大学物理

林琼桂

2020, 39(10): 1-4. doi:10.16854 / j.cnki.10000712.200156

摘要 ( 1135 )

PDF (202KB) ( 476 )

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对于带电粒子在磁单极场中运动的问题，推广了量子力学中关于空间转动对称性的分析，得到了推广的轨道角动量，结果与其他方法所得一致.波函数在空间转动下的变换比没有磁单极场的情况多了一个相因子.解出了该相因子的显式.要求其在转角为2π 的转动下为±1，可以得出熟知的电荷量子化条件.

两共轴环电流之间的互感系数和作用力

周群益, 莫云飞, 侯兆阳, 周丽丽

2020, 39(10): 5-11. doi:10.16854 / j.cnki.10000712.190468

摘要 ( 1261 )

PDF (2122KB) ( 569 )

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本文通过无量纲作图展现共轴环电流之间的互感系数的图像，说明互感系数与两环半径和距离之间的关系.文本介绍通电圆环之间轴向力和径向力的计算方法，用多种无量纲作图方法展现和检验力的图像，说明力与两环半径和距离之间的关系.

论爱因斯坦固体模型中声子的化学势

侯吉旋

2020, 39(10): 12-13. doi:10.16854 / j.cnki.10000712.190449

摘要 ( 1206 )

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本文利用微正则系综求解了爱因斯坦固体的热力学性质，并说明了在微正则系综中无法独立定义爱因斯坦固体的声子数.在其他系综中，声子数量与温度相互独立，我们严格证明了此时声子的化学势为零.

卫星的运动学方程及其等时逐点轨迹

邵　云

2020, 39(10): 14-17. doi:10.16854 / j.cnki.10000712.200039

摘要 ( 2172 )

PDF (433KB) ( 370 )

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文章根据卫星在极坐标系中的椭圆轨道方程和角动量守恒式，积分求得卫星的隐函数形式的运动学方程，并作出偏心率e = 0.6 时卫星的等时逐点轨迹图，以及卫星的极坐标r、θ 随时间t 的变化曲线图，指出在椭圆轨道与(右)正焦弦的交点处r 随t 变化最为迅速，即卫星的径向速度最大.文章所求得的运动学方程实际上是开普勒方程的另一种表达，但其推理过程更便于理解.文章所给较详细的积分过程及相关结论或可为相关内容的教与学提供参考.

一个计算简单而实用的单摆周期近似公式

杨天虎, 岳志明, 李玉宏

2020, 39(10): 18-21. doi:10.16854 / j.cnki.10000712.200071

摘要 ( 1297 )

PDF (441KB) ( 352 )

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通过对单摆周期准确解的幂级数分析推导，给出了一个计算简单、方便实用的单摆周期近似公式，在振幅近180°的范围内，其相对误差均小于0.05%.

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2020, 39(10): 21.

摘要 ( 748 )

PDF (91KB) ( 358 )

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均匀带电半球体轴线上的场强分布求解探讨

吴显云, 李　斌

2020, 39(10): 22-28. doi:10.16854 / j.cnki.1000 0712.200033

摘要 ( 2361 )

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对于均匀带电半球体，因电荷分布不具有高度对称性不能利用高斯定理求其轴线上的电场分布，采用场强叠加原理和电势梯度两类多种方法经严格地推导求出了其轴线上任一点电场强度分布的解析解，结果表明均匀带电半球体内外轴线上各个区域电场强度分布的解析解不同，虽然采用的方法不同，但是得到的结论是一致的.对于均匀对称分布的带电体，选取合适的电荷元，利用场强叠加原理求解场强分布比较简捷，而电荷非均匀对称分布利用叠加原理求解较困难时，可采用电势梯度求解.

