大学物理

费恩曼参与调查挑战者号失事

赵凯华

2018, 37(5): 1-4. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180097

摘要 ( 2348 )

PDF (214KB) ( 1290 )

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1986 年美国航天飞机挑战者号失事，费恩曼参加了事故调查.他以一个科学家的智慧和正直，深入群众，找到技术上和管理层面的原因.

费恩曼先生的另一面

郑洪

2018, 37(5): 5-6. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180056

摘要 ( 1810 )

PDF (99KB) ( 841 )

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费恩曼教授关于部分子模型的研究中，曾和我有很多讨论，曾邀请我去他家，我用一整天的时间向他详细解释我和吴大峻工作的细节，包括已发表的及没有发表的结果.后来在Stony Brook conference (1969) 会议中他在口头上提起我和大峻的工作不下十余次，但是，在正式发表的论文上，他从来不提我和大峻的名字也从不引我们的文章;在私下，他也没有任何形式的说明.

费恩曼物理学课程教学十年初探

阮东

2018, 37(5): 7-10. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180031

摘要 ( 1810 )

PDF (176KB) ( 1099 )

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自2008 年开始，清华大学物理系为新生开设了一门新的三学期的普通物理课程———费恩曼物理学，选用三卷本的《费恩曼物理学讲义》作为教材.本文介绍了开设此课的背景和目的，教学实践和体会，以及初步成果等.

费恩曼教育思想与分子马达

包景东

2018, 37(5): 11-13. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180061

摘要 ( 1546 )

PDF (153KB) ( 758 )

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费恩曼惯用独特的方法研究当时的主流问题，虽然仅发表48 篇学术论文，但是他的巧妙思维值得后人学习.费恩曼为了验证热力学第二定律，设计了一个著名的棘轮与爪思想实验，其诱发了近30 年来的分子马达工作机制的研究.

费恩曼与量子计算机

黄安平，张新江，王文玲，肖志松

2018, 37(5): 14-15. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180041

摘要 ( 2090 )

PDF (145KB) ( 746 )

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介绍了费恩曼对计算机科学的思考、费恩曼量子计算机理论以及北航在量子信息领域的研究.费恩曼曾做过一系列关于量子计算机科学的演讲，提出通过量子机制可在原子尺度上实现通用计算机，开创了量子计算机和纳米科技等领域.

一个大气科学家眼里的费恩曼物理学讲义

吕建华

2018, 37(5): 16-18. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180090

摘要 ( 3006 )

PDF (143KB) ( 753 )

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本文结合作者从学习、研究的经历，从物理学和气象学关系和流体力学的角度，谈对费恩曼物理学讲义的一些个人感受和看法.指出费恩曼物理学讲义对开拓学生的创造性思维依然有重要作用.

用玻尔的量子论计算氢分子的基态能量

侯吉旋

2018, 37(5): 19-20. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170392

摘要 ( 2012 )

PDF (309KB) ( 611 )

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利用玻尔处理氢原子基态的方法，在假定了氢分子基态的半经典模型后，给出了氢分子基态能量与电子轨道半径. 该结果可以与实验结果和量子变分法的计算结果相比较，对理解共价键的物理本质有一定意义.

石墨烯包裹纳米线体系的等价参数以及法诺共振的计算与讨论

张凯，桑芝芳，高雷

2018, 37(5): 21-25. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170388

摘要 ( 1113 )

PDF (851KB) ( 458 )

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文章基于Mie 全波散射理论，建立了石墨烯包裹介电纳米线平行排布在介质中的复合结构的有效介质理论.在长波极限下，我们得到了石墨烯包裹介电(GCD)纳米线结构的等价(EQ)介电常数和磁导率.通过分析比较远场散射谱，我们发现相同尺寸的等价电磁结构可以和原复合结构进行有效的拟合;此外，由于介电颗粒及石墨烯参数的可调性，我们得到了该复合体系可调的隐身及共振散射.进一步研究发现，该复合体系还可以实现可调的法诺共振.

对宇称算符显式的几点评注

林琼桂

2018, 37(5): 26-27. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170544

摘要 ( 1507 )

PDF (133KB) ( 1010 )

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指出本刊近年发表的宇称算符的显式几十年前即已见于文献.对该结果作了几点补充讨论，包括推导的改进、经典极限以及对狄拉克方程的推广.

