大学物理

全国大学物理学术研讨会暨《大学物理》第十届编委扩大会议纪要

2017, 36(5): 1. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.001

摘要 ( 1066 )

PDF (800KB) ( 433 )

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非对易相空间及其狄拉克粒子在电磁场中的运动

买买提阿布都拉·艾克木，努尔比亚·斯衣提，热依玛汗·热西丁

2017, 36(5): 2-5. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.002

摘要 ( 1696 )

PDF (245KB) ( 1079 )

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近年来，有关非对易空间的各种物理问题成为诸多学者研究的热点，并在量子力学、量子场论、量子电动力学、凝聚态物理、天体物理等各领域中被广泛探讨.本文通过非对易空间里电磁场中狄拉克粒子的哈密顿量，推导出速度算符和所受到的力算符的表达式，利用Bopp 变换方法给出了电磁场作用下的狄拉克粒子在非对易空间和非对易相空间中的哈密顿量，从而推导出了速度算符和力算符的表达式，其中均包含因非对易引起的修正项.在此基础上进一步分析得出，非对易效应对狄拉克粒子的速度算符和所受到的力算符有一定的影响，但动量-动量算符的非对易性对粒子的速度算符没有影响.

一维时间周期势的量子隧穿

罗国忠，安峥

2017, 36(5): 6-10. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.003

摘要 ( 1192 )

PDF (272KB) ( 1736 )

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研究了一维时间周期势的量子隧穿，建立了周期势的两种物理模型，并分别在不同情况下对其进行理论研究和推导，证明了一维周期势下的量子隧穿可统一由一种模型处理.

品质因数的多重内涵及其教学探讨

李翔

2017, 36(5): 11-18. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2017.05.004

摘要 ( 1469 )

PDF (323KB) ( 1002 )

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从正弦激励下线性二阶系统的微分方程出发，结合阻尼振子的受迫振动以及RLC 串联、并联谐振电路等具体物理情境，剖析了品质因数Q 在频率特性、能量转换以及系统各物理参数等多个层次上的内涵，进而探讨如何更好地为工科各专业学生讲授品质因数这一概念.

等效回路法在雷电电磁场研究中的应用

叶根，刘智敏

2017, 36(5): 15-18. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.005

摘要 ( 1054 )

PDF (760KB) ( 454 )

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根据雷电电磁场对传输线的影响，将雷电电磁场中的传输线方程理解为电感电容的串并联回路，快速而精确地计算分析雷电产生的水平电场，认为利用等效回路法研究雷电电磁场对传输线耦合的机理具有重要意义.

几何光学教学中关于变折射率材料问题的计算实例

何健

2017, 36(5): 19-23. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.006

摘要 ( 1610 )

PDF (1347KB) ( 1560 )

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针对大学光学课程中所讨论的成像问题均为“近轴近似”这一情形，指出为增强教学效果、提升学生对所学理论在实践上的信心，需对非近轴近似的一般化情形给予一定讨论; 明确了直接从费马原理反解折射率变化规律的不可行性，采用近似办法，将变折射率的泛函问题转化为关于斜率的一维函数问题，利用欧拉方程进行分析，通过数值计算得出适合于材料制作的一组参考参数.

用阶梯算符研究谐振子能量及相干态问题

郁华玲

2017, 36(5): 24-26. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.007

摘要 ( 1559 )

PDF (186KB) ( 1234 )

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谐振子是量子力学中最基本也是十分典型和重要的问题，而在坐标表象中利用薛定谔方程的求解过程比较复杂.本文从两个无量纲的阶梯算符出发巧妙的推导出谐振子能量的本征值和本征矢，进而借用平移算符求解出谐振子的相干态.计算表明相干态表象的基矢是过完备的，同时在相干态中，坐标及其动量具有最小的不确定性.

用空气阻力系数测定仪研究运动物体所受空气阻力的成因与定量分析

吴庆春，钱仰德

2017, 36(5): 27-32. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.008

摘要 ( 1211 )

PDF (1990KB) ( 1282 )

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通过构建一个小型风洞，在对几种典型形状物体的风阻研究基础上，从能量转化的角度，提出了一套对空气阻力系数的理论模型，并通过实验分别对4 种不同形状的物体进行了定量验证，实验结果与理论推导能较好地吻合.提出的空气阻力理论也应该可适用于液体的情况.

关于间接测量量不确定度计算的教学尝试

谈国太，李亚蒙，侯婷婷，陈喜燕，李雪

2017, 36(5): 33-37. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.009

摘要 ( 3270 )

PDF (1161KB) ( 1138 )

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不确定度是大学普通物理实验课中重要的新概念，入学不久的大学生因缺乏概率分布方面的必要基础知识，在最初接触不确定度概念及其相关公式时，普遍存在理解和运用的困惑.本文以计算间接测量量折射率的不确定度为例，尝试化解这一教学难题.

光学方法测量气流场压强分布的研究

倪敏，郑源明，徐世佳，韩伟唯，徐小林，曹政

2017, 36(5): 38-41. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.0010

摘要 ( 1431 )

PDF (2135KB) ( 558 )

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利用迈克耳孙干涉仪、可调狭缝、CCD 成像来研究气流场的压强分布情况.首先测得气流场压强变化与空气密度变化的关系，再利用计算机技术将静态时的空气干涉图样与有扰动情况下的干涉图样叠加，得到气流场的类似莫尔条纹的等压强线，最后对实验结果进行定性的物理分析.

