大学物理

基于Wigner函数的一些量子熵的定义

林冰生, 衡太骅

2019, 38(3): 1-3. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180498

摘要 ( 1714 )

PDF (386KB) ( 555 )

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本文分别介绍了冯诺依曼熵、线性熵、Rényi 熵和Tsallis 熵等几种量子熵，以及它们在相空间中基于Wigner 函数的

几种不同的定义. 通过理论推导和具体的数值计算，证明了文献中利用Wigner 函数的绝对值来定义相空间量子熵是不合适

的，而本文给出的利用Wigner 函数的Moyal 星乘积定义的量子熵与通常利用密度矩阵定义的量子熵结果是相一致的.

高斯积分在量子表象理论中的应用

任刚, 杜建明, 张文海

2019, 38(3): 4. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180450

摘要 ( 1171 )

PDF (159KB) ( 407 )

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首先证明了真空投影算符的正规乘积形式，然后结合有序算符内积分技术，把数学上的高斯积分推广到量子算符

的积分形式.通过表象的完备性与对称性，进一步给出了坐标表象、动量表象、中介表象和相干态表象的具体形式.

Stoner-Wohlfarth 模型的磁滞回线特征量分析

薛德胜, 缪宇

2019, 38(3): 7. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180281

摘要 ( 2739 )

PDF (541KB) ( 1053 )

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针对磁化强度的一致转动: Stoner-Wohlfarth 模型，在磁滞回线不能严格求解的现实情况下，我们获得了描述磁滞回线的特征量: 剩磁、矫顽力、饱和场的严格解. 依据磁化强度一致转动过程的分析，我们提出了剩磁、矫顽力、饱和场这 3 个特征量的确定条件，并得到以上磁性材料的技术磁化特征量与材料内禀参量饱和磁化强度和各向异性等效场的关系. 同时，我们利用磁滞回线在 3 个特殊角度下的严格解和一般情况下的数值解验证了以上特征量关系的正确性. 本研究结果对于判断磁性材料的磁化反磁化过程和深入理解一致转动过程具有重要参考意义.

用磁介质磁化理论的两种观点妙解静磁场———兼论与界线距离成反比分布的等量异种磁荷板的磁场

景义林

2019, 38(3): 11. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180414

摘要 ( 1339 )

PDF (216KB) ( 739 )

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本文利用磁介质磁化理论的分子电流观点对一静磁场进行了求解，然后，根据静磁场的解利用磁介质磁化理论的

磁荷观点求出了该场的极化磁荷分布，在此基础上，利用静磁场的叠加原理求出了一个磁荷分布———真空中与界线距离成反

比分布的无限大等量异种磁荷板的磁场.

任意 2×n 阶 Fan 网络的电特性研究

谭志中, 余清怡, 王一骁

2019, 38(3): 14. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180376

摘要 ( 978 )

PDF (545KB) ( 412 )

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采用递推-变换( RT) 方法研究了一类2×n 阶Fan( 扇形) 电阻网络的电特性( 包括支路电流，任意节点的电压，等

效电阻) ，取得了理论和方法上的创新. 文章以支路电流为变量应用基尔霍夫定律建立矩阵方程模型以及边界条件方程模

型，通过矩阵变换研究矩阵差分方程的通解与特解，获得了任意2×n 阶Fan 电阻网络的支路电流公式，导出了2×n 阶Fan 网

络任意节点的电压公式，同时获得了任意2 节点间的等效电阻公式，并分析与讨论了结论的特殊情形.

磷酸根离子振动模式和拉曼光谱的群论方法研究

邝向军

2019, 38(3): 20. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180385

摘要 ( 2440 )

PDF (345KB) ( 1021 )

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根据磷酸根离子的对称结构、特征标表和不可约表示，首先对磷酸根离子的振动模式进行了分析.然后，根据拉曼光

谱的选择定则，对磷酸根离子的拉曼活性进行了讨论.接着，通过磷酸根离子的G 矩阵和F 矩阵，求解其简正振动的久期方程，

得到了磷酸根离子的拉曼光谱频移.最后，利用基于密度泛函理论的Demol 程序包对磷酸根离子进行了模拟计算，并将获得的

磷酸根离子拉曼光谱频移与前面分析得到的结果进行了比较，吻合得较好.

