论振动体的电动力学(1)———量子共振场

提出一种共振场,替代德布罗意的相波谐振中假想的相波,共振场是具有物理实在的电磁场。用共振场替代薛定谔的类比方法,从波动性出发可以直接得出波动性基本方程,也可以从粒子性出发得出与薛定谔方程相等波动性方程。一对谐振子粒子各自辐射出电磁场,辐射出的电磁场辐射在对方的粒子表面上,与对方的粒子进行电磁相互作用,产生量子共振效应。两粒子达到能量平衡态时,其能量为两粒子的共振结合能。共振结合能与距离的平方成反比。共振场具有共振量子,基本方程来源于波动性,相互作用场等物理意义。提出了共振场能量内敛性原理,共振场质心能量平衡原理,共振场能量守恒性,共振场的对称性与非对称性等共振场原理。     

论振动体电动力学(Ⅳ)——共振场规范变换与对称性

提出了共振点点阵概念来解释微观粒子、原子、分子和宏观物体的对称性。共振点点阵是电磁规范变换,累加的共振点之和具有规范变换,呈U1对称性。共振点点阵是角动量守恒运动,是圆周惯性运动。电子角动量产生的原因是共振场方向决定的,电场产生了向心力,磁场产生了切线离心运动。电子在不同能级跃迁是不同共振点阵的几率,共振辐射具有对称性。质心平衡差较大产生了共振辐射的对称性破缺,电子所释放能量产生了非规范变换,非对称性的辐射。原子和分子晶体是共振点点阵所决定的,核子之间共振点点阵将产生共振进动核子作用模型。共振辐射-光子在传播的过程与费米子聚集体(星球)产生弱相互作用,这个作用使光子能量发生衰减,衰减常数为哈勃常数H0。     

粒子在n个一维方势垒中的共振隧穿

通过对粒子在单个、两个及三个一维方势垒中的隧穿公式的推导，归纳出粒子在ｎ个一维方势垒中的隧穿公式，最后讨论了ｎ个一维方势垒的共振能级结构     

两全同粒子在一维光晶格中的量子行走

基于满足周期性边界条件的一维光晶格模型,分别研究遵从玻色-爱因斯坦统计的玻色系统、遵从费米-狄拉克统计的费米系统以及硬核玻色系统下的两粒子关联、关联涨落、平均粒子数分布以及动力学演化等问题,计算量子统计性质和相互作用强度(排斥)对两粒子量子行走(独立行走和绑定行走)的影响.结果表明,在坐标空间中,随着时间的增大,粒子向晶格边缘移动,尤其当相互作用为零时,玻色系统的两粒子关联虽呈现聚束现象,却展示出一种与众不同的对称——输入输出对称,而费米(硬核玻色)系统的两粒子关联呈现类似环类的空间分布.随着排斥相互作用的增大,3系统都会出现两粒子绑定行走行为,在强相互作用下,研究的物理量(粒子关联、关联涨落和平均粒子数分布)在3系统中几乎相同;在动量空间中,玻色系统呈典型的聚束现象,费米系统呈反聚束现象,硬核玻色系统呈聚束现象.计算结果为实验上研究不同系统(玻色、费米和硬核玻色)的物理性质提供了依据,并佐证了实验上排斥相互作用下束缚态产生的实验结果.     

屋顶振源室内低频耦合响应场有限元研究

利用有限元方法计算了低频激发力作用下屋顶振源在室内产生振动耦合响应场的空间分布及其频率响应特征;指出了薄壁矩形封闭空间与刚性壁空间的模态频率存在一定偏差,并且在模态频率较高时偏差比较大,在激发力频率接近房间结构的共振频率或腔内声模态频率时,室内耦合声场将获得较大声压级,特别是当结构共振频率与腔内模态频率发生重叠时,以该频率激发结构会使室内耦合响应场的声压级得到极大加强,因此,在设计建筑物时应当避免共振频率与模态频率的重叠,通过分别计算在非特征(共振或模态)频率(80Hz)与特征(共振和模态重叠)频率(116Hz)激发力作用下的各壁声压级及其结构位移振幅分布,给出了各壁面在相应激发力作用下向室内辐射声能量的相对贡献,指出对室内声能量贡献起主要作用的有时不一定是屋顶,而可能是侧面墙壁。     

粒子入射双δ势垒时空间分数阶薛定谔方程的解

给出粒子入射双δ势垒时空间分数阶薛定谔方程满足的跃变条件并给出了解,求出了在此解下相应的透射系数和反射系数,讨论了粒子发生共振透射的条件,进而讨论了整数阶和分数阶薛定谔方程的关系。最后,文章给出了在动量表象中含有双δ势垒的空间分数阶薛定谔方程的解。     

