光的物理性质
摘要：如果光子呈现电中性，那么它是如何表现为电磁场的排斥和吸引的性质
的呢？光子的能量是正定的，其动量也有确定的方向，为何能表现排斥和吸引的
性质呢？其动力学的基础是什么？
关键词：普朗克谐振子低能质子麦克斯韦方程
爱因斯坦说:“光子静止质量为零。由于光子以光速行进，不可能找到光子的
静止惯性系，所以静止质量一词严格说来是不适用于光子的。”弱相互作用是存在于除光子外所有基本粒子之间的一种短程作用。光子不参与引力相互作用，而参
与电磁相互作用，存在于一切带电粒子或具有磁矩粒子间的电磁相互作用过程中，说明光子的引力静止质量为0，能量由电磁质量携带，这样便避免了狭义相对论
中光子的奇点问题，光子能量hν=mc2，光子的电磁动量为mc。现代物理学认为
光子不带电荷是错误的，只是其电荷的电量非常小，现代物理学的实验观察不到。笔者认为当光的强度达到一定程度时，在实验中一定能够观察到。
引力质量运动的速度极限是光速，原因在于达到光速时引力质量为无穷大，
不可能再加速。各种观察和试验表明，光子的稳定时间至少在1033年，这也说
明了上面观点的正确性。由于光子的衰变是根据海森堡的测不准原理得到，因此
测不准原理具有一定的局限性。由于光只具有电磁质量，与绝对弛豫时间——引
力质量没有相互作用，因此不能把电磁扰动看成以太介质的扰动，光波没有纵波，也不存在以太的切变模量极其大。物体在空间运动自如，得不出以太的密度极其小。由于光只具有电磁质量，因此光是电磁场的一种，光学是电磁学的一个分支，麦克斯韦的观点是正确的。引力红移的本质在于是引力场强的地方时钟运动慢，
在引力场中观察光子的频率减小，与光子是否具有引力质量无关。在阿贝尔规范
场理论中，电磁场称为规范场，它的量子，即光子，成为规范粒子。带电粒子间
的相互作用是通过交换规范粒子来实现的。麦克斯韦方程描写了在物质场（通过
电流）的作用下电磁场的运动规律，而局域规范不变的狄拉克方程描写了在电磁
场作用下物质场的运动规律。两个方程在局域规范变换下都保持不变。利用阿贝
尔局域规范不变性，可以唯一地确定满足各种运动方程的带电粒子与电磁场的相
互作用形式。它的正确性已得到实验的检验。注意到规范粒子的质量项不满足局
域规范不变性，因此在严格规范不变的局域规范场理论中，规范粒子一定是零引
力质量，只具有电磁质量。根据新南威尔士大学天文学家约翰·韦伯收集到的有关
数据，一个距地球120亿光年的类星体发出的光，在到达地球的过程中从星云中
吸收了错误类型的光子，但是根据现代物理的理论，它是不可能吸收这种类型的
光子的。悉尼麦加里大学的理论物理学家戴维斯认为，造成这种现象的原因可能
有两个方面：电子的电荷发生了变化或者光速不恒定。笔者认为电子在到达地球
的过程中由于辐射了光子，中间电荷发生了变化，因此从星云中吸收了错误类型
的光子，进一步说明了光子具有电磁质量。
由于光子不具有引力质量，因此光子弛豫时间属性，它在绝对space-time中
静止，在相对弛豫时间中以光速运动。e-+e+→γ+γ,偶尔也会转化为三个光子，一
对几乎静止的正负电子，其总能量为2mc2。由于动量守恒的要求，两个光子必
定以相同的能量朝相反的方向辐射出来，因此每个光子的能量为mc2=0.51Mev。
其实它仅为电子的引力能量转化为电磁能量，正负电荷中和电磁质量空间量子形
式消失，它们激发的电场的空间结构相互抵消。根据引导关系，所有的基本粒子
都是至少由两个基本粒子复合而成的，而且它们之间的关系是可逆的，其中没有
流体的物理性质 流体流动与输送过程中，流体的状态与规律都与流体的物理性质有关。因此，首先要了解流体的常见物理和化学性质，包括密度、压力、黏度、挥发性、燃烧爆炸极限、闪点、最小引燃能量、燃烧热等。 一、密度与相对密度 密度是用夹比较相同体积不同物质的质量的一个非常重要的物理量，对化工生产的操作、控制、计算等，特别是对质量与体积的换算，具有十分重要的意义。 流体的密度是指单位体积的流体所具有的质量，用符号ρ表示，在国际单位制中，其单位是ke／m3。 式中m——流体的质量，kg； y——流体的体积，m3。 任何流体的密度都与温度和压力有关，但压力的变化对液体密度的影响很小(压力极高时除外)，故称液体是不可压缩的流体。工程上，常忽略压力对液体的影响，认为液体的密度只是温度的函数。例如，纯水在277K时的密度为1000kg／m3，在293K时的密度为998．2kg ／m3，在373时的密度为958．4kg／ms。因此，在检索和使用密度时，需要知道液体的温度。对大多数液体而言，温度升高，其密度下降。