狭义相对论学习中学生的错误理解研究概述

连林欣, 肖洋, 王笑君, 包雷

2019, 38(3): 25. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180418

摘要 ( 1275 )

PDF (236KB) ( 652 )

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狭义相对论作为经典物理与近代物理的分水岭，对学生认识科学本质具有深远的影响.然而实际教学与研究显示，

学生对狭义相对论存在许多错误理解.为了解决这一问题，本文梳理了国内外关于狭义相对论学习的相关研究.根据狭义相对

论的知识框架，总结了学生在狭义相对论学习中普遍存在的错误理解，并分析其背后的原因，以期为未来狭义相对论的教学

与研究提供借鉴.

用塞曼效应测量磁场的误差传递规律

董键, 胡坤

2019, 38(3): 32. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180346

摘要 ( 2039 )

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塞曼效应实验中谱线环的直径会随着磁场的强弱而变化，可以利用此现象测量磁场.本文导出了磁场测量公式，通

过实际测量，发现了磁场测量误差的规律，设计了误差传递模型来模拟和论证了这一规律，所得到的结论，可以指导磁场测量

的方法，提高测量的精度.

20世纪上半叶南京大学物理学科的科学贡献

王竞

2019, 38(3): 36. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180371

摘要 ( 1321 )

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南京大学物理学科在近代中国物理学初创时期，学术发展成就突出，教育成果斐然，是中国物理学高等教育的发源

地之一. 本文全面介绍了20 世纪上半叶南京大学物理学科早期的科学贡献.根据学科起源，分两部分系统地梳理了他们在教

学科研、科学推广、人才培养方面的主要活动及科学成就.

两类光伏发电工程模型的适用性研究

肖文波, 余晓鹏, 何兴道

2019, 38(3): 41. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180477

摘要 ( 833 )

PDF (492KB) ( 263 )

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光伏发电模型的研究对于预测和分析光伏发电受外界的影响具有重要意义.本文研究并分析了两类光伏发电工程

模型的适用性，一类是基于并联电阻无穷大下的简化模型( 称简化模型) ，另外一类是基于幂律函数下的指数模型( 称指数模

型) ; 结果首先表明，两类模型总体都可以比较精确的描述电池输出特性，但两类模型的理论与实验误差随偏压上升而上升;

原因在于，高偏置下电池的特征已改变，无法用理想恒流源、理想二极管来描述电池属性.其次，发现当光照强度或电池温度改

变的时候，两类模型的理论与实验之间误差都上升; 原因在于两方面，第一在于外界环境变化，电池的非线性效应明显，模型

无法适应电池的实际变化; 此外，两类模型都是基于标准测试情况下的参考值来预估电池发电特征; 因此，模型对于偏离标准

情况下的分析就会有误差.最后，注意到指数模型整体优于简化模型，更加适应任意情况下的电池发电特性; 原因在于两方面，

一方面是指数模型考虑了光照强度对电流与电压的影响，而简化模型仅仅考虑了光照强度对电流的影响; 另外一方面指数模

型考虑了短路电流、开路电压、最大功率点电流和电压4 个温度系数，而简化模型仅仅考虑了两个温度补偿系数.

召开全国大学物理学术研讨会暨《大学物理》第十届编委会第二次扩大会议的通知

2019, 38(3): 45.

