谭超华[1]2015年在《非均匀展宽介质中电磁感应透明到Aulter-Townes分裂渡越及光的传播特性研究》文中进行了进一步梳理近年来,人们在多能级系统中发现了若干量子干涉效应,其中最典型的例子是电磁感应透明(electromagnetically induced transparency,简称EIT)。EIT的研究不仅对于基础物理原理的探索非常重要,而且具有十分重大的应用价值。比如,利用EIT可实现无粒子数反转激光、相干粒子数交换、Kerr非线性增强、慢光与量子存储等,从而可为精密光谱科学与技术、量子计算与量子信息、量子调控与精密测量等提供有效的技术支持。所谓EIT是指利用控制光场诱导的量子相消干涉效应使探测光场的吸收谱从单峰变为双峰,即在吸收谱中打开一个透明窗口,从而可使探测光场无损耗地通过共振吸收介质；同时,EIT效应还可显着改变体系的色散和极大地增强体系的非线性光学效应。EIT的发现开辟了弱光条件下强非线性光学研究的新领域,许多与此有关的新效应和新现象不断被人们发现并在实验上予以证实。EIT体系的吸收谱线形与源于Autler-Townes分裂(Autler-Townes split-ting简称ATS)效应所导致的吸收谱线形有些相似,即在吸收谱共振频率附近都有透明窗口产生,但二者物理机制存在很大的差别。与EIT不同,ATS的物理本质是交流Stark效应,即粒子的能级结构在外加光场作用下发生改变,从而使光吸收谱的轮廓呈现为两个对称的洛伦兹峰的形式。ATS现象自发现至今已被广泛的应用于原子分子光谱探测等领域。由于吸收谱中透明窗口的出现并不能简单地告诉人们所观察到的谱线是属于EIT还是属于ATS,多年来在该领域的研究中造成了对有关现象认识(包括实验上难以辩认,理论或理解上令人困惑)混乱的局面。通常人们对二者的实验判别一般依赖于经验,在理论上也只做某些定性的分析。此外,对于EIT的研究,因为常用的A型、V型及梯(ladder)型叁能级系统具有类似的几何拓扑性质,且理论处理方法也类似,所以人们认为这些系统中量子干涉效应的机理应该是相同的。随着实验研究的进步和理论探索的深入,人们逐渐意识到不同体系的量子干涉效应在本质上是存在区别的,但至今在理论认识上仍然存在许多分歧。由于量子干涉效应在理论上的重要意义和应用上的诱人前景,亟需对若干典型系统中的EIT及EIT和ATS之间的区别与联系进行系统深入的理论分析、澄清有关概念并解释有关实验结果。另一方面,由于实际应用的需要,人们必须考虑在室温下原子、分子或固体材料中的量子干涉效应。对于这类系统,许多消相干因素(如非均匀展宽)的影响是不可忽略的。实验研究表明,这些因素的存在会引起量子干涉效应特性的重大改变。然而,至今这类系统中量子干涉效应的理论研究还不多或不够深入,有关实验现象还亟待理论解释。本文的主要目的是,基于有关实验结果与理论进展建立发展研究各种条件(特别是室温条件)下EIT效应的理论方法；借助该方法对Λ型、V型及梯型等系统中的量子干涉效应进行全面系统的理论分析,并明确地提出EIT-ATS渡越(EIT-ATS crossover)的概念。本文的主要研究结果包括以下几个方面：1.开放非均匀展宽A型分子系统中的EIT-ATS渡越现象及光脉冲线性与非线性传播特性的研究。首先,使用留数定理和光谱分解法(spectrum-decomposition method)证明在线性情况下探测光场与控制光场同向传播时体系存在EIT-ATS渡越,而在探测光场与控制光场反向传播时不存在EIT,因此也就没有EIT-ATS渡越现象发生；其次,将有关结果与超冷条件下体系的量子干涉效应性质做了详细比较,所得理论计算结果与近期报道的实验结果相一致。最后,研究了该EIT体系中的非线性脉冲传播。应用多重尺度技术,导出了探测光脉冲在室温条件下传播所满足的非线性包络方程。研究表明,在开放A型分子系统中可以实现稳定传播的超慢光孤子。该研究所得理论结果对探索分子系统中量子干涉效应的实验研究具有理论指导意义,并在相干分子光谱学、精密光谱测量、分子量子态操控和非线性脉冲传播等领域具有潜在应用价值。2.开放非均匀展宽V型分子系统中的EIT, ATS及EIT-ATS渡越现象的研究。首先,使用光谱分解法系统地分析了V型热分子系统中探测光脉冲的吸收谱特性。研究表明在探测光与控制光同向传播时体系存在EIT效应,同时也存在EIT-ATS渡越。这一结论颠覆了以往人们对V型系统中量子干涉效应的认识。因为之前的理论认为V型冷分子系统不存在EIT及EIT-ATS渡越；其次,研究了探测光与控制光反向传播的的情况,结果表明在这种情形下也可产生EIT。我们的研究还澄清了该系统中光学烧孔与饱和吸收的作用。该研究所得理论结论不仅很好的解释了近期报道的有关实验结果,而且对深入理解非均匀展宽系统中量子干涉效应特性和用于选取或确定相干分子实验参数等都有较重要的意义。3.开放非均匀展宽梯型系统中的EIT-ATS渡越现象的研究。在该研究中进一步发展了光谱分解法,以清晰统一的方式分析比较了梯型(梯形-Ⅰ和梯形-Ⅱ)系统中EIT、ATS及EIT-ATS渡越等诸多现象的物理机制。研究结果证明当波数比kp/kc≈1时(kp与kc。分别为探测光与控制光的波数),梯形-Ⅰ型和梯形-Ⅱ型系统中都有EIT现象存在；当梯形-Ⅰ型系统波数比kp/kc不等于-1且顶能级为里德堡态时,体系中可以存在EIT但ATS遭到破坏,且透明窗口附近有增强吸收现象出现；对于梯形-Ⅱ型系统,如果系统中耦合两个低能级的控制光为微波场,则该系统中存在ATS但不可能存在EIT。该研究提出的有关理论分析方法适用于多种物理条件下梯型系统(包括热原子、热分子及热里德堡原子气体等),所得理论结果与迄今为止报道的相应实验结果相吻合,并在原子分子光谱精密探测、里德堡原子研究等领域具有一定的应用价值。此外,我们还研究了如何在非均匀展宽介质中利用相干增益机制补偿负折射率超颖材料(negative index metamaterial,简称NIMM)表面极化激元(surface polaritons)的欧姆损耗,从而实现表面极化激元的线性及非线性稳定传播。具体研究结果如下：4.研究了室温下两能级量子发射体掺杂在电介质-NIMM界面上时体系的相干粒子数振荡和表面极化激元的传播。研究表明,在掺杂两能级量子发射体未达到饱和吸收时,表面极化激元传播时的欧姆损耗可由量子发射体提供的相干增益进行补偿,从而实现其稳定的超光速传播。