频谱分析方法在弗兰克-赫兹实验中的应用

王蕴杰

2017, 36(5): 42-46. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.011

摘要 ( 1366 )

PDF (1719KB) ( 1694 )

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弗兰克-赫兹实验中定态能级间隔具有很强的周期性.本文借鉴频谱分析的方法，对弗兰克-赫兹实验数据进行处理，结果显示该方法准确确定出了定态能级间隔，结果有着很强的直观性及良好的处理效果.

对奥托·斯特恩产生过重要影响的物理学家

宁长春，汪亚平，张辉杰，周毅

2017, 36(5): 47-52. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.012

摘要 ( 1531 )

PDF (232KB) ( 858 )

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介绍了与奥托·斯特恩同时代并与斯特恩交往甚密，对斯特恩的学术生涯产生过重要影响的物理学家.

美国基础物理实验教科书( 讲义) 的特点分析

熊泽本，马世红

2017, 36(5): 53-61. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.013

摘要 ( 1222 )

PDF (1764KB) ( 859 )

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通过选取美国5 所大学自编的基础物理实验教科书，对教科书内容的栏目设置，知识点涵盖内容与范围，配套信息资源选择，教科书特色与优点等各方面进行对比分析.总结教科书在教学基本理念，教育教学目标，能力培养手段，情感态度培育方法方面的特点.希望对我国基础物理实验教学改革的进一步推进、物理实验教材的建设和发展、物理实验教学方法和理念的改进与优化提供参考与借鉴.

开普勒三定律与地球公转轨道参数的讨论

赵贤觉，桑胜景

2017, 36(5): 62-65. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.014

摘要 ( 1746 )

PDF (223KB) ( 1722 )

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分别从拉格朗日量、龙格-楞次矢量以及微分方程出发，由万有引力定律导出了开普勒三定律，并积分得到开普勒方程与轨道周期.利用文献中的数据计算了地球公转轨道的偏心率和周期，发现有的文献给出的地球近日点和远日点速率值使得计算结果和观测值之间存在较大的不一致.分析其原因并给出了速率的修正值，从而保证了计算结果和观测值之间的自洽性.

基于相位差起转机制异步电机的模型分析

马鹏德，李宇玻，孙琳，靳奉涛

2017, 36(5): 66-69. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.015

摘要 ( 1241 )

PDF (1689KB) ( 547 )

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电机学问题一直以来是人们广泛研究的重点.为了探究异步电机的转速平滑灵活调控问题，简化其电路复杂程度和降低成本，本文提出了一种基于相位差起转机理的电机模型.从电机旋转机制出发，并结合基于有限元差分的商业仿真软件 COMSOL 加以分析探究，理论上分析了模型中导致电机转盘旋转的力矩的大小及方向，定量地探究了影响转盘旋转速率的影响因素.结果表明，相位差导致转盘所受吸引力的不对称而产生的力矩使得转盘旋转，并且圆盘转速与金属插片相对面积，施加电压等因素成正比，与二者插入间距成反比，金属薄片的插入位置带动圆盘的旋转方向.

手机、电脑显示屏的发光光谱以及对人眼健康的影响

马彪，王亚芳，崔美娜，赵莹

2017, 36(5): 70-73. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.016

摘要 ( 1901 )

PDF (871KB) ( 2353 )

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长时间使用手机、平板电脑、电脑显示屏等设备，已成为当今社会生活中十分普遍的现象.这些设备的发光波段具体是多少? 是否会对人们眼部视力造成伤害? 这也成为大家十分关注的问题.针对这些问题，本文利用光谱仪测量了不同型号手机、电脑显示屏的发光光谱，以及光谱强度随探测距离的变化，并对不同设备进行了分析和比较，讨论了这些设备对人眼可能造成的危害.

自由粒子配分函数的zeta 函数正规化处理

岑振豪，陈浩

2017, 36(5): 74-77. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.017

摘要 ( 1693 )

PDF (223KB) ( 775 )

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zeta 函数正规化技术在现代物理中有着重要应用.本文探讨其在大学物理中的应用，即采用zeta 函数正规化处理自由粒子的配分函数，并导出相应的热力学量.考虑粒子被囚禁在体积有限的立方容器中，给出了热力学量在有限体积下的一级修正.

Jaynes -Cummings 模型中原子量子特性研究

白志达

2017, 36(5): 78-80. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.05.018

摘要 ( 1519 )

PDF (211KB) ( 509 )

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给出了Jaynes-Cummings 模型在大光子数近似下原子状态与自旋分量不确定度的数学表达式，发现原子状态与自旋的不确定程度在自旋各分量之间相互转换，但却能保持总不确定程度的守恒.

杨振宁先生出席北京师范大学物理学系第十三届物理文化节开幕式并寄语青年学子

苏琳，韩梅，邹璇，刘宇轩

2017, 36(5): 81.

摘要 ( 1013 )

PDF (86KB) ( 630 )

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封面说明

穆良柱

2017, 36(5): 82.

摘要 ( 575 )

PDF (171KB) ( 265 )

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今年是路德维希·玻尔兹曼( Ludwig Boltzmann)发表划时代著作[1]140 周年.在此文中，玻尔兹曼明确提出了一个封闭热力学体系处于平衡状态的熵与其微观状态数的关系，用今天习惯的记号，即S=k ln Ω.这一公式揭示了自然界的一个重要规律，对于之后物理学，特别是统计物理学的发展起到了奠基的作用.

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