小球与均质自由杆碰撞中的瞬心

任才贵

2018, 37(5): 28-29. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170315

摘要 ( 1435 )

PDF (335KB) ( 728 )

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结合小球与均质自由杆的完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞以及一般非弹性碰撞结果，指出球、杆碰撞问题中杆的瞬心的存在，证明了该瞬心位置的唯一性.并从力学原理上对瞬心做出解释.

椭球体等形状介质的退极化因子

王本阳，毛晓芹，王新顺，张立彬

2018, 37(5): 30-34. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170300

摘要 ( 1823 )

PDF (498KB) ( 1280 )

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利用离散偶极子近似和电静态近似的方法研究了具有代表性的椭球体、圆柱体、立方体和其余5 种形状介质粒子的吸收效率因子或内部电场，计算了外电场沿不同方向时粒子的退极化因子，阐明了得到任意形状粒子的退极化因子的简易方法.该计算结果可以加深学生对介质形状和退极化场大小关系的理解，并对介质的退极化因子的研究提供一定的参考.

用参数微扰法求解非线性谐振子问题

吴锋，黄备兵，孟丽娟

2018, 37(5): 35-38. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170390

摘要 ( 1730 )

PDF (385KB) ( 921 )

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用参数微扰法求解了一维非线性谐振子及二维非线性耦合谐振子的一级近似本征能量. 计算表明，参数微扰法的基态和激发态结果比相应的无参数微扰法的一级近似甚至多级近似结果精度有显著提高.

单层与多层MoS2对Goos-Hänchen位移的调制

贾光一，霍亦琦，刘玉环，张雪花

2018, 37(5): 39-43. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170484

摘要 ( 1638 )

PDF (1379KB) ( 536 )

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单层与多层MoS2 是一种新型的类石墨烯二维材料，其层数依赖的介电常数使其具有诸多可调的光学性质. 本文借助于传输矩阵理论，根据反射系数的相位角推导计算了Al2O3 /MoS2 /空气结构中的Goos-Hänchen(GH) 位移，并分析了单层与多层MoS2 对GH 位移的影响. 研究结果表明，在不同的入射角范围内，GH 位移随MoS2 层数的变化表现出不同的依赖行为.

白光光源光谱对白光干涉信号的影响

胡艳敏，程思晗，聂平，马龙，秦哲

2018, 37(5): 44-48. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170578

摘要 ( 1788 )

PDF (1083KB) ( 751 )

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传统白光光源一般由一个纯高斯函数来进行模拟，通过改变中心波长和带宽来调节干涉信号.本文分别利用高斯模型和洛伦兹模型来讨论白光干涉信号，得出中心波长与相干长度的比值越大，零级条纹可见性越高，以及高斯模型的可靠范围.鉴于现代白光光源与传统光源不同，以发光二极管(LED)为例，模拟研究现代白光光源对白光干涉信号的影响. 利用洛伦兹模型模拟白色LED 光源时干涉信号存在凹陷，通过合理调整LED 拟合光峰值间的距离降低凹陷对零级条纹的影响，以期得到在实际应用中干涉特性较优的白光光源光谱.

遥远星体在太阳引力作用下形成的爱因斯坦环

赵凡，贺锋，任文辉

2018, 37(5): 49-51. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170546

摘要 ( 1328 )

PDF (156KB) ( 433 )

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当遥远星体，太阳以及观测者在一条直线上时，由于星光在太阳引力场中的偏折效应将形成爱因斯坦环.忽略太阳自转，其外部引力场可用史瓦西度规描述.运用椭圆积分严格地求出零测地线的精确解，并从精确解反解出观测者的径向坐标.从零测地线的精确解可计算出观测者与太阳的距离必须大于或等于547.7 天文单位才能观测到星光在太阳引力作用下产生的爱因斯坦环，但是爱因斯坦环几乎和太阳边缘重叠在一起，目前的技术难以分辨.

基于光纤干涉的温度与压力传感实验系统设计与实现

裴世鑫，崔芬萍，谢欣桐

2018, 37(5): 52-56. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170416

摘要 ( 1761 )

PDF (914KB) ( 822 )

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设计了一种面向本科生教学用的功能型光纤温度和压力传感实验系统，将650nm 的半导体激光经分束镜分成两束，然后将两束光分别经透镜耦合到两根光纤中，其中一根光纤绕在压电陶瓷管上，另一根光纤绕在一个温度可控的加热盒中，最后将两根光纤的输出端紧靠在一起，形成双光纤干涉系统.通过测量不同压力和温度变化所引起的干涉环的移动数，建立温度和压力与干涉条纹数之间的对应关系，实现对光纤温度传感和压力传感原理的演示.该系统具有结构简单，成本较低，操作方便等优点，通过学生自行搭建实验系统，能有效提高学生的实验动手能力和对理论知识的掌握水平，适用于高等学校光电信息科学与工程专业及相近专业开展光纤温度传感和光纤压力传感方面的实验教学.