液体纯净物的密度通常可以从《物理化学手册》或《化学工程手册》等查取。液体?昆合物的密度通常由实验测定，例如比重瓶法、韦氏天平法及波美度比重计法等。其中，前两者用于精确测量，多用于实验室中，后者用于快速测量，在工业上广泛使用。 在工程计算中，当混合前后的体积变化不大时，液体混合物的密度也可由下式计算，即： 式中ρ—液体混合物的密度，kg／ms； ρ1、ρ2、ρi、ρn——构成混合物的各纯组分的密度，ks／m3； w1、w2、wi、wn——混合物中各组分的质量分数。 气体具有明显的可压缩性及热膨胀性，当温度、压力发生变化时，其密度将发生较大的变化。常见气体的密度也可从《物理化学手册》或《化学工程手册》中查取。在工程计算中，如查压力不太高、温度不太低，均可把气体(或气体混合物)视作理想气体，并由理想气体状态方程计算其密度。 由理想气体状态方程式 式中ρ—气体在温度丁、压力ρ的条件下的密度，kg／m3； V——气体的体积，ITl3； 户——气体的压力，kPa； T一—气体的温度，K； m--气体的质量，kg；
Ⅰ.光敏电阻的物理特性 光敏电阻:常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。Ⅱ.组成特性 光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大。 Ⅲ.作用 光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。 根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器、红外光敏电阻器、可见光光敏电阻器。 Ⅳ.参数特性 （1）光电流、亮电阻。光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。（2）暗电流、暗电阻。光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。（3）灵敏度。灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。 （4）光谱响应。光谱响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响应的曲线。 （5）光照特性。光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。从光敏电阻的光照特性曲线可以看出，随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值
钙钛矿量子点的光物理性质表征 引言 半导体量子点展现了一系列引人注目的特性，包括：高光致发光量子效率，溶液加工性和高度可逆的带隙。这些特性使得量子点成为用于光电器件如发光二极管和半导体激光器领域发射体的理想对象，在光电二极管和太阳能电池领域，它也可以很好地作为光吸收体。另外，它们的光发射特性也使他们成为一类比较有潜力的荧光探针，用于生物荧光成像，取代传统的有机小分子探针。 由于量子限域，量子点最关键的吸引力在于其在带隙上极好的可控性。对于大多数半导体，原子的数量非常多，原子轨道的大量重叠产生了连续的密集的分子旋转，构成了导带和价带。然而，如果半导体的尺寸减小至纳米尺度，原子旋转轨道重叠，导带和价带变得不连续，被形成的独立能级取代，更重要的是，导带和价带之间带隙变得更宽，这就是著名的量子限域（图1）。纳米粒子小到其带隙受量子限域的影响被称为量子点，在合成中通过精确地控制量子点的尺寸，量子点的发射和吸收波长可以被很好地改变，这对于光电领域的应用是非常理想的。 图1：量子点由于量子限域其粒径对于带隙和光致发光发射波长的影响 量子点中占据传统主导地位的是硫属化物，如碲化镉和硒化镉。目前，基于杂化钙钛矿量子点半导体吸引了更多的注意力。杂化钙钛矿由于其低成本、在光伏电池中作为高效吸收体已经在科学界获得了广泛的关注。溶剂加工性、带隙可调和高PLQY 是的钙钛矿太阳能电池取得了成功，也让它有潜力成为新一类量子点材料。进一步研
究需要改进钙钛矿量子点的特性，这些材料的主要技术表征是光致发光和吸收。在此应用文章中，完整的光物理特性，包含吸收光谱、光致发光光谱，光致发光寿命和量子钙钛矿量子点的量子产率使用全能型的FS5荧光光谱仪表征得到。 图2：FS5荧光光谱仪带有TCSPC电子部分和脉冲激光器。FS5可以被配置为测试如量子点等材料的吸收光 谱、发射光谱、寿命和量子效率 材料和方法 钙钛矿量子点从PlasmaChemGmbH公司购买。每种量子点溶于环己烷和水制备成溶液，为了避免光谱和PLQY测试时发生再吸收效应，控制样品在其带隙边缘的吸光度小于0.1OD。溶液置于10 mm光程石英池，测试的FS5配置了PMT-900探测器和TCSPC电子部分。对于吸收光谱测试、光致发光发射光谱和光致发光寿命，样品池使用SC-05液体样品组进行放置。