大学物理

一维无限深方势阱的力公式及在费米气体中的应用

柳飞, 钱亦枭, 章鹏慧

2019, 38(7): 1. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180619

摘要 ( 2031 )

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本文得到了一维无限深方势阱单个粒子对缓慢移动阱壁作用力的解析公式. 该结果被推广到势阱中有多个无相互作用费米子的情况. 在绝对零度时，多粒子相干力主要来源于最高能量本征态和比它高一级的能量本征态之间的相干效应.

一维三原子链的格波解及其色散关系

孙美慧, 王月媛, 胡建民, 牛丽, 周胜

2019, 38(7): 4. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180585

摘要 ( 3191 )

PDF (845KB) ( 1712 )

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通过求解简谐近似下一维三原子链的晶格振动方程得到其格波解和色散关系，进而研究一维三原子链的晶格振动特点，讨论一维三原子链和一维单原子链色散关系的内在联系.结果表明，一维三原子链的色散关系包含一个声学支和两个光学支，频谱范围和频率禁带与原胞内三个原子的质量都有关联，在原胞内原子质量相等的情况下一维三原子链的色散关系与一维单原子链色散关系所描述的晶格振动模式相同，进而对固体物理教学中容易误解的两个相关问题进行了说明.

各种系综可以不等价

李鹤龄, 任金秀

2019, 38(7): 9. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180208

摘要 ( 1454 )

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在统计物理理论中，因为在传统理论中有系综等价的严格证明，因而人们通常习惯于使用等价的思想方法做一些理论工作，以及选择最便于计算的系综来研究热力学性质.正则系综最便于理论计算，微正则系综最便于数值计算，巨正则系综计算量子气体的热力学性质最简单，因此，现有的新老教材中一般只讲这三种系综.但早在1970 年有学者提出在相变点附近具有长程相互作用的系统正则系综与微正则系综不等价，近年又有学者提出此时短程相互作用的系统两系综也可不等价，且不等价的研究成果越来越多.因而更新观念和统计热力学教材势在必行.本文仅以一平均变量之间存在关联的简单系统为例，说明这种“关联”也会导致系综不等价.

近零折射率区超导材料的Goos-Hänchen位移

武继江, 高金霞

2019, 38(7): 14. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180586

摘要 ( 1524 )

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作为一种特殊的光学现象,对一定的光学结构，Goos-Hänchen(GH)位移与构造材料密切相关.对电介质/超导/电介质这一结构，本文给出了GH 位移在超导材料为近零折射率材料时随入射角、光波长和超导层厚度等参数的变化曲线.结果表明，GH 位移随上述参数的变化规律，与超导材料折射率为零时的波长( 阈值波长) 相关联，波长大于和小于阈值波长时的变化规律存在一定的差异.近零折射率材料在光子学领域具有广泛的应用.计算结果为新型光子学器件研究开发提供了参考.论文对大学生理解近零折射率概念，以及近零折射率区超导材料的Goos-Hänchen位移也有所帮助.

各向异性电介质中均匀带电矩形线框的空间电势和电场强度

邝向军, 廖旭

2019, 38(7): 18. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180519

摘要 ( 1486 )

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从各向异性电介质中点电荷的电势表达式出发，采取分段计算叠加的方法，首先计算了各向异性电介质中均匀带电矩形线框的空间电势. 然后，利用电场强度与电势梯度的关系，导出了各向异性电介质中均匀带电矩形线框电场强度的空间分布表达式. 最后，对方形均匀带电线框和中心轴线上的特殊情形进行了简单说明.

球形空腔内的粒子对内壁作用力的讨论

石凤良, 李敬林

2019, 38(7): 23. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180455

摘要 ( 1341 )

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指出了一道量子力学习题解答的错误，并给出合理的解答，探讨了处于束缚定态的粒子对空腔内壁的平均作用力.

利用等值单摆长研究漏摆周期的变化规律

罗宏超, 鞠丽平

2019, 38(7): 26. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180465

摘要 ( 1618 )

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利用等值单摆长，考虑漏摆尺寸对周期的影响，推导了圆台形漏摆的周期随流体下落高度变化的规律.发现当液面下降时，漏摆的周期先增大，达到极大值后再减小; 漏摆内流体密度越大，周期最大值越大.推导方法可以推广至其它旋转体，比如圆锥体、圆柱体等.利用级数法分析表明漏摆的周期变化主要由其自身性质( 摆长、摆锤尺寸等) 决定，当摆长远大于摆锤自身尺寸时，漏摆质量变化的影响可以忽略，可以用作单摆等周期运动的演示.最后实验验证了圆台形漏摆周期随高度的变化规律，与理论推导结果一致.

