大学物理

由光制成的工具———2018 年诺贝尔物理学奖介绍

王若鹏

2019, 38(2): 1-4. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180614

摘要 ( 1682 )

PDF (702KB) ( 966 )

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瑞典皇家科学院将2018 年的诺贝尔物理学奖颁发给了Arthur Ashkin、Gérard Mourou 和Donna Strickland，以表彰他

们在激光物理领域的突破性发明.本文简要介绍他们获得诺贝尔奖的发明.

有效理论方法在经典力学中的应用

张小兵

2019, 38(2): 5-8. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180285

摘要 ( 1659 )

PDF (183KB) ( 662 )

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使用有效理论方法分别讨论了自由落体、微振动和中心势场中粒子运动等问题.基于每个问题所表现出的对称性，

完整理论中部分自由度可实现退耦，并给出相应的有效拉格朗日量( 或有效哈密顿量) .这些例子体现了有效理论方法处理经

典力学的优越性.

菲涅尔衍射积分的单次傅里叶变换算法

崔文乐, 韩利琪, 霍晓敏, 杨丽君, 张素恒

2019, 38(2): 9-16. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180362

摘要 ( 2726 )

PDF (1121KB) ( 2275 )

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单次傅里叶变换算法是一种常用的计算菲涅尔衍射积分的数值算法. 在单次傅里叶变换算法中，二次相位因子的

采样和计算窗口尺寸会严重影响计算精度. 本文利用局域空间频率的概念，结合采样定理，给出了二次相位因子的理想采样

间隔和计算窗口尺寸的选取方法. 然后将数值仿真结果分别与理论解析解和实验结果进行对比，验证了理想采样间隔和计算

窗口尺寸选择方法的有效性.

广义相对论和Brans-Dicke 引力理论下的行星进动与星光偏折

高小军, 阳劲松

2019, 38(2): 17-24. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180302.

摘要 ( 1644 )

PDF (507KB) ( 676 )

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作为两种重要的候选引力理论，广义相对论以及Brans-Dicke 引力理论对于理解天体及宇宙的形成与演化具有重

要的意义. 本文在广义相对论和Brans-Dicke 引力理论下，考察恒星附近的行星进动以及星光偏折效应. 首先推导出恒星周围

的静态球对称背景时空下粒子轨道方程的普适形式; 然后分别针对两种引力理论，进一步利用相应的真空场方程的静态球对

称精确解推导出描述行星及星光轨道方程，其为非线性的二阶常微分方程; 利用微扰法求解轨道方程，得到了含高阶修正的

近似解，进而给出了对应的行星进动角和星光偏折角. 本文对利用更高精度的实验观测来检验、甄别引力理论具有重要的

意义.

用类比法推导爱因斯坦速度叠加公式

周国全

2019, 38(2): 25-27. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180416

摘要 ( 3227 )

PDF (241KB) ( 1491 )

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本文以狭义相对论的最简单的一维运动情形为例，分析了特殊洛伦兹变换在四维闵可夫斯基空间的表达形式及其

转动意义，并结合类比法，推导了爱因斯坦速度叠加公式.

分光棱镜干涉法测量涡旋光束拓扑荷

方亮, 俱沛, 甘雪涛, 赵建林

2019, 38(2): 28-32. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180139

摘要 ( 1918 )

PDF (873KB) ( 1249 )

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理论分析并实验研究了涡旋光束通过单分光棱镜后的自干涉现象.研究结果表明，不同于涡旋光束与平面波或者球

面波干涉，涡旋光束自干涉条纹呈“扭曲”状，且在干涉条纹边缘处会出现“断裂”条纹，其数目随着涡旋拓扑荷数增大而增大，

且“断裂”条纹的指向与拓扑荷符号相关.上述结论提供了一种原理和操作简单的测量涡旋光束拓扑荷数的方法.

图解密立根油滴实验设计思路

唐笑, 周贤菊, 李登峰, 相国涛, 冯春宝, 肖宁, 王珏, 田贻丽

2019, 38(2): 33-36. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180348

摘要 ( 4744 )

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密立根油滴实验影响因素多且相互关系复杂，导致学生对其实验原理的理解有一定难度.为此，以实验设计思路为

导线，用图解法辅助公式推导，分析了油滴的运动状态，力平衡方程的建立过程以及实验各参数之间的相互关系.

