大学物理

从狄拉克表象到量子层析教学研究

陈锋方保龙

2014, 33(3): 1-1.

摘要 ( 759 )

PDF (251KB) ( 544 )

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介绍利用表象变换理论及有序算符内的积分技术（IWOP）构造的高斯积分理论，提出表象理论的新应用，即通过表象变换提出如何从狄拉克表象引人量子层析概念的方法和捷径．

半无限高方势阱能级的近似公式

胡宗元

2014, 33(3): 3-3.

摘要 ( 711 )

PDF (336KB) ( 792 )

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在无量纲化的基础上，通过引入角参数的方法推出了一个新的一维半无限高方势阱的能级关系．由此进一步得到了能级的近似公式，并进行了误差分析．经过与数值结果的对比，本文得到的近似公式具有较高的精确度和较一般的适用性．

冯端院士与全国均教授合著的《凝聚态物理学》（上、下卷）出版

缪可可王硕

2014, 33(3): 6-6.

摘要 ( 903 )

PDF (96KB) ( 983 )

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冯端院士与金国均教授合著的《凝聚态物理学》（上、下卷）已于2013年10月由高等教育出版社出版．笔者有幸参与了该书的部分工作，见证了这部凝聚态领域的史诗巨著诞生的过程，此间万般辛苦，不足一一为外人道，略记载一二．笔者在南京大学学习时，目睹作者在书稿上反复斟酌、增删和修改，查阅的文献和著作汗牛充栋，付出的心血与汗水汇流成川．至2006年下卷初具规模，我们都万分期待，当时曾戏语，上卷经历十年才出版，下卷是否也会十年磨一剑．未曾想一语成谶，作者几易其稿，下卷经历十年才出版．

进动的数值分析

史祥蓉

2014, 33(3): 7-7.

摘要 ( 892 )

PDF (321KB) ( 548 )

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介绍了大学物理及力学教材中对飞轮进动的描述及进动角速度计算公式的局限性，根据欧拉运动学方程对飞轮的定点转动进行了理论分析及数值计算，给出了飞轮的章动、进动及自旋的一般规律，有利于对进动的全面理解．

带电导体椭球的静电场

任刚德董超铀

2014, 33(3): 11-11.

摘要 ( 1020 )

PDF (241KB) ( 781 )

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根据带电导体椭球电场的对称性，从特殊方向的电场计算出带电导体椭球外的电势与椭球几何特征的关系，然后根据电势计算出带电导体椭球外的电场强度．

平行板一圆柱平板线中的TEM波及其特性阻抗

贾兰芳王福谦

2014, 33(3): 13-13.

摘要 ( 1078 )

PDF (431KB) ( 1002 )

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用保角变换法得出平行板一圆柱平板线TEM波分布的近似解析解．首先通过保角变换将平行板一圆柱平板线的横截面变换为圆同轴线的横截面，求出由静态场在此边界条件下电场的解，再乘以波动因子得到TEM波的电场解，然后根据由麦克斯韦方程所联系的电场与磁场的关系，得到磁场的分布，从而给出平行圆同轴线中TEM波的分布规律，最后由变换函数关系得到平行板一圆柱平板线TEM波的分布规律．通过数学软件MATLAB绘制出TEM波在其横截面上的结构图，并计算出其特性阻抗．研究结论对于计算该传输线的衰减常数、了解其功率容量、考虑功率耦合及设计有关的有源器件均有一定的参考价值．

以柱面波作为基元证明单缝夫琅禾费衍射公式

马瑞琼时坚段作梁姜麟建

2014, 33(3): 18-18.

摘要 ( 906 )

PDF (344KB) ( 693 )

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通过对电信号处理和光信息处理的类比分析，提出了用柱面波作为基元信号处理光场信息的方法，写出了复杂光波信号用柱面波基元信号的展开表达式并给出权重因子的物理含义．结果表明，柱面波作基元信号与球面波、平面波作基元信号所得单缝夫琅禾费衍射公式相同．

一维势阱与扩展X射线吸收精细结构

卞清

2014, 33(3): 22-22.

摘要 ( 640 )

PDF (163KB) ( 464 )

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介绍了一维势阱的一个应用实例．

线性变分法研究一维无限深势阱中粒子的能级和波函数

马二俊

2014, 33(3): 24-24.

摘要 ( 1161 )

PDF (430KB) ( 1060 )

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采用满足连续性条件的多项式独立基函数，应用线性变分法通过求解广义本征值方程研究了一维无限深势阱中粒子的能级和波函数．计算表明，随着试验基函数个数的增大，线性变分法的结果趋近于精确的解析结果．

大小钢球对心碰撞实验

路峻岭秦联华

2014, 33(3): 28-28.

摘要 ( 928 )

PDF (252KB) ( 561 )

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用两个一维单摆进行大小钢球对心完全弹性碰撞的实验，表明碰撞前后两钢球的运动状态是分立的，仅为4个点，碰撞过程是在这4个点间依次跃变的循环过程．

变速落球法测液体黏度的研究

温建平刘通宁张亦翻吴洁文杨晓冬

2014, 33(3): 30-30.