研究还表明基于非相干粒子数振荡和电介质-NIMM界面附近光场的囚禁增强效应,体系克尔非线性效应可得到极大地增强,从而在该系统中可以激发出稳定的表面极化激元孤子(surface polaritonic solitons),其产生功率非常低且以超光速的速度传播。5.研究了室温下具有主动拉曼增益(active Raman gain,简称ARG)的四能级量子发射体掺杂在电介质-NIMM界面上时体系的线性及非线性表面极化激元的传播。研究发现表面极化激元可从耦合到量子发射体的泵浦光场中获得增益,从而可用来补偿其欧姆损耗。另外,控制光所诱导的量子干涉效应使得信号光的增益谱从单峰改变为双峰,从而使得体系尽管有净增益但增益很小,二者的联合效应使得信号光可在电介质-NIMM界面上稳定的传播且具有超光速的传播速度。另外,研究还发现由于量子发射体的量子干涉效应使得表面极化激元的克尔非线性得到极大地增强,由此在界面上可激发出产生功率很低的一维和二维快光表面极化激元孤子。该研究所得结果对实现超快光响应及表面极化激元的长距离传输等具有潜在的应用价值。本论文所提出的研究方法及给出的研究结果,对于发展多能级量子体系的量子干涉与非线性光学效应理论及其在精密光谱科学与技术、光信息处理与传输、量子计算与量子信息等应用方面都有一定的意义。
范增[2]2013年在《我国高中物理核心概念及其学习进阶研究》文中提出以上世纪90年代《国家科学教育标准》的颁布为标志,美国各州开展了基于标准的科学课程改革。然而十余年的课程改革效果不佳,尤其是美国学生在国际性的科学测试中表现不佳。对此,美国各界开展了深刻反思,普遍认为各州的科学课程内容标准及国家科学教育内容标准中包含的知识太宽泛,表浅地覆盖了诸多科学知识,导致“一公里宽一英尺深”的课程,学生无法随年级的增长而拓展和加深对核心科学概念的理解。而且,美国的科学课程、课堂教学、考试评价叁者“各自为政”。针对这些弊端,华盛顿州、新泽西州率先修订了各自的课程标准。美国国家研究理事会也在2012年颁布了国家科学教育新标准的概念框架。这些新修订的科学课程标准都围绕少数的核心概念组织知识并对每个核心概念规定了12年一贯的学习进阶(即规定了各学段的学生对核心概念应达到的理解程度),使学生在小学、初中、高中各学段的学习中持续加深对核心概念的理解。围绕核心概念组织并整合学科知识、通过学习进阶发展学生对核心概念的理解,能帮助学生形成良好的知识结构、透彻理解核心概念、提高解决问题的能力,已成为当代基础教育科学课程改革的核心理念。目前,我国基于课程标准的物理课程改革已进行了10年左右,从小学到高中所设置的综合科学课程与分科课程在衔接上略显不足,影响了学生问题解决能力、思维能力的发展。因此,调查我国高中物理核心概念是什么并建构出核心概念的学习进阶,对于课程的衔接、学生的学习、教师的教学、考试评价的发展等具有重要意义。基于以上认识,本研究要解决的问题是：①我国高中物理核心概念(名称)是什么、其内涵是什么?②每个核心概念的学习进阶是什么,即小学、初中、高中各个学段的学生对高中物理核心概念应该达到怎样的理解程度?为达到以上研究目的,本研究主要包含两个内容。第一个研究内容是：我国高中物理核心概念的调查研究。通过对高中物理教科书进行文本分析,笔者对力学、电学、热学、光学及近代物理的内容进行了概念梳理,并进而概括出了高中物理核心概念。为验证其合理性,笔者用问卷调查了高中物理教师心目中最核心的知识,并统计了问卷中这些知识出现的频次,检验和调整了自己概括出的核心概念。第二个研究内容是：高中物理核心概念的学习进阶研究。笔者研读了国内外基础教育阶段的物理(或科学)课程标准中与核心概念直接相关的知识点,着重分析了这些标准中要求某个学段的学生就某一核心概念应学习的知识点,统计了这些知识点出现的频次并分析了这些知识点的内涵。此外,笔者还梳理了国内外学者对学生理解核心概念的情况的研究。着重分析了每一个学段的学生对某一核心概念的典型错误理解,以及某一核心概念在各学段的教学效果。综合课标比较及相关研究证据的梳理,笔者对“能量守恒”、“稳定的电场”、“力与运动”这叁个核心概念分别构建了学习进阶。通过以上研究过程,得出了以下结论：(1)高中物理核心概念共有11个,分别是力与运动,能量、动量的守恒,稳定的电磁场,变化的电磁场,分子动理论,热力学定律,几何光学初步,物理光学初步,原子的结构,原子的变化,波粒二象性和相对论,笔者详述了每个核心概念的内涵。对高中物理教师的问卷调查显示,分布在力、电、热、光、近代物理五个领域中的这11个核心概念能很好地涵盖教师心目中的各领域的核心知识,且11个核心概念中有9个得到了较高的频次,说明被选择的核心概念及其内涵是基本合理的。“热力学定律”与“波粒二象性和相对论”这两个核心概念得到的频次相对最低。经分析,“波粒二象性和相对论”仍然应作为核心概念,但热力学定律是否要与其它核心概念合并是需要进一步研究的问题。(2)笔者对核心概念“能量守恒”构建出了学习进阶。在能量的定义和表现形式方面,小学生应学习常见形式的能量(光、电、热、声),也要认识到运动是能量的一种形式,不必学习能量的概念。初中生要开始明确地学习动能、势能、热的本质(不学内能)并初步学习核能,学习近似的、初步的能量概念。高中生应定量地理解动能、势能,开始学习内能、电势能,进一步理解核能,学习更加精确和抽象的能量概念(从守恒的角度)；在能量的转移、转化和守恒方面,小学生仅学习能量转移和转化的典型现象,涉及光、电、热的转移以及电能、热能与其它能量间的转化。初中生应继续深入学习热的转移(热传递的方式、用分子动理论解释热传导)、电能的转化和转移,开始学习动能与势能间的相互转化并初步认识通过碰撞的动能传递,学习“能量可以转化和转移”这一观念及能量守恒定律的半定量表述。高中生应学习更加抽象复杂的能量转移和转化现象,涉及辐射及其本质、通过碰撞的动能传递和转化、原子能核能释放和转化的机制、电势能的转化等,要定量掌握机械能守恒和能量守恒定律；在做功与能量转化或转移的关系方面,从初中开始学习一些做功过程中发生能量转化的典型实例,高中生要定性和定量地掌握做功与能量变化间的关系,尤其是定量掌握做功与动能变化之间的关系以及做功与重力势能变化之间的关系。(3)笔者对核心概念“稳定的电场”构建了学习进阶。在静电场方面,小学生要知道物体经摩擦带电后,能隔一段距离吸引其它物体。在6年级时要区分静电和电流。初中生要知道电荷的种类以及正负电荷间的相互作用。