布洛赫对核磁共振的早期研究

尹晓冬, 王新颜, 刘战存, 王福合

2019, 38(2): 37-44. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180336

摘要 ( 1653 )

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简述了布洛赫的生平，回顾了他由测量中子磁矩，进而实现凝聚物质中核磁共振和对核磁共振早期研究中的创新

经历; 论述了由冥思苦想得到灵感思维，不畏艰辛不辞劳苦，重视学科间交叉融合等是他成功的因素.

奥地利物理学家安东·蔡林格与量子信息

尹沛, 朱慧涓

2019, 38(2): 45-51. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180338

摘要 ( 3304 )

PDF (254KB) ( 822 )

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量子信息科学目前是全球一大热点，其中包括量子通信和量子计算.量子特有的纠缠特性是量子信息可行的基础，

而量子隐形传态是实现量子通信的一种重要方法.在有关量子信息的研究中，奥地利物理学家安东·蔡林格是个不可忽略的

人物.本文介绍了蔡林格的主要研究经历，以及他在量子信息领域的突出贡献，包括实现多粒子纠缠和量子隐形传态，同时对

他研究道路上的一些关键人物做了介绍.

电磁学多普勒效应在高层大气探测中的应用

张淳民

2019, 38(2): 52-54. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180297

摘要 ( 1800 )

PDF (502KB) ( 679 )

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风是理解大气动力学行为、热力学性质和成分结构的一个关键参数，大气风场的探测已成为当今国际上的前沿科

学和热门研究课题.高层大气( 80～ 300 km) 风场被动探测的基础理论是干涉成像技术和电磁波的多普勒效应.论文对气辉( 极

光) 的形成、电磁波的多普勒效应和双光束干涉进行了解释; 对通过探测目标气辉谱线的多普勒频移，获知大气风场的速度、

温度和粒子辐射率的原理进行了论述; 给出了由于频移量数值极小难以观测、进而将频移量的观测转换成对位相、干涉图观

测的四强度探测理论.向读者展示了电磁学、光学的基本原理应用到当今高新科技中的巧妙与完美，启发对物理学基本知识应

用和对科学家创新思维的联想和思考.

电偶极子模型在天体光谱中的应用

王菲

2019, 38(2): 55-59. doi:10.16854 /j.cnki.10000712.180361

摘要 ( 1589 )

PDF (542KB) ( 656 )

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与电介质中非极性分子的位移极化和极性分子的转向极化不同的是，天体致密大气层中的原子及分子间因碰撞也

会产生电偶极矩，进而出现吸收过程，是研究带外行星和冷白矮星等天体光谱的重要理论基础.以冷白矮星为例，介绍其大气

层中大量原子分子对之间的碰撞诱导偶极矩与电磁辐射相互作用产生的连续谱吸收.

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(2): 59.

摘要 ( 317 )

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两学分“统热”课程的探索与实践

崔鑫, 班士良, 宫箭, 梁希侠

2019, 38(2): 60-62. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.180369

摘要 ( 1362 )

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本文介绍近年来内蒙古大学为应用物理、电子科学与技术专业开设2 学分“统计热力学”( 热力学与统计物理学) 课程

的教学方案设计及教学实践.该课程在32 学时的授课中，可做到基本理论、方法及应用几个方面的统筹兼顾，且保证了热力学与

统计物理课程知识体系的系统性和完整性.

结合公共多媒体的光场调制相位成像技术及教学应用

段易通, 朱家晓, 吴坚

2019, 38(2): 63-66. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.180233

摘要 ( 1361 )

PDF (1514KB) ( 439 )

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研究设计了一种利用公共多媒体的光场调制相位成像实验教学系统，系统由辅助照明和图像记录两部分组成，其中的

辅助照明部分可由教室的公共多媒体投影仪实现，利用该教学系统可直接在课堂上现场演示操作过程.系统中采用了四步相移

与傅里叶频谱分析两种不同的相位解调算法实现三维像的数字化重构，并且针对于两种算法编写了软件操作界面，软件演示了

算法过程并对原理做出解释，从而更易于学生对光场调制相位成像原理的理解.

第九届中国大学生物理学术竞赛简讯

宿星亮, 李保春, 李鹏, 师玉军, 马杰

2019, 38(2): 67-69.

摘要 ( 950 )

PDF (132KB) ( 1138 )

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封面说明

穆良柱, 陈晓林

2019, 38(2): 70.

摘要 ( 371 )

PDF (62KB) ( 150 )

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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.

当期目录