数字电位器调节特性和调节灵敏度测量仪

李震春, 许积文, 陈国华

2019, 38(7): 31. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190004

摘要 ( 1902 )

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本文针对传统电位器调节特性和调节灵敏度测量装置的缺点，对其进行了数字化设计与改进.在原有实验仪器的基础上，将机械式电位器用数字电位器替代，并利用单片机结合键盘和数码管对数字电位器滑动端位置进行了控制和显示. 数字电位器的使用有效解决了机械电位器滑动端位置读数误差大的问题，改进后的装置不仅可精确地控制和显示数字电位器的滑动端位置，而且操作方便，测定的调节特性曲线和调节灵敏度曲线与理论相一致.

基于差动电容传感器的阻尼振动研究

孙殿平, 郭超修, 柴志方, 赵振杰

2019, 38(7): 36. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180568

摘要 ( 1330 )

PDF (984KB) ( 631 )

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本文利用差动变面积传感器和数字示波器对实验台位移进行了动态测量，通过阻尼振动方程的拟合，得到较好拟合优度，计算了阻尼因数、振动频率等参数，并与幅值-时间拟合方法得到的参数进行比较.

扩散型云雾室的制作及使用示例

崔增琪, 胡远, 苏悦

2019, 38(7): 39. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180502

摘要 ( 1811 )

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C.T.R.威尔逊制作的膨胀型云雾室是世界上最早的带电粒子径迹探测器之一，但其具有灵敏时间短、不能连续工作的缺陷. 而扩散型云雾室可以连续工作，它通过热端将酒精加热转化为蒸气，酒精蒸气扩散到冷端后冷却形成过饱和蒸气，从而使得通过过饱和蒸气的带电粒子径迹可以在强光照射下被观察到. 本工作根据其工作原理设计并制作了扩散型云雾室，在云室内部无放射源的情况下观察到了质子、β 射线和宇宙射线的径迹; 在放置一般烟雾报警器的241Am α 放射源的情况下，观察到了α 粒子径迹. 根据拍摄到的视频以及测量的几何数据，估计了该241Am 放射源的放射性活度.

关于提升大学物理教学质量的一些思考

宁长春, 次仁尼玛, 陈天禄, 汪亚平

2019, 38(7): 43. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180513

摘要 ( 1408 )

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调研了《大学物理》期刊“教学改革”栏目近10 年有关提高大学物理教学质量方面的部分文章，从教学内容、教学手段、课堂组织、反馈评价，以及总结整改5 个方面，对于如何提高大学物理的教学质量，结合文献当中所反映的国内同行的普遍做法，以及个人的一些教学经验，进行了一些思考.

X 荧光分析法测量不同人群头发中的重金属含量

王曌, 康明铭, 王金垚, 刘军, 陈秀莲, 覃雪

2019, 38(7): 52. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180604

摘要 ( 1571 )

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本工作按性格类型、年龄段、抽烟与否、染发与否、长期食用外卖与否对采样人群进行分组，用X 荧光分析法测量了人发中重金属元素( Zn、Cu、Fe) 的含量，分析了重金属元素在不同人群头发中的含量差异. 结果表明: 精确型性格人群头发内Zn 元素含量显著高于外向型性格人群; 头发内Zn 元素含量随着人类年龄的增加大致呈现出先增加后减少的趋势，在20 ～ 30岁年龄段达到峰值; 吸烟者和染发者头发内Zn 元素含量偏低，Cu、Fe 元素含量偏高.

三角形分形网络电阻上的电流分布

邵倾蓉, 吴静燕, 林倩茹, 邱为钢

2019, 38(7): 58. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180467

摘要 ( 1712 )

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中点三角形和相似缩小正三角形的无限叠代，形成三角形电阻分形网络.自相似性要求节点上电流分配和比例系数不变.利用基尔霍夫定律，得到了这些系数的值.利用电阻电路的线性关系，得到了分形网络节点之间的等效电阻.

电磁学中的电路抽象

卢荣德, 方兆翔

2019, 38(7): 61. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180494

摘要 ( 1765 )

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首先简要回顾“场”与“路”的基本内容，从基本体系上进行比较并列出二者物理量关系.然后从电磁学中电路抽象角度阐明“场”衍生“路”的建模方法及“第四类”基本无源元件演绎.最后，给出的应用实例———生物组织检测的共振光声光谱.

封面说明

穆良柱, 陈晓林

2019, 38(7): 66.

摘要 ( 680 )

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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.

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