高中生应学习物体带电的微观本质、库仑定律、静电场、电场强度、电势差、电势能、电场线的概念,不必学习电势的概念；在恒定电流方面,小学生要认识到完整的闭合回路是形成电流、电力元件正常工作的前提,能认识电路中的各元件及其功能,尤其是开关；初中生要开始学习电压、电流、电阻的概念,认识电压和电流之间的因果关系,区分电流与电能的概念。理解电路图、短路、电压表电流表的用法,定性掌握欧姆定律,认识到在简单串联电路中的任意位置新增加一个电阻都会对整个电路造成同样的影响,认识到外电路上电力元件的变化会对干路电流产生影响。识别串并联电路并知道其电压和电流的特点,尤其是电压在串联电路中的分配以及电流在并联电路中的分配。此外,还要定性掌握电功率和焦耳定律；高中生应从电场的观点来理解电路中产生电流的微观机制,定量掌握欧姆定律,知道局部电路的变化会对整个电路造成影响。定量掌握串、并联电路中电阻的特点,定性掌握电阻定律,定量掌握电功率和焦耳定律。(4)针对核心概念“力与运动”中的“运动学”和“动力学”,笔者分别构建了学习进阶。在运动学方面,小学生应学习物体运动的多种形式,认识到描述物体的位置需要相对于另一物体,描述物体的运动则要跟踪其位置的变化。初中生要定量掌握速度概念及其与路程和时间之间的关系。认识到物体的运动要通过其位置、运动方向和速度来描述,学习匀速直线运动,用距离-时间图像描述物体的运动。高中生要开始掌握加速度的概念,学习匀加速直线运动的相关规律。区分位移和距离、速度和速率等标量和矢量,区分瞬时速度和平均速度等瞬时值和平均值。用位移-时间图像、速度-时间图像来描述运动；在动力学方面,小学生要学习力能改变物体的运动和物体的形状。初步认识摩擦力的存在及其对运动的阻碍作用。初中生要认识到非平衡力对物体运动状态的影响,认识到生活中静止的物体往往受到一对平衡力。知道力的作用总是相互的。9年级时认识到物体不受力或受到一对平衡力时将保持静止或匀速运动。高中生应继续深入学习牛顿第一定律,对于惯性,知道物体保持的是失去力的一瞬间的速度。学习牛顿第二和第叁定律,认识力与加速度产生的同时性以及加速度产生的真正原因。学习平抛运动、圆周运动及两者产生的原因,学习万有引力充当向心力的行星运动。根据以上结论,本研究对教师的教学、教科书的编制以及后续的研究提出了相关的建议。
张文静[3]2016年在《相干介质对极端驱动场响应的研究》文中认为不同条件下光与相干介质间相互作用的研究一直是量子光学领域的研究热点之一该研究将有助于人们更好地了解和认识外场与物质互作用过程的微观机制。随着激光技术的不断发展,极端条件下的光场获取已成为可能,如超强的少周期超短脉冲。当此少周期超短脉冲与量子系统相互作用时又引发了许多新的物理现象,比如载波包络相位效应,因而给量子态操控带来了新的问题。与此同时,随着激光强度的增加,光场与相干介质相互作用时非线性效应的影响也越来越显着。本文围绕不同极端驱动场作用下的相干介质响应展开研究,主要工作如下：(1)讨论了双色少周期超短脉冲实现布居的超快转移。建立了相应的模型,对布居演化进行数值模拟并给出了近似解析解。结果表明,在双色少周期超短脉冲(大于两个光学周期)驱动下,借助中间态可以实现布居向目标能级转移。同时,发现用延时的或同步的少周期超短脉冲在共振或远离共振时可实现有效的受激拉曼散射。有关少周期超短脉冲实现超快布居转移的理论研究结果将有助于拓展少周期超短脉冲在相干控制等领域的应用。此外,数值结果显示,当少周期超短脉冲宽度小于两个光学周期或者特定条件下时,在布居转移过程中将表现出显着的CEP效应。(2)研究了不同强驱动条件下两能级极性分子的响应。此部分采用非零对角元偶极矩阵的两能级模型分析偶极分子系统在受到几种不同驱动外场作用时系统的布居动力学过程,如单色周期场、线性场、抛物线型场及双曲函数场等。借用合流休恩方程给出了对应情况下适用于所有参数取值范围的精确解析解。此外,在解析求解的过程中并未采用旋波近似。(3)讨论了非线性克尔效应对纯化两能级原子态实现单光子水平共振荧光最佳压缩影响的相关问题。首先,论证了通过合理设计准共振腔的库环境来实现优化原子共振荧光压缩态的可行性及具体方法。然后在此基础上,讨论了在克尔介质中实现原子态纯化时受到非线性效应的影响。数值计算表明,负克尔系数的非线性效应在特定条件下将有助于光压缩的实现,因失相导致的压缩退化也受到了类似的影响。该结论将有助于将共振荧光最佳压缩方法推广到更多的应用系统中。关于相干介质在不同的驱动场作用下的性质研究是基本的重要的课题,我们的工作主要探讨了双色超短强场驱动条件下的布居转移,强场作用下的极性分子布居动力学,克尔效应对单光子水平共振荧光的影响等问题。在具体分析讨论中,采用的参数均为实验参数,因此相信我们的研究结果将能被实验证实,从而为相关研究领域及应用提供有益的参考。
许静[4]2007年在《普通高中物理课程内容与大学物理课程内容的适切性研究》文中研究说明自1999年开始，我国进行了新一轮的基础教育课程改革，这次改革的力度之大是空前的，在课程理念、课程目标、课程内容、课程实施方式上发生了根本的变革，是一个全方位整体改革的系统工程。在新时期，新形势下，物理课程也发生了相应的变革。我国基础教育阶段的物理课程改革顺应了世界科学教育和物理教育的发展趋势，为了使高中毕业生具有更高的科学素质，以适应二十一世纪技术化社会的需要，在物理课程设置和教学内容等方面进行了调整和更新，现行的高中物理新课程在内容上体现了时代性、基础性、选择性，对于进一步提高学生的科学素养起着重要的作用。本研究是在高中物理新课程改革背景之下，基于学生通过高中物理学习对现行大学物理学习的适应性如何的疑问而进行的，即高中物理新课程所提供的知识准备是否充分?高中物理课程内容的变化将会在一定程度上对大学物理课程的学习产生怎样的影响?对这些问题的看法，物理教育研究者的意见存在分歧，至今为止，没有清楚的研究，因此我们认为对现行高中和大学物理课程内容进行研究具有必要性和紧迫性。通过本研究可使我们真正了解基础教育物理课程改革，可以真正了解通过新课程学习的学生，在现行大学物理课程学习中的适应性如何?理清这些问题将有助于促进中学物理新课程改革有序健康地发展，同时也可为大学物理课程改革提供一定的借鉴。本研究涉及到以下叁项研究：1．高中物理课程内容分析我们以普通高中物理课程标准为依据，将普通高中物理课程标准实验教材作为研究对象，通过对教材内容的分析，呈现高中物理课程内容。