熵概念的延拓———从热熵到信息熵

李　均, 王志诚, 吴雨轩, 袁　志, 袁承勋, 王　莹, 孟庆鑫, 霍　雷

2020, 39(10): 29-33. doi:10.16854 / j.cnki.1000 0712.200059

摘要 ( 1374 )

PDF (608KB) ( 829 )

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本文首先介绍了热力学熵、信息熵的概念的建立过程，并基于熵在信息论中的应用实例找出热力学熵与信息熵两者之间的关联. 最后通过麦克斯韦妖被西拉!、兰道尔以及现代实验解决过程论述了信息与能量、信息熵与热力学熵之间的关系.

离轴角度精密监控的数字全息实验装置

徐先锋, 马天宇, 徐　靓, 孙玉婷, 焦志勇

2020, 39(10): 34-37. doi:10.16854 / j.cnki.1000 0712.190567

摘要 ( 852 )

PDF (496KB) ( 596 )

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针对数字全息对离轴角度的要求，设计了可以精密监控离轴角度的数字全息实验装置. 通过引入反射镜、分束器和监控CCD 光学器件，借助频谱分析方法计算离轴角度，实时监控数字全息记录时参考光和物光之间的夹角. 该装置不仅可以在不重新调整光路的情况下实现同轴数字全息与离轴全息的自由切换，还可以使数字全息再现时原物像、零级项、共轭像刚好分离，降低数字全息记录对CCD 分辨率的要求，又可以有效利用再现视场. 使用分辨率板进行了验证实验，验证了该装置和方法的可行性和有效性.

基于RLC 回路的傅里叶级数分解问题的分析与验证

刘维慧, 代　坤, 李洪亮, 马瑞祥, 苗永平

2020, 39(10): 38-41. doi:1016854 / jcnki10000712.200076

摘要 ( 904 )

PDF (975KB) ( 1195 )

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本文分析并通过实验总结了电阻、电容、电感3 个关键参数对傅立叶分解所得的基波和谐波振幅比值以及波形质量

的影响.结果表明，通过限定电阻的取值范围、动态调整电容值可以获得与理论较为接近的幅度比值和较好的谐波波形质;两

组不同电感值的实验结果表明，电感的取值越大则谐波波形质量越好.实验结果为傅里叶级数分解实验的关键参数选取提供

了解决思路.

基于光强测量溶液旋光率实验的讨论与改进

张雅男, 戈　戋, 刘国栋, 段逸群

2020, 39(10): 42-47. doi:10.16854 / j.cnki.1000 0712.190552

摘要 ( 1047 )

PDF (1046KB) ( 722 )

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利用光经过旋光性溶液后，光强的变化计算出光偏振方向旋转的角度，从而计算出溶液的旋光率.分析实验中多种

因素对结果产生的影响，并给出了改进的方法，修正最后计算公式.通过实验测量数据，验证理论的正确性.

不确定度关系”在中国的译介及演化

侯嘉励, 孙咏萍, 赵凤岐

2020, 39(10): 48-53. doi:10.16854 / j.cnki.1000 0712.200068

摘要 ( 1149 )

PDF (214KB) ( 335 )

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“不确定度关系”最早在中国被译为“测不准原理”.基于文献研究法和概念分析法，厘清其在中国的译介过程，并对译名可能的原因做合理分析，进而使名词的演化过程变得更加清晰.这项工作再现了中国科学家对海森伯卓越科学成果理解和研究的演变历程，旨在更进一步深化对量子力学“不确定度关系”术语的认识和理解.

谢尔特岛会议与战后美国物理学的成熟

张　艳, 杨庆余

2020, 39(10): 54-59. doi:10.16854 / j.cnki.1000 0712.200110

摘要 ( 852 )

PDF (206KB) ( 384 )

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谢尔特岛会议是科学史上一次著名的会议.主要议题是针对战前遗留的量子力学发散困难和电子电磁自能无穷大问题.兰姆实验表明：量子场论的困境并不是一个无穷大、而是一个有限且很小的量，理论物理学家的任务就是要证明这个量的确存在.贝蒂、费曼?用的重正化方案和施温格所用的哈密顿量正则变换方法使这些困难迎刃而解.美国新生代物理学家几乎独立地完成了量子电动力学的创建.这次会议的成功召开，标志着战后美国物理学已经成熟.