铁磁性粒子填充碳纳米管的改进型交换共振模型

基于Aharoni交换共振模型,考虑了填充在碳纳米管中的铁、钴、镍等铁磁性粒子与碳纳米管之间的相互作用,提出了改进的交换共振模型。用此模型模拟了铁、钴、镍填充碳纳米管,并计算得其在2～18GHz范围内的交换共振频率分别为15.586GHz,15.643GHz,13.175GHz,与实验结果相吻合。     

采用GMM方法分析聚集粒子的辐射特性

采用广义多粒子M ie理论(GMM)研究了由球形微粒组成的聚集粒子的衰减因子、散射因子、散射相函数等辐射特性参数,考虑单元粒子之间的相互作用,与M ie理论计算的辐射特性参数(不考虑单元粒子之间的相互作用)进行分析比较.结果表明:考虑相互作用与不考虑相互作用所得的聚集粒子辐射特性存在着差异,这种差异随着粒子间的距离、尺度参数的变化而改变,并且具有一定的规律.同时,分析了聚集粒子与等效(等体积或等面积)单粒子之间的辐射特性差异对辐射传输计算的影响,研究发现:考虑相互作用的聚集粒子组成的粒子系与等效球粒子系的温度场之间有明显的差异,相对偏差的最大值约20%,因此,在计算聚集粒子组成的粒子系的温度场时不能忽略粒子间的相互作用.     

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.     

Ξ型介质中相对载波包络相位对脉冲特性的影响

利用数值模拟方法,研究了单光子共振及完全非共振情况下相对载波包络相位(RCEP)φ对在Ξ型三能级原子介质中传播的双色超短脉冲波形及频谱特性的影响。结果表明:在单光子共振情况中,RCEP对双色脉冲的传播形式及频谱特性有显著的控制作用。RCEP的大小可以决定脉冲振幅大小、传播速度快慢、脉冲分裂与否及子脉冲数目多少。当φ=π时,在传播过程中,脉冲不再发生分裂,而且脉冲的形状和强度基本保持不变。在完全非共振条件下,脉冲分裂不再发生,比单光子共振情况的频率范围大得多的超连续谱可以被得到。虽然RCEP对脉冲形式和频谱特性的影响不如单光子共振时那样强烈,但改变值φ仍可以使频谱范围及不同频率的强度分布有明显的改变。当φ=0时,可得到频谱更宽、连续性更好、高频分量强度更大的超连续谱。 更多还原     

细致平衡原理在特定系统中的应用

在由大量两能级原子和大量的自由运动的玻色子（费米子）组成的系统及大量两级级原子与辐射场（光子气）组成的系统中,用细致平衡原理简便地推导出理想气体的三种分布及原子辐射的速率方程,并对该速率方程从统计物理学的观点进行了分析。     

激光与固体靶相互作用诱导的次级离子辐射电磁辐射规律分析（英文）

强激光与固体靶相互作用可以产生从伽马射线、X射线到无线电频率范围内的各类辐射。伽马射线能够穿透诊断装置的金属壁并诱导二次电子，二次电子进一步辐射电磁脉冲(EMP)。该文定量模拟了由伽马与金属相互作用引起的次级电子发射。结果表明二次离子与入射伽马射线、金属含量和金属形状密切相关。麦克斯韦方程组证实了电磁脉冲部分源于二次电荷，最后讨论了其平均能量和空间分布。研究结果有助于加深对EMP产生机制的认识，也为各种物理诊断的有效屏蔽设计提供更多的实验支持。     

风洞壁面上圆柱腔流激振荡和声辐射的研究

本文研究讨论了闭口式风洞壁面上刚硬圆柱腔中气体在风洞中气流作用下产生的振荡和声辐射.实验测量了不同直径和不同深度腔的振荡谐振频率、腔底振荡压力和辐射声声压,实测流体动力振荡频率与Rossiter的矩形腔剪切层自持振荡频率相近,腔的流激驻波共振频率值与理论计算值比较一致.     

物质波动性与粒子性的科学表征及光子与姗子的相互转化

重新审视了笔者提出的弥聚子论中的全宇观波粒二象性关系的正确性,重点探究了作为微观、介观、宏观实物体抽象化存在的弥聚子的波动性与粒子性的表征问题,并得出了新的结论,即波动性的自然强度应以单位频率所蕴含的能量或单位波数所蕴含的动量来表征,而粒子性的自然强度则应以单位能量所对应的频率或单位动量所对应的波数来表征,进而得出了全宇观量子化变量在趋于宏观极限时取极小值的新见解,并给出了"双极归一化"波动性强度和粒子性强度的定义,从而完善了全宇观波粒二象性关系. 继之,依据上述新见解,对笔者提出的全宇观不确定性原理进行了修正. 同时,深化了对于姗子(笔者预言的一种物质形态)特性的了解,指出了光子与姗子相互转化的必然性和基本规则,导出了全宇观量子化变量上下限之间的定量关系,重新诠释了自发发射、受激发射和受激吸收这3个典型的物理过程,预言了第4个物理过程的存在,并给出了包含这4个物理过程的、拓展了的爱因斯坦关系. 在此基础上,推测了姗子激射和实现"超级慢光"的可能性. 最后,指出了量子场的真空起伏可能是弥聚子几率波行为产生的根源. 上述工作使得弥聚子论进一步臻于完善,同时将光与物质相互作用的理论拓展为光子、姗子与物质相互作用的理论.     