对于高中物理教材的选取，我们认为现行高中物理课程标准实验教材在统一的课程标准之下、统一编审的前提下，逐步实现了多样化，出现了“一纲多本”的局面，对于每个版本的教材进行分析，显然是不现实的，各版本的教材是遵循高中物理课程标准进行编写的，体现了相同的课程理念，所包含的知识内容是基本相同的，不同之处仅在于知识呈现的方式，语言文字的叙述，版面的设计等方面，即教材的深层结构没有什么差别，这也正是我们要研究的内容，所以在此我们选择“司南版”高中物理教材作为我们的研究对象。对于高中物理课程必修模块和选修模块(3个系列)的内容分析，我们主要从知识分析和方法论分析着手。知识分析主要分析教材体系和逻辑结构、教材的重点、难点及其知识应用，方法论分析即教材中所体现的研究物理学所应用的各种基本方法，如：分析、综合、归纳、演绎、类比、理想化方法等，通过分析，可以明确物理学的研究方法，体现出教材如何实现对学生的科学态度、科学精神以及科学世界观的培养。2．大学物理课程内容分析由于专业设置的不同，大学物理没有统一的教学大纲，所以我们以大学物理教材作为研究对象，通过对教材内容的分析，呈现大学物理课程内容。对于大学物理教材的选取，我们通过调研就大学物理教材的使用情况进行调查统计，调查取样是在全国各省市选取综合性大学、工科院校、师范院校、农林、医学院校进行调查，调查采取的方式主要有以下几个途径：一是向各高校发出信件询问大学物理教材的使用情况(向100所高校发出信件)，二是通过电话与高校的物理学院取得联系，叁是通过上网，进入各高校的物理学院进行查询(教学计划)，或者是通过各高校的精品课程介绍也获取了有价值的信息，最后我们收集到全国25个省市自治区，共105所高校大学物理教材的使用情况，我们经过统计得到使用数量较多、具有代表性的物理教材作为我们的研究对象(共约53本教材)。3．高中物理课程内容和大学物理课程内容的比较和分析在对高中物理课程内容和大学物理课程内容分析的基础上，我们就高中物理模块课程与大学不同专业物理课程的对应情况作进一步的分析，研究高中物理模块课程在多大程度上能够提供学生进一步学习的需要，同时，考虑到模块课程的选取问题，我们还要分析不同模块课程的选取对学生后续学习的影响。研究结果认为：1．高中物理共同必修+选修1系列同文科大学物理的价值取向基本是一致的，它所提供的物理基础知识，基本上能够满足学生将来进一步学习文科大学物理的需要文科大学物理教材对力、热、电、光、原的知识进行了简单的定性讲述，教材内容大部分介绍了物理学研究的前沿问题，如基本粒子、现代宇宙学、熵、混沌、分形、对称性原理等，还探讨了物理学与社会、科技发展有关的问题，主要涉及到航天技术、物理学与材料科学、物理学与能源科学、物理学与生命科学、物理学与环境科学、医学中的物理学、信息技术、激光的应用、微观世界的近代技术应用等。高中物理必修模块讲述了经典力学的基础知识，以及相对论和量子论的初步知识，为学生进一步学习电磁学、热学等知识打下了一定的基础。选修1-1讲述了电磁学的基本概念和规律，选修1-2讲述了热学的基本概念和原理，而对于机械振动、机械波、波动光学的基本知识没有涉及到。学生在学习了高中物理共同必修和选修1系列后，能够掌握力学、电磁学、热学、原子物理、相对论和量子物理的基础知识，为学生进入大学后的学习奠定了一定的基础。而对于机械振动和机械波，以及波动光学的知识，虽然在选修1系列中没有涉及到，如果在大学阶段需要进一步的学习这部分知识，那么根据学生高中阶段的物理基础知识，结合文科大学物理自身的特点来讲，学生同样可以较容易地接受。2．高中物理共同必修+选修2系列同一般工科大学物理的价值取向基本是一致的，它所提供的物理基础知识，基本上能够满足学生将来进一步学习工科大学物理的需要工科大学物理涉及到力学、热学、电磁学、波动与光学、近代物理的内容，是在高中物理基础上的进一步深化和提高。其重点放在讲清物理本质上，讲解物理概念和规律的应用(通过计算去分析问题和解决问题)，以帮助学生建立鲜明的物理图像。没有繁琐的公式推导和数学运算，数学仅限于微积分和矢量分析。就教材中涉及到的具体内容而言，光学部分只讲解了波动光学的内容，而没有涉及到几何光学部分，对于物理学在工程技术上应用的内容介绍较少。高中物理选修2系列没有涉及到机械振动和机械波、动量的知识内容，通过分析我们认为，对于学生后续的学习不会产生大的影响。此外，高中物理选修2系列突出了物理学的应用性和实践性，注重学生动手实践能力的培养，为学生将来从事实际应用和操作等方面的学习打下了良好的基础。3．高中物理共同必修+选修2系列同农林、医学院校大学物理的价值取向基本是一致的，它所提供的物理基础知识，基本上能够满足学生将来进一步学习大学物理的需要农林院校和医学院校的物理课程所涉及到的物理学知识的深度和广度基本相同，就具体的知识内容而言，力、热、电、原子四部分基本相同，只是在光学部分内容稍微有些差异，农林院校没有讲述几何光学的内容，讲述了光的吸收、色散和散射，而医学院校则与之相反，在原子物理部分，医学院校则重点讲述了X射线的知识。如果将农林、医学院校的物理课程所涉及到的知识与工科院校相比较，其区别在于流体力学的知识和光学部分，对农林、医学院校来讲，这部分知识都是作为专门的一章来介绍的，涉及到流体力学的主要概念和规律。光学部分工科院校物理课程只讲述了波动光学的知识，而医学院校则讲述了几何光学、波动光学，农林院校讲述了波动光学和光的吸收、色散和散射。在知识的讲述上，农林、医学院校的讲述方式是简单介绍物理学基本原理，然后就介绍物理理论知识在生物科学、农林科技以及日常科技中的应用、物理学在现代医学方面的应用，较少涉及到公式的推导、数学计算等。由此看来，高中物理选修2系列与农林、医学院校大学物理课程相比，两者在取向上是一致的，都侧重于物理学知识在生产、技术中的应用，它所提供的知识准备也是足够的。4．高中物理共同必修+选修3系列同理科大学物理的价值取向基本是一致的，它所提供的物理基础知识，基本上能够满足学生将来进一步学习大学物理的需要理科大学物理同样涉及到力、热、电、光、原五部分的内容，但是，同工科院校相比每一部分的内容讲得都比较深入，注重物理学的理论、思想、方法、数学方法的运用、计算量较多。此外，对于某些重点工科院校及相应的专业，其对物理知识的要求较高，对于今后想报考这些学校的高中学生来讲，选择高中物理选修3系列进行学习同样是适合的。5．不同模块课程的选取对学生后续学习的影响通过高中物理共同必修1、共同必修2、选修3-1、选修3-2的学习，学生能够较系统地掌握物理学中力学、电磁学的基本概念和原理，以及其中的物理学思想、观念和研究方法，为大学阶段的进一步学习打下了良好的基础，选修3-1、选修3-2可作为选修3系列中的必选内容。就选修2系列来讲，对于那些今后从事实际应用和工程技术的学生而言，选修2-1是电磁学的基础知识及应用，学生可将这一模块作为选修中的必修，为今后的进一步学习奠定基础，选修2-2是力学和热学的基础知识和应用，这一模块涉及到刚体、热机、制冷机等应用性知识，对于将来从事工程技术方面学习的学生可选择这一模块进行学习。选修2-3是波动光学、几何光学和原子物理的基础知识，对于从事农林、医学方面学习的学生可选择这一模块进行学习。就选修1系列而言，选修1-1讲述了电磁学的基本概念和规律，文科学生可将这一模块作为选修中的必修。