把“薄膜光电导效应”引入探究型实验教学

邱宏，赵雪丹，于明鹏，吴平

2018, 37(5): 57-61. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170473

摘要 ( 1511 )

PDF (945KB) ( 432 )

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介绍了如何把“半导体薄膜光电导效应”实验引入到探究型物理实验教学中，测量了不同膜厚的网状结构ZnO ∶Al薄膜的光电导特性.本实验来自于科研成果，并且丰富了已有的物理实验教学的实验内容.此外，本文还总结了从科研成果转化成为物理实验教学的实验内容应该具备的5 个基本的特点.

F=ma是谁写的? 物理学符号的前世今生

李锡均，程敏熙

2018, 37(5): 62-67. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170399

摘要 ( 3331 )

PDF (1229KB) ( 1500 )

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通过提出问题“F=ma 是谁写的?”，研究了1638 年到1960 年的部分物理学原著、人物传记、大学物理教材、中学物理课本、国际会议记录等材料，对物理符号的历史演变进行梳理，归纳出其经历了从几何图形到数学符号，再到物理符号，并最终建立国际单位制(SI)符号的发展历程.

高中-本科-研究生辐射发展的物理学术竞赛

余华，李川勇，吴强，薄方，刘智波，阎宝岩

2018, 37(5): 68-71. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170453

摘要 ( 1677 )

PDF (333KB) ( 381 )

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简要介绍了南开大学高中-本科-研究生各个阶段的物理学术竞赛开展情况，以及在本科教育阶段学术竞赛活动和其它创新活动的有效衔接，从而形成从高中至研究生可持续、分层次的创新教育网络.

新书推介———《大学物理预修教程》

王硕

2018, 37(5): 71.

摘要 ( 1911 )

PDF (72KB) ( 624 )

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新高考改革后，部分省份选考物理的考生数量呈现明显下降态势，相当一部分没有参加过高考物理选考的学生进入大学理工科专业学习。未选考物理的学生在高中阶段仅修读了高中物理的“物理1(必修)、物理2(必修)和部分的物理选修3－1” 等内容，在物理知识水平方面与选考物理的学生有一定距离，教师授课存在内容衔接的问题。为帮助这部分学生补齐高中阶段的物理选考内容，在大学物理课程开设之前将入学新生的物理水平提升至同一水平线，使得他们更好地适应“大学物理”课程的学习，开设“大学物理预修”课程显得尤为重要。这一课程可以有效缓解中学物理和大学物理教育断层现象的不良影响，在新高考背景下更好地衔接高中与大学物理的教学工作。

悬垂液滴受迫振动的数值模拟与实验研究

朱泽斌，刘静，卞琦琦，游健，曹飒

2018, 37(5): 72-77. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170373

摘要 ( 1397 )

PDF (333KB) ( 465 )

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利用有限元法进行数值模拟，研究了悬垂在针尖上的液滴在二阶模态下的振动情况. 结果表明，悬垂液滴的固有振动频率与失重下自由液滴的固有振动频率间存在线性关系，该线性关系与液体的表面张力系数、液体的密度和针直径有关，与液体的黏度和“表面张力系数密度之比”无关;在声场的激励下，液滴的位移共振曲线与受迫振动的标准速度共振曲线在形状上一致，并且阻尼系数与黏度、表面张力系数、针直径呈正相关，而与密度、“表面张力系数与密度之比”呈负相关. 最后以水为例将模拟结果与实验数据做了对比，两者符合得很好.

单模损耗腔中光子的量子特性研究

白志达

2018, 37(5): 78-81. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170393

摘要 ( 1347 )

PDF (298KB) ( 653 )

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分别给出了绝对零度情况下，初始光场处于Fock 态和相干态时，单模损耗腔中光子分布的时间演化解析表达式.在相干态情况中，给出了光子数分布函数不同于课本的一种推导方法.

封面说明

穆良柱

2018, 37(5): 82. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170692

摘要 ( 590 )

PDF (86KB) ( 183 )

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2018 年是理论物理学家费恩曼( Richard Phillips Feynman) 诞辰100 周年，为了纪念费恩曼对物理学的杰出贡献，特以费恩曼的重要工作———路径积分公式、费恩曼图、部分子模型作为本年度封面.

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