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。     

应用CIP粘流模型求解两箱体间窄缝的水动力共振

针对波浪与存在窄缝的两箱体的相互作用问题,本文基于CIP(Constrained Interpolation Profile)方法,建立了二维强非线性不可压缩粘性流数值波浪水槽.在验证了该数值水槽模型的造波性能后,对不同入射频率波浪作用下的窄缝处的波面抬高、浮体所受的波浪力进行了计算和分析,并详细对比分析了共振频率与非共振频率处的流场分布及浮体受力的不同.将所得到的结果同已发表的实验结果、数值结果进行了对比,结果表明:本CIP粘流模型可以较为精确地计算两箱体间窄缝处的水动力共振现象.两箱体受到的水平力大于垂向力,而在共振发生时水平力的急剧增大是由于窄缝中液面的急剧抬升从而造成浮体两侧的液面差较大造成的.     

应用CIP粘流模型求解两箱体间窄缝的水动力共振

针对波浪与存在窄缝的两箱体的相互作用问题,本文基于CIP(Constrained Interpolation Profile)方法,建立了二维强非线性不可压缩粘性流数值波浪水槽.在验证了该数值水槽模型的造波性能后,对不同入射频率波浪作用下的窄缝处的波面抬高、浮体所受的波浪力进行了计算和分析,并详细对比分析了共振频率与非共振频率处的流场分布及浮体受力的不同.将所得到的结果同已发表的实验结果、数值结果进行了对比,结果表明:本CIP粘流模型可以较为精确地计算两箱体间窄缝处的水动力共振现象.两箱体受到的水平力大于垂向力,而在共振发生时水平力的急剧增大是由于窄缝中液面的急剧抬升从而造成浮体两侧的液面差较大造成的.     

应用CIP粘流模型求解两箱体间窄缝的水动力共振

针对波浪与存在窄缝的两箱体的相互作用问题,本文基于CIP(Constrained Interpolation Profile)方法,建立了二维强非线性不可压缩粘性流数值波浪水槽.在验证了该数值水槽模型的造波性能后,对不同入射频率波浪作用下的窄缝处的波面抬高、浮体所受的波浪力进行了计算和分析,并详细对比分析了共振频率与非共振频率处的流场分布及浮体受力的不同.将所得到的结果同已发表的实验结果、数值结果进行了对比,结果表明:本CIP粘流模型可以较为精确地计算两箱体间窄缝处的水动力共振现象.两箱体受到的水平力大于垂向力,而在共振发生时水平力的急剧增大是由于窄缝中液面的急剧抬升从而造成浮体两侧的液面差较大造成的.     

双箱体间窄缝水体共振的形线约束插值法求解

针对波浪与存在窄缝的两箱体的相互作用问题,本文基于约束插值剖面(CIP)方法,建立了二维强非线性不可压缩粘性流数值波浪水槽。在验证了该数值水槽模型的造波性能后,对不同入射频率波浪作用下的窄缝处的波面抬高、浮体所受的波浪力进行了计算和分析,并详细对比分析了共振频率与非共振频率处的流场分布及浮体受力的不同。实验结果表明:本CIP粘流模型可以较为精确地计算两箱体间窄缝处的水动力共振现象。两箱体受到的水平力大于垂向力,而在共振发生时水平力的急剧增大是由于窄缝中液面的急剧抬升从而造成浮体两侧的液面差较大造成的。     

双振子自走型直线超声电机的研究

设计了一种双振子自走型直线超声电机,电机的定子由2个同轴的对称布置的弯曲摇头型振子和中部带细颈的柔性振动块组成.2个振子的弯曲振动会激励出中间振动块的摇头振动,使驱动头上的质点产生椭圆运动轨迹,与导轨摩擦接触产生自走直线运动.测量得到定子上振动块的局部弯曲共振频率为20 792Hz,定子的弯曲共振频率约为40 420Hz.仿真发现,以振动块的局部弯曲共振模态作为工作模态能够得到更大的振幅.实验结果表明,在该模态频率下,电机可以提供较大的驱动速度,发热很少,较长时间工作仍旧稳定可靠,故被选作工作模态.在40 420Hz附近电机能够驱动,但是振子发热严重,不易稳定工作.当两相驱动信号的频率为20.8kHz、相位差为90°、驱动信号电压的峰峰值为138V时,电机的驱动速度达到598mm/s,电机的最大驱动力达到1.94N.