踪算法实现原始图像信息重构.该系统能有效降低数据传输量、减小随机相位板大小.且收发方只需按照规则生成密钥而不需传输密钥,保证了密钥的安全性.仿真结果表明:解密恢复图像质量理想,峰值信噪比为30.899 1dB,且系统能较好地抵抗裁剪、噪音污染、高通滤波、旋转等攻击,鲁棒性强,安全性高.

激光二极管双侧泵平板Nd:LuVO_4晶体热效应

以解析热分析理论为基础,建立了平板Nd:LuVO4晶体在激光二极管阵列双侧泵抽运时的导热微分方程。通过方程求解,得到平板Nd:LuVO4晶体内部温度场分布的解析式及热形变分布。温度场和热形变场的数值模拟表明:当泵浦光平均功率Po=10 W、泵浦区域为1 mm×1 mm时,四组激光二极管阵列光源在三处不同位置的一维温度场、二维温度场分布和热形变量有很大差异;将三处泵浦光源位置所产生的温度分布和热形变量对比,得到了泵浦光源在位置1、2处所产生的温升和热形变量相对较小,位置3处最大。所得结论可为平板Nd:LuVO4激光器的设计及热效应消除提供理论依据。

CO与Pd_n(n=1-8)团簇的相互作用

采用密度泛函理论对CO与钯团簇的相互作用进行了系统研究.结果表明,PdnCO(n=1-8)体系的最低能量结构是在Pdn(n=1-8)团簇最低能量结构或亚稳态结构的基础上吸附CO生长而成;CO的吸附以端位吸附为主,其吸附没有改变Pdn团簇的结构;CO分子在Pdn团簇表面发生的是非解离性吸附.与优化的CO键长(0.1166nm)相比,除了n=2,团簇PdnCO的C—O键长为0.1167-0.1168nm,吸附后C—O键长变化较小,CO分子被活化程度较小.电荷集居数分析表明,CO的吸附对Pdn团簇的影响比较小;二阶能量差分表明,n=4,6的团簇是相对稳定的团簇.

第一性原理对GanNn(n=2～5)小团簇的结构及电子性质的研究

利用密度泛函理论的B3LYP方法在6-31G^＊的水平上对GanNn（n=2～5）团簇的结构进行优化，得到了GanNn（n=2～5）团簇的最稳定结构．并对最稳定结构的电子性质、成键特性和极化率进行分析．结果表明，团簇的最稳定结构为平面结构，且存在着N2和N3单元，说明N—N键在团簇的形成过程中起着决定性的作用；能隙间隔为1．776～3．563eV，表明GanNn（n=2～5）团簇已具有了半导体的性质．

ZnO氧缺陷的电子结构和光学性质(英文)

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对ZnO0.875的电子结构和光学性质进行了计算.用第一性原理对含氧空位的ZnO晶体进行了结构优化处理,计算了完整的和含氧空位的ZnO晶体的电子态密度.结合精确计算的电子态密度分析了带间跃迁占主导地位的ZnO0.875材料的介电函数、吸收系数、折射系数、湮灭系数和反射系数,并对光学性质和极化之间的联系做了详细讨论.结果表明ZnO0.875晶体是单轴晶体,并且在低能区域存在因氧缺陷而造成的一些特性.我们的研究结果为ZnO的发光特性提供新的视野,同时为ZnO的光电子材料的设计和应用提供理论基础.

模拟计算低能重离子注入植物种子的深度

采用Monte Carlo方法,模拟计算了能量在200keV的V+注入花生种子的深度-浓度分布。核碰撞能量损失采用经典的两体碰撞理论,电子能量损失用Lindhard-Scharff公式,对理论和实验结果的差异进行了分析,结果表明理论模型建立相对合理,为研究离子束与生物体之间的相互作用提供了理论基础。

Ge(SiO_2)_n团簇结构和电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对Ge(SiO_2)_n(n=1～7)团簇的几何构型进行优化,并对能量、频率和电子性质进行了计算.结果表明,Ge(SiO_2)_n的最低能量结构是在(SiO_2)_n端位O原子以及近邻端住O原子的Si原子上吸附一个Ge原子优化得到;随着锗原子数的增加,增加的锗原子易与原来的锗原子形成锗团簇.掺杂锗原子后团簇的能隙比(SiO_2)_n团簇的能隙小,当多个Ge原子掺杂到(SiO_2)_3团簇时,其能隙随着Ge原子个数的增加出现了振荡,Ge_m(SiO_2)_3的能隙从可见光区到近红外光区变化.二阶能量差分、分裂能表明Ge(SiO_2)_2和Ge(SiO_2)_5团簇是稳定的.

空气绝热指数的计算

讨论了空气绝热指数的计算问题。

激光二极管端泵平板Nd:GdVO_4晶体热效应

以解析热分析理论为基础,建立了平板Nd:GdVO4激光晶体在激光二极管阵列端面抽运时的导热微分方程。通过对方程的求解,得到了Nd:GdVO4晶体内部温度场解析式和热透镜焦距随抽运光半径和功率变化的分布关系。温度场的数值模拟表明:当泵浦光功率P=30W、泵浦区域为1mm×1 mm时,晶体在x,y,z方向的最高相对温升分别为104 K、31 K和31.8 K;若令z=0和x=0,则xy和xz面处的温度场分布类似于倒鼻型,这两个面上最高相对温升均为104 K;若令x=0,则yz面上的温度场分布类似于波包,此面处最高的温升为31 K左右;热透镜焦距的数值模拟给出了热透镜效应随抽运光功率和泵浦光半径变化的趋势。此方法也可以应用于其他激光晶体的热问题研究中,为有效解决激光系统热问题提供了理论依据。

密度泛函理论对NiBe_n(n=2-12)团簇结构和性质的研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对NiBen(n=2-12)团簇的几何构型进行优化,并对能量、频率和磁性进行了计算,同时考虑了电子的自旋多重度。结果表明:团簇的几何结构与自旋多重度有关,最低能量结构的自旋多重度是3和1;n≥4时,较强的p,d杂化导致团簇的磁矩淬灭;与Ben+1(n=2-12)团簇相比,NiBen(n=2-12)团簇的稳定性增强;能隙明显减小,化学活性增强,得出了掺杂Ni原子可以增强团簇稳定性和化学活性的结论;二阶能量差分表明,4,10是团簇的幻数。

MnO_2掺杂0.92[Bi_(0.5)(Na_(0.7)K_(0.25)Li_(0.05))_(0.5)]TiO_3-0.08Ba(Ti,Zr)O_3基无铅压电陶瓷

采用二次合成法制备了新型0.92[Bi0.5(Na0.7K0.25Li0.05)0.5]TiO3-0.08Ba(Ti,Zr)O3+x(wt%)(质量分数)MnO2体系无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的晶相结构、表面形貌、压电介电性能。研究结果表明,制备的陶瓷样品均具有单一钙钛矿结构。MnO2的含量为x=0.003时,得到介电损耗低的压电陶瓷:介质损耗tanδ为0.0361,压电常数d33为155pC/N,机电耦合系数kp为0.26,机械品质因素Qm为202;在1160℃,2h的烧结条件下,能够获得致密的无铅压电陶瓷体。