摘要 ( 608 )

PDF (73KB) ( 102 )

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普通物理实验全程式研究性教学模式探索

尹教建, 徐志杰, 张亚萍, 李书光, 郭雅慧

2019, 38(3): 46. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180365

摘要 ( 1159 )

PDF (627KB) ( 453 )

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基于传统普通物理实验课程体系存在的主要问题，以研究性教学思想为指导，将学生的创新能力培养划分为基本

能力、综合能力、科研能力培养三个阶段，设计了障碍性、问题性和课题研究性的教学内容，实施启发式、探究式、导师制的研

究性教学方法，提出了一种夯实基础、强化综合、面向科研实践的“三位一体”的全程式研究性实验教学新模式.

有限长均匀带电圆柱面电场分布

梁港林

2019, 38(3): 49. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180277

摘要 ( 4633 )

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通过把有限长的圆柱面看成由直线段积分而得，通过有限长均匀带电直线段的电场分布进而求得有限长圆柱面电

场分布，其中运用高等数学微积分处理方法，以椭圆积分形式给出电场的柱坐标解析表达式，并通过将圆柱面的高度趋于零，

得到圆环电场解析表达式.

基于对轴对称液桥边缘轮廓拟合的液体表面张力系数测量研究

刘逸飞, 王槿, 李文华, 惠王伟, 文小青, 张春玲

2019, 38(3): 54. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180330

摘要 ( 1136 )

PDF (625KB) ( 488 )

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基于Yang-Laplace 公式与液桥平均曲率的关系，研究两平行板间液桥的形貌与表面张力系数的关系，探索出通过

对液桥边缘进行轮廓拟合来测量液桥液体的表面张力系数的方法.搭建了一套可以拍摄液桥的边缘放大图的实验平台，利用

sobel 算子提取边缘信息的Matlab 算法，对液桥轮廓进行边缘提取，进而拟合得到液体表面张力系数，计算结果显示表面张力

系数的相对误差在5%以内.

基于拉普拉斯方程的表面自由能测定

张宗鲲, 董国波, 李思远, 唐芳, 李华

2019, 38(3): 57. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180462

摘要 ( 1201 )

PDF (1072KB) ( 648 )

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液体表面自由能作为材料表面能量状态重要特征有很大研究意义，因其数值上与表面张力相同，所以它可以通过

测量液体表面张力来获得.针对表面张力的传统测量方法具有实验精度与适用范围不能兼得的问题，本文提出一种测量液体

表面张力的新方法: 基于拉普拉斯方程，以液泡膜为研究对象，分析液泡逐渐增大的过程，利用线性回归分析压强差与曲率半

径的数据，求解表面张力系数.此方法不仅适用于高温高压环境，且与最大泡压法相比，在未引入新误差项的同时避开了其主

要误差来源.

基于Arduino 单片机的双光纤双向干涉条纹计数器

郑梅君, 平澄, 于书鹏, 廖馨

2019, 38(3): 62. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180354

摘要 ( 1521 )

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介绍了一种基于Arduino 单片机的双光纤双向干涉条纹计数器.该装置可根据干涉条纹的涌出和陷入实现条纹的双

向计数.在干涉法测量金属热膨胀系数实验中，使用此计数器对条纹计数，具有成本低廉、操作简易、计数精度高、抗干扰能力

强、反应时间短等优点.

量子力学中的位置或动量都不能精确测量

戴硕, 王鑫, 刘全慧

2019, 38(3): 67. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180449

摘要 ( 1872 )

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对量子力学测量公设和不确定性原理的一个普遍的误解是，如果单独测量位置或者动量，可以精确测量.本文以在

谐振子基态上测量位置为例，说明精确测量位置需要无限大的能量.因此，量子力学中的位置或者动量都不能精确测量.

封面说明

穆良柱, 陈晓林

2019, 38(3): 70.

摘要 ( 241 )

PDF (62KB) ( 130 )

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本刊 2019 年的封面上刊登照片及图片，纪念在氦-II 中观察到超流 80 周年以及物理学大师卡皮察( P. L. Kapitza) ，蒂萨( L.Tisza) 和朗道( L.D.Landau)在这一研究领域中的贡献.

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