陈志明[5]2016年在《相干原子介质中弱光孤子的磁光控制研究》文中进行了进一步梳理自激光问世以来,人们对光与物质相互作用时产生的各种非线性光学效应进行了广泛而深入的探索。非线性光学的研究不仅具有重要的应用价值,而且成为非线性物理学领域的一个重要分支。传统的非线性光学是研究介质在强激光场作用下产生的非线性现象及其应用。近年来,由于电磁感应透明(electromagnetically induced transparency,简称EIT)效应的发现,弱光非线性光学新领域随之应运而生。基于EIT的弱光非线性光学研究不仅对于开拓非线性光学研究的新方向有重要意义,而且在原子分子光子的精密操控、精密光谱与精密测量、光与量子信息的处理与传输、光孤子通信技术等方面具有重要的应用前景。EIT现象是在光与叁能级原子共振相互作用的研究中首先发现的。其基本原理是通过引入外加控制激光场使原子的两个跃迁通道之间产生量子相消干涉效应,从而探测激光场的吸收谱在其中心频率附近产生一个透明窗口,由此可极大地抑制共振介质对探测激光场的吸收。EIT效应不仅可用来抑制光的吸收,而且可有效地改变介质的色散性质,从而实现光脉冲的超慢传播；利用EIT还可显着地增大体系的非线性光学效应,从而可用来实现弱光甚至单光子条件下的强非线性光学效应,等等。众所周知,在真空中光场与光场之间不存在相互作用,因而不可能在真空中实现光操控光。但光通过介质时会使介质产生极化,改变介质的折射率,从而对另一束光产生有效的相互作用。因此,光操控光(包括用一束光囚禁、光偏转、用一束光导引与控制另一束光等)可借助光学介质(包括主动和被动光学介质)作为中介来实现。但是,目前大多数光操控光的实现有若干不足之处。例如,在操控过程中需要很强的激光场；存在不可忽略的色散和衍射效应,使得光操控的效果不佳；不能实现光场的主动操控；等等。本学位论文的主要内容是共振相干原子介质中弱光孤子的磁光操控研究。一研究的主要思路是,在多能级原子体系中利用EIT产生的巨克尔非线性效应与衍射(色散)效应相互平衡形成弱光孤子；为了稳定和操控所得的光孤子,引入若干外加的磁场或光场作为磁光外势,由此实现高维弱光孤子的斯特恩-盖拉赫(Stern-Gerlach)偏转、信号光场的光孤子俘获与光场的轨迹操控、(3+1)-维光孤子和涡旋的存储与读取等效应。本文的主要研究结果包括以下叁个方面：1.研究了多能级原子系统中高维弱光孤子的Stern-Gerlach偏转效应。首先利用非线性波理论中的多重尺度微扰法,基于麦克斯韦-布洛赫(Maxwell-Bloch)方程导出了四脚架(quadric-pod)型原子体系中叁个探测光场所满足的(3+1)-维耦合非线性Schrodinger方程组。为了得到稳定的弱光孤子,在体系中引入了远失谐的斯塔克(Stark)光晶格场。研究发现,通过选择合适的系统参数可以实现叁个探测光脉冲的群速度相互匹配,并得到稳定的高维弱光孤子。其次,通过在体系中施加梯度磁场,实现了所得高维光孤子的Stern-Gerlach偏转；并计算了光孤子的轨迹偏转角度与外加磁场梯度大小的关系。结果表明,光孤子的轨迹偏转角度可达10-2弧度。最后,将高维弱光孤子的Stern-Gerlach偏转理论推广到更普遍的情况,即考虑了N-pod (N> 4)体系中N-1个高维弱光孤子的Stern-Gerlach偏转。本研究所得结果有望用于磁场的精密测量(设计光学磁力计等),从而在精密光谱与精密测量技术等方面具有潜在的应用价值。2.研究了叁角架(tri-pod)型原子系统中弱信号光场的光孤子俘获及其轨迹操控。首先考虑在原子系统中输入适当强度的探测光场和较弱的信号光场。基于Maxwell-Bloch方程,用多重尺度法导出探测光场和信号光场包络演化所遵循的非线性方程包络方程组。其次,详细研究了这些包络方程组的各种非线性局域解。研究发现,探测光场可产生足够强的非线性效应与衍射效应相互平衡,从而形成稳定传播的光孤子；信号光场依赖探测光场产生的交叉克尔非线性效应可形成空间局域的波包。通过选择合适的系统参数,可实现探测光场和信号光场的群速度匹配,增加两个光场之间的相互作用时间,从而增强体系的交叉克尔非线性效应。由此可实现弱信号光场的光孤子俘获,并使信号光场跟随探测光孤子一起以相同的传播速度稳定地传播。最后,为了进一步研究探测光场和信号光场的轨迹操控,在体系中引入了含时和不含时的梯度磁场。结果表明,引入梯度磁场后信号光场仍可被探测光孤子俘获。两个光场(即信号光场与探测光场)仍可束缚在一起以相同的运动轨迹在介质中稳定地传播。本研究成果在实现光学隐身和设计弱光水平的全光开关等方面具有一定的理论指导意义和潜在的应用价值。3.研究了A型叁能级原子系统中(3+1)-维光孤子和涡旋的形成及其存储与读取。首先,从体系的Maxwell-Bloch方程出发,通过多重尺度法导出了探测光场在叁能级原子中传播时所遵循的(3+1)-维非线性包络方程。其次,通过引入远失谐的Stark光场抑制探测光场的横向衍射,证明在体系中可形成稳定的(3+1)-维光孤子和涡旋。最后,通过适当地关闭与开启控制光场,证明在体系中可实现超慢(3+1)-维光孤子和涡旋的存储与读取。光孤子和涡旋的存储与读取的基本过程可描述如下。起先,在控制光场存在时形成光孤子和涡旋；其次,绝热地关闭控制光场,使探测光场的传播速度减小至零且其所负载的光信息转换为原子信息,实现光信息的存储；然后,绝热地开启控制光场,使探测光场加速并从原子介质中释放出来,从而使存储于介质中的原子信息重新转换为光信息,实现光信息的读取。本研究成果不仅可为光的操控提供新的理论思路,而且也可为实现光信息处理与传输等提供新颖有效的技术手段。本论文所得到的研究结果,不仅对于揭示光与多能级量子体系的共振非线性光学效应,发展弱光非线性光学理论和高维光孤子理论有较重要的理论价值,而且对于精密光谱与精密测量、光与量子信息的处理与传输、弱光水平下的光操控光器件(如全光开关)的设计等方面都具有一定的理论指导意义和潜在的应用价值。
