大学物理

相对论的德布罗意物质波及其应用于Aharonov-Bohm 效应

崔怀洋

2017, 36(8): 1-4. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.001

摘要 ( 1577 )

PDF (372KB) ( 1267 )

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本文提出了一种推广德布罗意物质波到相对论中去的新方法.写出了相对论德布罗意物质波的数学表达式，把相对论德布罗意物质波成功地应用于Aharonov-Bohm 效应和计算氢原子能级的精细结构，计算结果与实验相符，与其他量子理论计算结果一致.

外场与介观约瑟夫森结相互作用的不变本征算符法研究

何锐，俞鹤，马云

2017, 36(8): 5-7. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.002

摘要 ( 1091 )

PDF (234KB) ( 473 )

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本文首先详细介绍了场与介观约瑟夫森结相互作用系统的哈密顿量，进一步讨论了系统的量子化方案，然后简要介绍了不变本征算符法及其基本应用.在此基础上，用不变本征算符法求得外场与介观约瑟夫森结相互作用系统的能级间隔.

非对易相空间中阻尼系统的Wigner 函数

王亚辉

2017, 36(8): 8-10. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.003

摘要 ( 1236 )

PDF (209KB) ( 397 )

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用量子力学来处理经典的阻尼系统，考虑到空间变量对易关系中包含的坐标-坐标和动量-动量的非对易性，利用Wigner函数在非对易相空间的基本性质，得到了阻尼谐振子在非对易相空间中的Wigner 函数与对易空间及非对易空间的形式一致.

从表象变换的角度看CG 系数

朱政

2017, 36(8): 11-13. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.004

摘要 ( 1486 )

PDF (174KB) ( 1512 )

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从表象变换的角度出发，结合两个简单的例子，给出了CG 系数更为清晰的物理图像和简单明了的计算步骤.

从固定球顶端开始滚动的球的运动

景义林

2017, 36(8): 14-16. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.005

摘要 ( 1280 )

PDF (273KB) ( 615 )

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对从固定球顶端开始滚动的球的运动进行了详细的分析求解，并指出了周衍柏《理论力学教程》的一处错误与欠妥之处.

LC 振荡电路的辛分析法

杨红卫，高冉冉，孟珊珊

2017, 36(8): 17-20. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.006

摘要 ( 1273 )

PDF (446KB) ( 1195 )

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将哈密顿体系辛方法拓展到LC 电路，研究LC 振荡电路的辛分析法.由以电量q 为变量的拉格朗日函数出发，引出对偶变量磁通链，将电量q与磁通链组成状态参量，把LC 电路问题导向辛体系.对辛表述下的对偶方程利用分离变量法进行求解，问题转化成了辛本征问题.只要求出系统的哈密顿矩阵H，便可通过求解相应的本征值方程得到LC 电路的振荡规律.算例验证了本文方法的有效性和正确性.将LC 电路问题导入辛体系，为LC 电路提供了一种新的分析方法.

关于分数阶RL_α - C_β 并联谐振品质因数Q 的讨论

王廷江

2017, 36(8): 21-24. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.007

摘要 ( 1704 )

PDF (747KB) ( 602 )

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根据电路理论求得分数阶RL_α-C_β并联电路的导纳，以α= β、CR² /L<<1 为条件，求得电路谐振频率的简易表达式.在此基础上推导出了RL_α-C_β并联谐振电路品质因数的简易表达式，并对其进行了分析讨论.用MATLAB 软件进行了仿真分析，理论分析和仿真分析基本吻合，从而找到了品质因数Q 随元件参数及分数阶次数变化的规律.

基于保角映射的导体曲面上感应电荷的计算

贾兰芳，王福谦

2017, 36(8): 25-29. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.008

摘要 ( 1207 )

PDF (1340KB) ( 664 )

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在通过保角映射和平面镜像法求得二维静电场分布的基础上，求解导体曲面上的感应电荷分布，给出电荷面密度的分布函数，并利用软件MATLAB 绘制出感应电荷分布的函数曲线.

