量子FPU模型的声子色散关系的含时变分法研究

采用含时变分法并结合Hartree型多粒子试探波函数和冻结的Jackiw-Kerman型单粒子波函数,研究了量子FPU模型的声子色散关系。在满足最小测不准关系的条件下,导出了粒子的期望值所满足的运动方程,并用以得到了声子色散关系。结果表明：与经典FPU模型相比,由于量子涨落的影响,量子FPU模型的简谐耦合强度增强了,声子元激发的带宽变宽了;并且简谐耦合强度和声子元激发的带宽随着量子涨落和四次方耦合强度的增大而增大。     

量子FPU模型基态的含时变分法研究

通过采用Dirac含时变分原理,在结合Hartree型多粒子试探波函数和Jackiw-Kerman型单粒子波函数的基础上,研究了量子FPU模型的基态性质,导出了体系的有效哈密顿量以及粒子的期望值和量子涨落所满足的耦合方程组,得到了基态粒子的期望值、量子涨落和能量.     

双层石墨烯非对称波导中导模的色散关系

从具有能隙的双层石墨烯载流子所满足的哈密顿量出发,研究了非对称外势产生的波导结构中导模的存在性．在给定不同外势区域波函数的情况下,利用势垒边界处波函数的连续性条件,解析推导出了非对称波导中导模的色散关系,讨论了双层石墨烯的能隙对导模性质的影响．该研究为基于双层石墨烯波导器件的实际应用提供了理论依据．     

一类局域共振型声子晶体梁的带隙分析

针对局域共振带隙生成机理问题,给出一类由树脂基体、硫化橡胶套和铅套所构成的一维局域共振型声子晶体梁结构,并对其弯曲振动传输特性进行有限元分析,研究带隙起止频率的形成机理,给出相应的简化计算模型.结果表明:该声子晶体梁能够产生低频带隙;带隙的起始频率由局域振子的摆动模式决定,相邻振子间相位排列关系不具有明显的规律性;带隙...     

声子晶体的传输特性研究

为探究声子晶体的声波控制机理,研究了声波在声子晶体中的传播行为.通过分析声波激励声子晶体元胞的局域共振响应特性,计算了局域共振型声子晶体的频率响应.运用comsol软件模拟线声源激励在声子晶体薄板后汇聚成点声源.基于光外差测量平台进行了声传输实验,测量汇聚点的声压,并利用NE564组成中心频率为40 MHz锁相环电路来解调声子晶体表面振动信息.运用Matlab处理数据得到声子晶体的频率响应函数,即声子晶体传输特性.实验结果表明,共振频率可以确定声子晶体带隙,减小包覆层橡胶的刚度以降低带隙频率.     

量子单波函数描述的轻阻尼RLC回路的量子涨落

为了探讨介观电路的量子效应,在电磁理论和量子理论基础上,研究了量子单波函数描述下的轻阻尼RLC回路的量子涨落现象,得出了电荷与电流的涨落不仅与其所处的量子态有关,而且与时间有关的结论．     

量子方阱中的光学界面声子

本文在连续介电模型基础上，讨论了量子方阱中界面声子的问题，得到了光学声子模的电场分量和电位移分量，以及相应的色散关系。     

光子晶体中光场-原子束缚态

目前文献多采用一种近似表达式来表示光子带隙附近的色散关系 ,而远离光子带隙区域时该式并不适用。完善了光子晶体中光场色散关系的近似表达式 ,给出一种适用于整个频域范围内的色散关系近似表达式 ,克服了积分只能限制在光子带隙附近的困难。光子晶体中原子的自发辐射呈现出一些新的性质 ,提出一种简便的方法 ,即求系统本征值的方法来研究光子晶体中的光场 -原子束缚态。在新的色散关系下 ,用求解系统本征值的方法讨论了光子晶体中单个二能级原子的自发辐射形成的光场 -原子束缚态的性质。结果发现束缚态的性质与原子的能级跃迁频率相对光子带隙边缘频率的位置有关。     