王丹[6]2016年在《相干原子介质内的光操控及量子关联光场》文中提出电磁感应透明(EIT)是由于量子干涉所导致的一种原子相干效应,可有效抑制光场的共振吸收,同时增强介质的色散和非线性效应。近年来,EIT介质已经被成功作为信息存储单元应用于量子网络。随着光量子通信的蓬勃发展,人们对相干原子介质提出更全面的要求,比如操控光信号的传输以及制备非经典光场。前者能有效补偿传输过程的光子损耗并作为通信过程中的光量子器件;后者可直接将量子关联光场的频段拓展至原子吸收线,实现量子信道与量子节点之间高效率的信息交互,并且产生的光场具有线宽窄、相干长度长等优点。利用原子系综产生关联光场的过程因为无需光学谐振腔,容易实现多个空间模式的同时放大,从而获得高维度的量子关联,为并行量子计算、量子密集编码、提高量子成像质量等提供了技术保障。另外,本文以铯原子的D1线跃迁能级为研究对象,其对应的光源为895 nm,与InAs量子点激子发射的波段相匹配,为原子和固态系统之间的相干界面搭建了桥梁。全文围绕着这样的思路,首先介绍了EIT、电磁感应吸收光栅、无反转放大、双EIT和四波混频的基本概念、产生机制并回顾国内外在相关方向的研究进展及应用。在此基础上开展了对原子系综内光子晶体、EIT光放大、连续变量量子关联光场的实验与理论研究。1)研究了基于EIT的光子晶体对光场传输特性的操控。利用驻波场耦合叁能级的EIT介质,构造出折射率在空间周期排列的一维光子晶体结构,从而获得对入射光束高效率的布拉格反射信号,并完全阻止其在共振频率处的传输,实现了一种动态可控的近似光子频率带隙。理论上采用传输矩阵的方法,融合了EIT介质的量子干涉效应与折射率周期调制的光子晶体特性,对探针场的透射和反射进行数值模拟,得到与实验现象的较好吻合,证实了原子介质内部存在光子晶体结构。2)研究了Tripod型Dual EIT透明窗口处的高增益相干光放大。在叁能级∧型EIT基础上额外引入一束信号光,作用于第叁个基态与激发态之间的跃迁。扫描探针光频率,其透射谱线中会出现两个EIT窗口,它们的频率相近时存在相互耦合,增强基态之间的原子相干性。在利用Dual EIT抑制光场吸收的同时,借助基于自旋交换碰撞的布居数转移机制来增加第叁个基态上的原子数,进一步提高信号光的泵浦速率,实现透明窗口内的相干光放大。理论计算得到的增益谱与实验结果也符合较好。3)对四波混频产生EPR纠缠态光场的理论分析。由双∧型叁能级光与原子耦合体系的哈密顿量出发,提出将原子算符等效为光场算符与泵浦场和原子参数的乘积。对量子化光场做二阶微扰近似并提取四波混频的相位匹配项,得到描述放大过程的有效哈密顿量：利用原子的叁阶非线性效应,将两个泵浦光光子的能量转换为一对斯托克斯和反斯托克斯光子。由EPR纠缠判据分析了两光场正交分量之间的不可分性,讨论了泵浦失谐、超精细分裂能级间隔、相互作用长度、泵浦功率以及自发辐射噪声对纠缠的影响,为实验获得最大纠缠提供了充分的理论依据。4)研究了铯原子D1线高维度量子关联光束的实验制备。将TEM01的厄米高斯横模注入四波混频的光放大器,获得了一对TEM01高阶模式的量子关联光束。对它们的空间子模式进行提取,分析光场子模式之间的强度噪声关联特性,获得同时具备时域和空间域的2.5 dB的高维度量子关联光束,提高了光场加载信息的能力。其中创新性的工作如下：Ⅰ.理论上从光子晶体的角度去分析探针光在电磁感应吸收光栅内的传输,验证了系统内部光子晶体结构与EIT的有机结合。Ⅱ.借助Dual EIT的能级配置首次在实验上获得对EIT的相干光放大。利用光学厚介质内自旋交换碰撞引起的布居数转移机制来提高信号光泵浦能态的布居数,从而在较低的泵浦功率下即可获得很高的增益。Ⅲ.结合二阶微扰近似的理论与四波混频过程的相位匹配条件,首次给出双∧型光-原子耦合体系的有效哈密顿量来类比非简并光学参量放大过程。对比铷和铯两种原子介质,提出限制纠缠度的最主要因素在于基态超精细分裂的大小。Ⅳ.利用TEM01的高阶厄米高斯横模作为四波混频放大过程的种子光,首次在实验上获得铯原子吸收线附近的高维度量子关联光束。
孙悦[7]2002年在《几种介质中的原子、分子相互作用及物理特性》文中提出物质的结构和物理性能与组成其介质的原子、分子结构和相互作用有着极为密切的关系。因此，从实验与理论出发，研究介质中的原子、分子相互作用及产生的物理性能是非常重要的基础研究方向。而这也是本人长期从事的主要研究方向。根据近几年所承担和参加的科研任务，将研究成果总结写成的论文按以下叁个部分叙述： (1)液体CO和N_2混合物冲击压缩特性的实验研究(由国防科技重点实验室基金项目96JS75.2.1.JW1902资助) (2)重氢原子进入钛晶格中引起过热现象的实验研究(由国家自然科学基金10145002资助) (3)氢原子团簇H_9的电子结构与能量计算 第一部分以高温高压冲击波物理实验为主，采用自行研制的低温循环汽冷靶冷凝制样技术由高纯CO和N_2气体获取等摩尔体积均匀混合的液体冲击初态样品。冷靶系统的关键-光电物相监测装置可全程实时监控样品的状态，从而确保了冲击压缩数据的可靠性。专门研制的适用于液氮温区的低温同轴电探针(冲击波速度传感器)，为精确测定低温混合液样创造了先决条件。在此基础上利用二级轻气炮对初态受到严格控制的混合液样进行动高压加载，获得了10GPa～25GPa范围内的五个一次冲击压缩数据点。这些数据点均位于CO的离解压力点以上，N_2的离解压力点以下的狭窄范围内。由此可拟合出冲击波速度(D)与波后粒子速度(u_p)之间的关系为 D=2.130+1.1152u_p并求出了该液样的(P-V)Hugoniot关系。与已知的单质CO和N_2的D-u_p关系比较容易看出，混合曲线位于两条单质曲线之间偏向CO的一边；这说明该混合物的冲击压缩特性不是其组分的简单平均。其原因是CO的离解点较低(约10GPa)，故先行离解；析出的碳团簇消耗了大量热能，导致体系总能量降低并对混合物的冲击压缩行为 四川大学博士学位论文起着主要影响；而单体 N。的离解点较高（约 26GPa人对该压力范围混合物冲击压缩行为的影响相对较弱。 