二维板声发射源定位实验的一种简易实现方法

尹莘新，崔志文，吕伟国

2017, 36(8): 30-35. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.009

摘要 ( 1214 )

PDF (2419KB) ( 483 )

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对声发射技术中的二维平面定位问题提出一种新的简易实验方案.采用新三角时差算法实现二维板的声源定位和GPS 模拟，同时利用简易实验方法，仅用两个超声波传感器完成实验，简化实验器材，降低实验成本，适合普及，计算过程简单，同时也利于物理问题深入地理解.

波尔共振实验中基于旋转矢量的相位差分析

姜向前, 骆素华, 赵海发

2017, 36(8): 36-37. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.010

摘要 ( 2514 )

PDF (283KB) ( 1286 )

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在波尔共振实验中，通过引入两个旋转矢量分别描述受迫振动和强迫力，解决了实验中频闪法测相位差原理阐述不清的问题. 针对有机玻璃转盘上白线与刻度盘零刻线分别成锐角和钝角的情况，由旋转矢量法分别给出了受迫振动与强迫力的相位差. 研究发现，无论白线指向刻度盘的哪个区域，受迫振动与强迫力的相位差始终为-π/2 与有机玻璃转盘的白线所指向角度之差.

电子束电偏转实验中亮斑的线度研究

陈杰，朱占武，张琴，刘国营，张西平，吴云沛

2017, 36(8): 38-40. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.0011

摘要 ( 1186 )

PDF (698KB) ( 753 )

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从理论上研究了“电子束电偏转实验”中亮斑的形成原因及其线度的影响因素，推导出电子流偏转总量x、亮斑线度Δ 的表达式，并进行了数值模拟.研究结果表明，亮斑是由射入偏转电场的锥形电子束( 其锥角Δθ 实为一很小的量) 引起，而造成Δ 随加速电压U1、偏转电压Ux变化的原因是由于Δθ 关于偏转电场中心轴( z 轴) 的不对称分布.Δ 的大小还取决于Δθ 的大小.

双光栅在不同夹角下测量杨氏模量的实验研究

隗群梅，孟德迎，何立志

2017, 36(8): 41-45. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.012

摘要 ( 1218 )

PDF (1121KB) ( 1376 )

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根据莫尔条纹的位移放大原理，利用在光栅栅距恒定时栅线夹角与莫尔条纹的宽度在小角度情况下成反比的关系，对钢丝杨氏弹性模量进行测量.通过对测量数据及计算结果的分析，得出结论: 莫尔条纹的宽度随夹角增大而减小; 测量误差随着光栅夹角增加而增大，但小于5%.并将实验值与理论值相比较，确定莫尔条纹法测量杨氏模量的可行性.

WiFi 电磁波能量在砖墙中的传播特性研究

胡云

2017, 36(8): 46-48. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.013

摘要 ( 1784 )

PDF (407KB) ( 963 )

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WiFi 电磁波的穿墙能力直接影响通信的效果和质量.结合砖墙的电磁特征，理论分析了WiFi 电磁波在砖墙中的传播特性，推导出了WiFi 电磁波穿墙厚度与平均功率流密度的关系式，给出能量传输实例及图像.结果表明: WiFi 电磁波能穿透砖墙，穿透过程中信号能量逐渐衰减，但是衰减较小.因此，砖墙对WiFi 通信连接的阻碍作用并不大.

基于电参数的日光灯放电的等离子体特性的研究

孙殿平，郭超修

2017, 36(8): 49-52. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.014

摘要 ( 1109 )

PDF (525KB) ( 444 )

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利用数字示波器对电压电流的测量数据，通过各种电参数计算和谐波分析，研究了气体放电的等离子体一维壁稳弧通道模型，并对放电管的负载性质进行了讨论.