二维十字排列椭圆孔声子晶体带隙研究

采用有限元及实验方法,研究二维十字排列椭圆孔声子晶体中弹性波传播的带隙以及人为引入的夹杂对带隙的调控. 当声子晶体薄板沿板厚方向均匀施加面内激励时,将激发面内的动力响应,对应于平面应力状态. 基于逆向思维,针对二维十字排列椭圆孔声子晶体薄板,建立平面有限元模型,计算该模型沿晶格ΓX方向的波动传输特性,分析孔洞长短轴之比、孔隙率和线缺陷等因素对带隙及弹性波传播特性的影响. 制作与计算模型同尺寸的声子晶体试样进行传输特性实验,测试结果与有限元仿真结果吻合. 结果表明,带隙的宽度随着椭圆孔长短轴比例的增加而增大,可以通过引入合适的线缺陷来反向调控声子晶体的带隙.     

光子晶体中光场——原子束缚态

目前文献多采用一种近似表达式来表示光子带隙附近的色散关系,而远离光子带隙区域时该式并不适用。完善了光子晶体中光场色散关系的近似表达式,给出一种适用于整个频域范围内的色散关系近似表达式,克服了积分只能限制在光子带隙附近的困难。光子 晶体中原子的自发辐射呈出现一些新的性质,提出一种简便的方法,即求系统本征值的方法来确定光子晶体中的光场－原子束缚态。在新的色散关系下,用求解系统本征值的方法讨论了光子晶体中单个二能级原子的自发辐射形成的光场－原子束缚态的性质。结果发现束缚态的性质与原子的能级跃迁频率相对光子带隙边缘频率的位置有关。     

旋光晶体中电磁声子的频率色散关系

从Born与黄昆的宏观理论出发,运用晶体光学的观点,推导出了适用于各种旋光晶体的电磁声子频率色散关系的普遍公式。     

Mg_2Si的声子谱与力热性能的第一性原理计算

针对6xxx系铝合金的主要强化相Mg2Si的力热性能,采用密度泛函理论、第一性原理以及CASTEP软件进行了理论计算,得到了Mg2Si的平衡晶格常数、弹性系数、声子谱、声子态密度以及相关热力学参量,并对计算曲线进行了理论分析.结果表明:合金强化相Mg2Si的刚性较好,脆性较强,在合金中能起到强化作用.通过声子谱及声子态密度曲线可知,存在9条色散关系曲线,其中3条为声学波,6条为光学波,且频率在8.51 THz附近的格波振动较强.随着温度的增加,熵、焓均增加,而自由能减少.当温度低于200 K时,热容量随着温度的增加而明显增加;当温度高于400K后,热容量接近于常量,其计算结果与物理规律一致.     

计及次近邻原子作用平面正三角晶格振动的色散关系

采用晶格动力学理论推导了计及次近邻原子作用下平面正三角晶格振动的色散关系,得到第一布里渊区中三种特殊对称方向的色散关系表达式;每一对称方向有两支声学波,其中Γ-M和Γ-K方向有一支纵波和一支横波,且纵波的频率高于横波的频率,而M-K方向两支声学波既非纵波、又非横波.探讨了次近邻原子作用对色散关系的影响,结果表明：在缺乏次近邻原子作用下,最近邻原子间作用足够在整个第一布里渊区产生振动频谱;随着次近邻原子间作用的增强,声子频率不断增大,Γ-M和M-K方向两声学支的频率间隙不断减小,Γ-K方向部分横波声子频率逐渐趋近于最近邻原子作用下的纵波声子频率,而其纵波声子频率的极大值显著增大.次近邻原子之间的相互作用对色散关系有显著的影响,但是声子频率在Γ和K点始终不变并分别简并.     