为了研究叮态凝聚炸药不相互溶的绝大部分产物特性，引入乳化技术对典型物质，水＊刃）－苯C札L进行常态等摩尔混合制样，并测得一些有用的热力学参数。从而大大扩展了混合液体冲击压缩实验的范围。 根据冲击压缩实验数据和对应态原理拟合了上述混合液样的exp－6势参数；采用改进的流体微扰变分统计力学方法（MCRSR），从分子相互作用势出发计算了液态CO和N。等摩尔混合物初始样品的冲击压缩特性。 第二部分利用自行研制，由计算机监测的大功率开放式电解量热装置（测量精度SS％）对钛阴极－铂阳极－重水系统进行的长时间电解实验，观察钛Oi）晶体的结构变化和过热的产生。实验数据表明，Ti阴极的晶体结构发生了由面心六方密堆晶格（f．c．c．）的a－Ti向体心立方晶格h．C．C．）的＊。离子晶体转变；在温度较低区域以0叮）系统的过热呈现随机“喷发”状态，绝对值较小：而在温度较高区域o90＊）过热量较大，重复性较好；系统输出最大热效率（总输出能量／总输入能量）约为150％。而对钛阴极－铂阳极－轻水系统进行的同样条件下的电解实验中却没有探测到类似的过热信号。这一现象证实了过热现象确实是存在的，并有助于验证苟清泉教授提出的冷核聚变机理及材料特性等科学预言，即大量氖（D）原子进入Ti晶格后产生了n。离子晶体和显着的过热效应，过热效应是氖原子在晶体中相互作用产生冷核聚变的一种表观反映。 第叁部分在己算出的民氢原子团簇体心立方结构的基础上，利用苟清泉教授提出的单中心球对称模型和不同原子壳层的电子波函数求出了氢原子团簇民的电子结构和结合能。与改进的排列通道量子力学方法（MACQM）的结果比较一致性非常好（误差为－0．22％）。计算结果表明，这种物理意义非常明确的简单计算方法，能在一定范围内（如团簇的原子个数小于13）解诀多体量子力学难以克服的计算 互二 四川大学博士学位论文问题，不但计算精度与改进的排列通道量子力学方法的非常接近，而且易于编程，求出的系统能量可表示为体积的解析函数，为进一步计算氢团簇的状态方程奠定了基础。计算结果还表明9个氢原于相互作用形成的H。团簇具有类氟仆）原子的电子结构和物性。 通过联机检索证明，上述实验技术和自行研制的设备均为国际、国内原子与分子实验研究中的创新性成果；其多功能、技巧性和富含高科技含量等特点为深入、全面地研究凝聚态物质的物性提供了极为有利的实验条件。
赵珂[8]2007年在《激光与有机分子材料的非线性相互作用》文中研究表明本论文主要进行了两方面的研究工作:一方面是应用现代量子化学方法理论研究了一系列有机分子的非线性光学性质,着重研究了双光子吸收截面和溶剂效应;另一方面是采用时域有限差分法与预估校正运算法则数值求解Maxwell-Bloch方程,模拟了超短脉冲激光在有机分子材料中的共振传播过程。主要内容和结果如下。1.在Hartree-Fock水平上,利用解析响应函数方法,研究了1,4-二甲氧基-2,5-二乙烯基苯系列衍生物分子的单光子和双光子吸收特性。研究结果表明该系列分子具有较强的双光子吸收特性。在低能量范围内,对于D-π-A型分子,分子的单光子吸收强度和双光子吸收截面最大值都发生在分子的第一激发态。对于D-π-D型分子,单光子吸收强度最大值出现在分子的第一激发态,而最大双光子吸收值则对应于分子的第二激发态。分子的单和双光子吸收强度和分子官能团的电性有关。对于由该类π中心部分构成的分子,其对称型不一定比不对称型更有利于提高双光子吸收截面。分子基态与电荷转移态的电荷转移过程从理论上定性地解释了双光子聚合反应的聚合机理。2.理论计算了溶剂效应对一类可溶于水的联苯乙烯分子的双光子吸收特性的影响。对于对称分子,计算结果表明溶剂极性对分子的结构和单光子吸收的影响很小,但是双光子吸收性质却显示了很强的溶剂效应。并且,单光子吸收和双光子吸收特性对分子的结构十分敏感,双光子吸收强度通过构型扭转会显着减弱。全面的计算说明,对单个分子与溶剂相互作用性质的计算无法解释实验上观测到的溶剂效应。此外,我们还考虑了分子的单光子电子振动光谱,分析了振动模式对吸收谱的影响。3.在含时密度泛函的水平上应用解析响应函数方法理论计算了一类偶极分子的单体及其两种结构的二聚体的线性和非线性光学特性。用少态模型解释了分子间的双光子吸收性质的关系。量子化学计算结果与Frenkel激子模型的结果进行了比较,我们的计算在不依赖于实验结果的基础上与实验符合得很好。4.应用时域有限差分法与预估校正运算法则,通过数值求解Maxwell-Bloch方程,模拟了飞秒激光脉冲在DBASVP偶极分子中的共振传播。在光学范围内,该分子只有一个电荷转移态,因此分子可以简化为两能级模型。数值模拟的结果显示,固有偶极矩对脉冲的传播有显着地影响。对于2π脉冲,理想的自感应透明现象消失,出现了明显的二次谐波成分,其原因在于发生了双光子吸收过程。对于6π脉冲,传播中形成了连续谱,连续的高频成分在时域上支持更短的465阿秒脉冲的产生。5.着重分析了超连续谱的演化,发现脉冲的面积和脉冲的宽度都对超连续谱起到调制的作用。分裂脉冲之间的相干和时间能量的不确定关系决定了连续谱的谱线形状。同时固有偶极矩对连续谱的影响也做了分析。6.研究了超短脉冲在两能级偶极分子体系中的共振传播的相位依赖性。结果发现,载波的传播和频谱的演化对脉冲的初始相位非常敏感。大面积的脉冲相位依赖性更强。由于分子的固有偶极矩可以增强分子的非线性光学效应,因此,偶极介质中,相位效应更加明显。本论文共分为十二章,第一章为综述,对非线性光学现象做了简单的介绍,回顾了非线性光学和非线性光学材料的研究进展。并且介绍了超短脉冲激光的发展和应用。在第二章中,介绍了近年来计算分子非线性光学性质常用的几种计算方法,包括态求和方法、少态模型方法、有限场方法以及响应理论方法,以及研究分子的非线性光学性质的溶剂效应时所采用的理论模型。第叁章介绍了用以计算分子电子振动光谱的线性耦合模型。第四章详细论述了超短脉冲激光产生的原理与技术和几种重要的非线性光学现象。介绍了着名的面积定理和自感应透明现象。第五章推导了Maxwell-Bloch方程和慢变振幅近似和旋转波近似下的Maxwell-Bloch方程。对时域有限差分法与预估校正运算法则做了细致的阐述。从第六章到第十一章是应用上述方法和理论所做的具体的研究工作,主要结果上文中已经提及。最后,总结了论文的主要内容并对所研究领域的发展做了展望,提出了下一步的工作计划。