基于高纯锗γ 谱仪的环境放射性测量

许金艳，楼建玲，黄广伟

2017, 36(8): 53-55. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.015

摘要 ( 1336 )

PDF (740KB) ( 1103 )

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随着我国核电事业发展，人们对环境中的放射性问题越来越关注.基于高纯锗γ 谱仪的环境放射性测量实验，提供了有效的途径让学生将核物理知识与日常生活中大家关心的环境辐射问题联系起来.该实验充分利用高纯锗γ 谱仪对环境中 γ 放射性具有很好的能量分辨的特性，通过对伽马能谱的测量结果分析得到地球环境中放射性来源.这套探测系统需要学生通过调试各项参数找到谱仪的最佳工作状态，该过程让学生掌握高纯锗γ 谱仪的工作原理和特性，为以后核物理领域科研工作打下基础; 另外，通过对152Eu和环境γ 谱的分析学生会初步了解复杂γ 谱的谱学分析方法.

对“磁力小火车”的原理探究及实验验证

陈芳婷，乐永康，俞熹

2017, 36(8): 56-61. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.016

摘要 ( 4361 )

PDF (1911KB) ( 2238 )

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根据磁铁在不均匀磁场中受力公式和洛伦兹力公式推导出“磁力小火车”现象中，“小车”的平衡速度表达公式，并通过MATLAB 和COMSOL 等软件结合实验测量数据得出表达式中相关参数数值，利用MATLAB 做出小车平衡速度v 与电池电压U₀，v与线圈半径R，v 与线圈匝数密度n，v 与加入磁铁个数N 的理论图像，并通过实验探究v 与U₀，v与n，v 与N 的关系，得到的实验图像与理论图像趋势吻合程度较好.

基于Talbot 效应的周期性图像自修复

张艺泓，严坤，杨鑫逸，潘永华

2017, 36(8): 62-64. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2017.08.017

摘要 ( 1116 )

PDF (919KB) ( 960 )

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从惠更斯-菲涅尔原理出发，基于Talbot 效应推导了周期性结构被破坏的物体衍射像自修复特性，并进行了理论模拟和实验验证.

从学生视角比较大陆与台湾的物理专业课程 ———北师大与台师大物理专业为例

谢晓雨，罗莹

2017, 36(8): 65-69. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.018

摘要 ( 1704 )

PDF (445KB) ( 860 )

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培养高水平教师是国家教育事业发展的根基，长期以来一直是教育领域中的大事、倍受关注.本文以学生的视角，从学习体验出发，比较了台湾师范大学和北京师范大学物理师范专业在课程开设、选课方式、课程学习和课程考评4 个方面; 归纳了台湾师范教育的特点; 探讨了台湾师范教育对大陆师范教育发展的借鉴之处.

基于达朗贝尔公式对一端固定一端作受迫振动的有界弦振动问题的求解

韩颖达

2017, 36(8): 70-75. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.019

摘要 ( 1907 )

PDF (246KB) ( 1754 )

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通过延拓为奇函数和恰当的函数两种方式对弦的两端点进行延拓，运用达朗贝尔公式解决了一端固定，另一端作受迫振动Asin ωt 的有界弦振动的定解问题，通过计算结果表达式直接得出了描述有界弦振动运动的物理量，直观分析出弦振动的运动过程.同时对该问题进行了拓展，运用行波法解决了一端为齐次的第一类或第二类边界条件另一端为非齐次边界条件的定解问题.

利用超声光栅研究声速与液体性质

罗懿宸，高也，武晓忠，王引书

2017, 36(8): 76-81. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.08.020

摘要 ( 1684 )

PDF (855KB) ( 2839 )

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设计并搭建了超声光栅，观察了激光经过光栅形成的衍射斑纹，测量了声速; 并利用超声光栅测定了不同温度、不同浓度的NaCl 溶液中的声速，给出了声速-水温和声速-溶液浓度的依赖关系. 水的温度每升高1℃，3.974 MHz 的超声波的声速增加2.09 m/s， 16.574 MHz 的超声波的波速增加2.04m/s; 声速随着NaCl 溶液浓度的增大线性增加，NaCl 溶液浓度每升高1%，3.974 MHz 的超声波声速增加13.637 m/s， 16.574 MHz 的声波声速增加11.757 m/s.在此基础上，分析了不同频率的超声波对实验规律的影响，认为不同频率的超声波在相同条件下测量的溶液中声速大小的不同源于测量的随机误差.

封面说明

穆良柱

2017, 36(8): 82.

摘要 ( 646 )

PDF (171KB) ( 267 )

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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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