声光技术在激光技术领域中的应用研究

从波动性和粒子性两个方面对声光互作用进行了讨论,由耦合波方程得到Bragg衍射的衍射效率,依据光子和声子相互作用的能量守恒和动量守恒得到衍射光相对于入射光偏转角的关系式,衍射光和入射光之间频率的关系式,以及反常Bragg衍射入射光波长受超声波频率控制的关系式,基于声光互作用的特性展开了声光器件在激光技术领域中的应用研究,并进行了归纳总结。     

耦合谐振子的干涉与波包演化（一）

根据谐振子势场中单个粒子的波包函数,推导出了耦合谐振子的波函数和联合几率密度,特别是不可区分粒子的干涉项,并按照可区分粒子与不可区分粒子进行了讨论.     

金属Al电子结构与热力学性质的第一性原理计算

针对金属Al的电子结构与热力学性质,采用基于密度泛函理论的第一性原理以及CASTEP软件进行了理论计算,得到了金属Al的平衡晶格常数、相关弹性系数、电子能带、态密度、声子谱、声子态密度以及相关热力学参数,并对计算结果进行了理论分析.结果表明,金属Al具有明显的导电特性与良好的塑性.金属Al具有3条声学支波色散曲线与一个声子态密度峰.随着温度的增加,熵、焓均增加,而自由能减少.热容量随着温度的增加而迅速增加,当温度达到500 K后,热容量几乎不变,所得结论与物理规律相符合.     

Particle inertia effect on sediment dispersion in turbulent open-channel flows

Particle inertia effect plays a significant role in sediment dispersion which has not been fully elucidated. In this paper, the profound effect of particle inertia on the sediment dispersion was analyzed. The theoretical expression for the drift velocity based on the two-phase mixture theory in turbulent open channels is firstly introduced. The influence of particle inertia on sediment dispersion was investigated through three different aspects including vertical dispersion, motion, and flux properties based on the drift velocity. Results show that the dispersion of suspended sediment in turbulent open-channel flows is affected by three major processes including turbulence of water sediment mixtures, particle random motion, and collisions among particles, of which the contributions of particle turbulence and collisions to the sediment dispersion are remarkable for particles of high inertia. With respect to the vertical mean velocity and sediment flux, it shows that the predictive results agree well with the measurements when the term of particle inertia is considered. As a result, particle inertia considerably affects the behavior of suspended sediment. In particular, the influence of inertia must be accounted for in circumstances of flows laden with high-inertia particles.     

零温下在布里渊区边界二维绝缘铁磁体的磁振子软化

在二维正方绝缘铁磁系统基础上建立一个磁振子-声子相互作用模型．利用格林函数方法研究磁振子-声子相互作用下的二维绝缘铁磁体的磁振子谱，计算布里渊区边界的主要对称点线上的磁振子色散曲线．发现在布里渊区边界区域磁振子谱的软化和磁振子谱线增宽最明显．比较纵向声子与横向声子对磁振子谱的软化与磁振子谱线增宽的影响，并讨论各项参数的变化对磁振子谱的软化与磁振子谱线增宽的影响．     

Thermal-dynamical properties and pressure dependence of phonon spectrum of ordered Si<Subscript>50</Subscript>Ge<Subscript>50</Subscript> alloy based on <Emphasis Type="Italic">ab initio</Emphasis> methods

The phonon spectrum of ordered zincblende Si₅₀Ge₅₀ alloy is calculated by ab initio method. The energy band structure at zero pressure and the pressure dependence of phonon dispersion curves are shown up to 20 GPa. The calculation finds a pressure-induced softening of the transverse acoustic phonon mode and the mode frequency reaching zero at about 14 GPa, which indicate breaking of the symmetry and formation of a new phase under high pressure. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50771090), the State Key Program for Basic Research of China (Grant No. 2005CB724404) and the Program for Changjiang Scholars and Innovative Team (Grant No. IRT0650)