摘要 ( 1106 )

PDF (702KB) ( 624 )

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利用小球在液体中的变速运动方程测量液体的黏度．通过测量小球在液体里非匀速运动过程中不同时刻的位置，运用软件的非线性拟合功能拟合数据，计算得到液体黏度．实验结果证明了变速落球法用于测量液体黏度的可行性．

带电粒子在磁镜中运动的模拟

韩永胜杨宏新

2014, 33(3): 35-35.

摘要 ( 1160 )

PDF (492KB) ( 929 )

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通过构造一个磁约束磁场来研究带电粒子在该磁场中的运动．通过理论分析和数值计算模拟了磁镜中带电粒子的运动，并将计算结果可视化．

李萨如图形法测量软磁材料磁导率

李朝荣[] 张明吉[] 王三胜[] 李华[]

2014, 33(3): 41-41.

摘要 ( 880 )

PDF (305KB) ( 586 )

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提出了李萨如图形的一个新应用——测量软磁材料磁导率．实验系统由示波器和信号发生器构成，以安培环路定理及法拉第电磁感应定律为理论基础，利用李萨如图形实现了软磁材料磁导率的测量．实验结果给出了在材料未达到饱和磁化的情况下，不同励磁频率下的磁导率测量结果．

用光学全息方法制作准晶光子晶体

崔丽彬孟池游旭涛

2014, 33(3): 44-44.

摘要 ( 832 )

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理论分析表明，用5束相干光干涉可以制作10重对称的准晶光子晶体．实验中，为了简化光路，利用5个光栅对一束平行光进行衍射，通过控制5个光栅的分布及光栅常数，进而得到制作10重对称准晶所需的5个光束偏转角度．实验结果与计算结果完全相符．

无放射源伽马能谱测量实验设计

于华伟首祥云郭俊鑫谭宝海

2014, 33(3): 47-47.

摘要 ( 929 )

PDF (483KB) ( 550 )

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为了在无放射源的前提下开设γ能谱测量实验，本文使用氯化钾样品中的^40K代替常规放射源，研究了所需的实验样品含量、实验装置和实验内容，并分析了本实验的辐射危害情况．研究表明：使用氯化钾样品不仅可以满足常规γ能谱测量的实验要求，还比仅使用^137Cs放射源丰富了实验内容，且经计算和测量本实验的辐射剂量达不到放射源的下限标准，可以保证学生在安全的前提下完成实验内容．本研究设计的实验方法不受放射源使用手续及环保部门的制约，有利于消除学生的放射性恐惧心理，减少放射源的管理成本及非核类院校的γ能谱测量实验课程的开设．

光拍法测光速实验中的声光效应研究

何琛娟廖红波樊洁平

2014, 33(3): 51-51.

摘要 ( 769 )

PDF (414KB) ( 1332 )

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对光拍法光速测量仪进行了简单的改造，研究了光拍法测光速实验中的声光效应．实验简单易行，声光效应产生的频移直观可见，并可得到频移量与超声波频率的关系．在光拍法测光速教学实验中增加对声光效应的研究有利于更好地理解声光效应及其在光拍法测光速中的应用．

负压强机制的格子玻尔兹曼方法研究

封哲[;] 李晋斌[]

2014, 33(3): 55-55.

摘要 ( 1016 )

PDF (589KB) ( 801 )

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采用格子玻尔兹曼方法（LBM）研究了气液相变动态演化过程，并揭示气液混合体系中负压强的产生机理．本文采用多相流模拟中的单一陈模型（Shan-Chen模型）研究相变问题，该模型通过一个伪势来表示不同相之间的相互作用，从而控制不同相的分离，结合粒子间的相互作用力可得到一个能够描述非理想气体的状态方程，通过研究此状态方程，确定了发生相变和产生负压强的临界条件．再结合LBM，对相变和负压强现象进行数值模拟，并在气液混合体系中对拉普拉斯定律进行了验证．从模拟结果中发现，当液滴与周围气体处于力平衡和热平衡时，液滴内外压强差与其半径之间的关系满足拉普拉斯定律；另外，在气液交界面处会产生负压强，为使得理论解释与数值模拟结果相符，对于此处负压强的起源问题，我们采用同样能够描述非理想气体的范德瓦尔斯方程结合分子动力学的方法，导出内压强的变化会导致负压强的出现，并通过解释内压强的产生原因，从而进一步了解了负压强产生的微观机制．

《从零学相对论》连载（21）

梁灿彬[] 曹周键[]

2014, 33(3): 61-61.

摘要 ( 694 )

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§8.4水星近日点进动按照牛顿力学，行星的轨道是以太阳为一个焦点的椭圆．然而观测结果与此略有歧离．以最靠近太阳的水星为例，虽然它在每一周期中的轨道很接近椭圆，但两个相邻周期的两个“椭圆”的长轴并不重合，表现在它的近日点（perihelion）的微小改变上（见图8-6）．随着时间的推移，由于积累效应，“椭圆”的长轴（因而近日点）绕太阳的缓慢转动变得可以观测．这现象叫做近日点的进动（precession）．

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