再议秋千参数自激振动的数学模型与数值模拟

杨百愚, 王翠香, 王斌科, 李春旺, 范　琦, 田昌会

2020, 39(10): 60-63. doi:10.16854 / j.cnki.1000 0712.200095

摘要 ( 867 )

PDF (703KB) ( 685 )

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将秋千视为可变长度单摆，基于高斯函数构造了摆球相对摆杆的速度表达式，式中参数独立于秋千的运动，从而使

其在秋千大摆角摆荡时也能符合“高蹲低站”的要求. 并以此为基础，建立了秋千的动力学微分方程，进而对秋千运动进行了

数值模拟，得到了秋千的运动规律和功能转化的机制.

战场环境下投掷手榴弹的出手角度分析

刘协权, 鲁海鹏, 王钰茹

2020, 39(10): 64-66. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190571

摘要 ( 1953 )

PDF (437KB) ( 981 )

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通过投掷手榴弹或手雷消灭敌人是一种常见的单兵作战方式. 本文模拟战场环境，分析了隔着房屋、高墙或者是在

山地环境下投掷手榴弹时的最佳出手角度，对学员的训练作战有一定的指导意义.

光学史通识课程的设计

欧阳敏, 王金东

2020, 39(10): 67-71. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0 2. 0062

摘要 ( 1194 )

PDF (397KB) ( 261 )

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以自然科学类通识课为代表的科学教育有助于提高全民的科学素养. 通识课“光学发展与人类文明”以光科学发展史为主干，设置基础性和补救性、进阶性和整合性、广博性和多元性三种层进式的教学环节，在构建光学基本知识体系的基础上，深入分析光学学科所蕴含的科学思维和内在规律，进而从多学科、跨文化的视角实现光科学与人类历史、社会的对话，实现光学的“广义科普”的教学目标.

光学原理课程中“望远镜”课堂教学设计

沈常宇, 李晨霞, 沈为民

2020, 39(10): 72-75. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200031

摘要 ( 1379 )

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课堂教学是培养人才的主阵地，也是新形势下践行基于以学生为中心、关注学生学习效果的认证理念和课程思政的主要场所.本文基于光电信息科学与工程专业核心课程“光学原理”中望远镜内容，开展了引导式结合课程思政的教学设计，详细阐述了其教学设计及实施过程，培养学生学前思、学中思和学后反思的习惯，希望能够为新形势下以学生为中心、专注学生对知识的掌握和运用的课堂教学提供一些思路.

多维度教学改革促进医学物理学课程建设

刘凤芹, 盖志刚, 于淑云, 刘建强

2020, 39(10): 76-80. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200024

摘要 ( 1099 )

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本文介绍了近几年山东大学进行医学物理学课程建设的改革与实践研究. 在医学物理学教学中，体现以学生为中心的教学理念，在国内主要课程平台建设开放的医学物理学MOOC，研究出版立体化新形态配套教材，建立完善教材体系，开展基于SPOC 的线上线下混合式教学，采用翻转课堂等多种有效的教学策略进行课堂教学改革. 实践表明，通过多维度的教学改革大力促进了医学物理学课程建设水平，切实提升了教学质量和效果.

多算符连乘式对易关系展开结果的普适公式

王乾行, 李鹏

2020, 39(10): 81. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200106

摘要 ( 1734 )

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本文中对多算符乘积的对易关系展开结果进行了研究，发现了一个普适展开公式，并对该公式进行了严格证明.利用该公式可以直接给出多算符乘积的对易关系式展开结果.采用该公式对一些常见量子力学算符对易关系进行展开，展开后的结果与通过正常程序展开的结果相同，这也进一步印证了该公式的正确性.

封面说明

陈晓林

2020, 39(10): 82.

摘要 ( 651 )

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