周灵初[9]2010年在《红柱石的浮选分离技术及机理研究》文中研究表明红柱石是一种无水铝硅酸盐矿物。它与蓝晶石,硅线石的化学组成相同,但结构相异,属蓝晶石族矿物。它是一种新型的高级耐火材料,也是优良的硅铝合金原料和技术陶瓷原料。在我国它属正在开发利用的非金属矿种,而浮选是细粒红柱石的主要选矿方法之一。论文以红柱石与其伴生矿物(主要为石英和黑云母)的晶体结构差异为基础,通过晶体结构分析、量子化学计算、结合矿物表面Zeta电位测定、光电子能谱分析、红外光谱分析、药剂吸附量测定以及浮选试验等各种方法,系统地研究了红柱石及其伴生矿物的晶体结构、表面性质和浮选行为叁者之间的关系,研究了不同类型浮选药剂体系中红柱石及其伴生矿物的浮选行为,以及浮选药剂在红柱石及其伴生矿物表面的作用机理。研究内容与结果如下:1.红柱石及其伴生矿物晶体结构和表面性质主要存在以下差异当矿物破碎后,红柱石表面主要区别于石英和黑云母的地方是在红柱石晶体表面上有为数较多的未被补偿的铝离子,这种情况使得有可能利用阴离子捕收剂进行红柱石选择性浮选。2.采用阴离子捕收剂浮选体系十二烷基磺酸钠易与铝离子发生受电荷控制的化学作用,不易与矿物表面的硅离子发生作用。因而十二烷基磺酸钠易于吸附于红柱石表面,不易吸附于石英和黑云母表面。研究提出了红柱石矿酸法浮选工艺。该工艺采用石油磺酸钠为捕收剂,淀粉为抑制剂,在酸性矿浆条件下﹙pH=3～4﹚,通过叁次粗选叁次精选的开路浮选流程,并对浮选精矿进行强磁选,最终可获得产率为20.31%,Al2O3品位为56.53%,红柱石品位为93.79%,红柱石回收率为65.73%的合格红柱石精矿。研究表明,采用十二烷基磺酸钠作捕收剂,用淀粉作抑制剂,在酸性条件下,淀粉对被金属离子活化了的石英和黑云母有较强抑制效果,淀粉的基本作用是去活作用,其去活的原因是取代和与金属离子生成化合物之故。3.采用阳离子捕收剂浮选体系在阳离子捕收剂浮选体系中,矿物表面荷电机理的不同是导致红柱石与其伴生矿物石英和黑云母可浮性差异的主要原因。以十二胺为捕收剂,在矿浆自然pH值﹙7左右﹚条件下,采用一次粗选,五次扫选的开路反浮选工艺流程,最终获得产率为36.20%,Al2O3品位为48.33%,红柱石品位为73.48%,红柱石回收率为61.50%的红柱石精矿,精矿质量达不到Ⅱ级品标准。4.捕收剂与矿物表面作用机理研究结果本文采用量子化学计算方法从微观角度深入研究了十二烷基磺酸钠与红柱石的作用机理,得出结论:十二烷基磺酸根离子与红柱石表面不同位置的Al原子结合后,体系的总能量均会降低,十二烷基磺酸根离子在红柱石表面可以发生化学吸附,电子从红柱石表面的Al原子流向十二烷基磺酸根离子上的O原子。采用表面电性测定,浮选解吸试验及红外光谱等手段对十二烷基磺酸钠与红柱石及其伴生矿物的相互作用机理进行了系统的试验研究,通过研究得出以下结论:对于红柱石矿阴离子捕收剂浮选体系,十二烷基磺酸钠在pH值3～4之间主要为十二烷基磺酸根离子以离子键相互作用形式吸附在矿物表面,存在十二烷基磺酸根离子直接与铝离子以离子键相互作用的化学吸附,磺酸盐类捕收剂在红柱石表面上的固着是物理和化学两种吸附共存;磺酸盐在石英上和黑云母表面上的吸着,则是借助于库仑力和碳氧基的缔合作用的物理吸附;磺酸盐捕收剂在红柱石伴生矿物上的物理吸附强度低决定了精选作业的效率会很高。总结量子化学计算结果和吸附产物测试结果,可以得出:十二烷基磺酸钠在pH值3～4之间主要以十二烷基磺酸根离子形式吸附在红柱石矿物表面,存在十二烷基磺酸根离子直接与铝离子以离子键相互作用的化学吸附。另外,表面吸附点的多少决定了红柱石、石英和黑云母叁种矿物的可浮性差异。
马晓光[10]2004年在《真实体系中原子和分子光电离散射截面的理论研究》文中研究指明本文从原子之间相互作用的角度出发建立了精确研究真实体系原子分子光电离截面的新表达形式。把原子或分子的微观性质和由这些原子或分子组成的宏观物质的性质及其所处的环境结合起来，进而来获得并解释不同实验条件下所观察到的物理量，是本课题的指导思想和意义所在。创建高密度体系中原子或分子精确的光电离截面表达式以及表征体系宏观介电性质和粒子之间的相互作用对原子或分子光电离截面影响程度的介电影响函数是本课题研究的主要目的和创新点。 第一、二章简要介绍了本文研究的主要目的以及创建真实体系光电离截面表达式所依据的基本原理，并回顾了光电离研究的主要理论方法和实验技术。第叁章总结了孤立原子光电离截面的不同表达形式，并推导了光电离截面与极化率的关系。第四章建立了原子和分子光电离散射截面的精确表达形式。以光与物质相互作用的经典电动理论和物质对电磁辐射的吸收性质为出发点，考虑到介质的介电常数和折射率在电场作用下表现为复数性质的特性，推导了原子分子光电离电解散射截面的精确普遍表达式。第五章推导了光分别与理想气体、稀薄气体、高密度气体、液体甚至立方晶体中的原子分子相互作用时的介电影响函数的具体表达形式，并给出了极化率和介电常数之间关系的一般表达式。第六章提出了一种新的合理求解极化率实部的思路。第七章是新截面公式和介电影响函数的具体应用。研究表明，理论的固体光电离截面很好地符合于实验截面，并且我们建议的介电影响函数能够正确地描述凝聚态体系中宏观介电性质和粒子间相互作用对该体系中原子光电离截面的影响。最后，第八章是本文的总结部分，并对今后的工作提出了合理的构想。
参考文献：
[1]. 非均匀展宽介质中电磁感应透明到Aulter-Townes分裂渡越及光的传播特性研究[D]. 谭超华. 华东师范大学. 2015
[2]. 我国高中物理核心概念及其学习进阶研究[D]. 范增. 西南大学. 2013
[3]. 相干介质对极端驱动场响应的研究[D]. 张文静. 西北大学. 2016
[4]. 普通高中物理课程内容与大学物理课程内容的适切性研究[D]. 许静. 西南大学. 2007
[5]. 相干原子介质中弱光孤子的磁光控制研究[D]. 陈志明. 华东师范大学. 2016
[6]. 相干原子介质内的光操控及量子关联光场[D]. 王丹. 山西大学. 2016
[7]. 几种介质中的原子、分子相互作用及物理特性[D]. 孙悦. 四川大学. 2002
[8]. 激光与有机分子材料的非线性相互作用[D]. 赵珂. 山东师范大学. 2007
[9]. 红柱石的浮选分离技术及机理研究[D]. 周灵初. 武汉科技大学. 2010
[10]. 真实体系中原子和分子光电离散射截面的理论研究[D]. 马晓光. 四川大学. 2004
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