量子效率测试使用SC-30积分球组件进行测试。 结果与讨论 两种杂化钙钛矿量子点-PQD-A和PQD-B的光物理特性使用FS5荧光光谱仪进行测试。FS5包含了吸收检测器作为标准配置，可以在一台仪器上实现光致发光和吸收光谱的测试。PQD-A的吸收和发射光谱如图3a。发射中心在450 nm，发射峰非常窄，半峰宽只有14 nm。他可以看见发射发生在量子点的带隙边缘，发射峰与吸收陡峭的下滑相符，指示了带隙边缘。PQD-B的吸收和发射光谱显示了类似的特性，有一个很窄的发射峰，中心在514 nm的量子点带隙边缘。然而，PQD-B和PQD-A的吸收行为是有显著区别的。PQD-A的在带隙边缘快速降至0对于半导体来说是意料之中的。与此相反的，PQD-B的吸收在带隙边缘没有完全到0，沿着带隙边缘吸光度有一个很长的指数衰减。这个平缓的衰减被认为是Urbach拖尾，来自于在带隙边缘由于缺陷和捕获位点产生更高的能量失调。吸收光谱因此可以看出PQD-B比PQD-A有更高的能量失调。对于显示的应用来说，以色度坐标来描述它的发射相比峰位置是更有用的。FS5
常见矿物物理性质及鉴定特征 自然金：物理性质：颜色和条痕均为金黄色，金属光泽、无解理；硬度２ －３,比重15.6-18.3，纯金为19.3，具有延展性。鉴定特征：金黄色、强金属光泽、比重大、富延展性；在空气中不氧化、化学性质稳定，只溶于王水。 自然硫：物理性质：硫黄色，条痕白色至淡黄色，晶面呈金刚光泽，断口 油脂光泽，透明至半透明。鉴定特征：黄色、油脂光泽、硬度小、性脆，有硫臭味，易溶于CS2，易燃、火焰呈蓝紫色。 石墨：物理性质：铁黑至钢灰色，条痕光亮黑色，金属光泽，隐晶集合体 呈土状者光泽暗淡，不透明。性软，有滑腻感，易污染手指。鉴定特征：铁黑色、条痕亮黑色，一组极完全解理，硬度小、染手。与辉钼矿相似，但辉钼矿具更强的金属光泽、比重稍大，在涂釉瓷板上辉钼矿的条痕色黑中带绿，而石墨的条痕不带绿色。 辉铜矿(Cu2S)：物理性质：新鲜面铅灰色，风化表面黑色，常带锖色；条 痕暗灰色；金属光泽，不透明。解理｛110｝不完全，硬度2.5-3，比重5.5-5.8，略具延展性。鉴定特征：铅灰色，硬度小、弱延展性，小刀刻划可留下光亮沟痕。 方铅矿(PbS)：物理性质：铅灰色、条痕黑色，金属光泽。有平行｛100｝ 三组完全解理解理面互相垂直。鉴定特征：铅灰色，黑色条痕，强金属光泽，立方体完全解理，硬度小、比重大。有Pb的被膜反应，溶于HNO ，并 3白色沉淀。 有PbSO 4 闪锌矿(ZnS)：物理性质：颜色变化大，从无色到浅黄、棕褐至黑色，随 成分中铁含量的增加而变深，亦有绿、红黄等色、系由微量元素引起；条痕由白色至褐色，松脂光泽至半金属光泽，透明至半透明，具平行｛110｝的六组完全解理，硬度3.5-4、比重3.9-4.2，不导电。鉴定特征：颜色变化大，可据晶形、多组解理、硬度小鉴别。 辰砂(HgS)：物理性质：鲜红色，表面呈铅灰色之锖色；鲜红色条痕；金 刚光泽，半透明。鉴定特征：鲜红色的颜色和条痕，比重大。 黄铜矿(CuFeS2)：物理性质：黄铜黄色，表面常有蓝、紫褐色的斑状锖 色；绿黑色条痕；金属光泽，不透明，硬度3-4，比重4.1-4.3，性脆。鉴定特征：黄铜矿与黄铁矿相似，可以其较深的黄铜黄色及较低的硬度区别；以其脆性与自然金区别。 斑铜矿(Cu5FeS4)：物理性质：新鲜面呈暗铜红色，风化面常呈暗紫或蓝
光的基本特性： 光强 强度与到光源距离的关系是按照平方反比定律的。平方反比的意识就是如果B点距离光源的距离为A点的两倍远，那么B点接受的光的强度就是A点的4分之一。 方向 根据光源与物体的部位关系，光源位置可分为四种基本类型： 正面光。 业余摄影着所说的“摄影者背对太阳”拍摄便是这种光照类型，正面光可以产生一个没有影子的影象，所得到的结果是一张缺乏影调层次的影象。由于深度和外形是靠光和影的相同排列来表现，因此正面光往往产生平板的二维感觉，通常也称他为平光。 45度侧面光。 这种光产生很好的光影间排列，不存在谁压倒谁的问题，形态中有丰富的影调，突出深度，产生一种立体效果。 90度侧面光。 是戏剧性的照明，突出明暗的强烈对比，影子修长而具有表现力，边面结构十分明显，这种照明有时被称做“质感照明” 逆光。 当光线从被摄对象身后射来，正对着相机时，就会产生逆光，采用逆光，在明亮的背景前会呈现被摄对象暗色的剪影，这种高反差影象即简单又有表现力。 颜色 照明包括自然光照明和人工光照明。 1、自然光照明： 户外的 光源只有一个——太阳，阳光是各种光线的来源。为了模拟太阳光，我们有了GI。（GI的建立请自己查看资料，这里不做介绍） 2、人工光照明： 如何布置摄影室灯光： 放置主光： 这是关键光，把他放在哪里？着主要取决于寻求什么效果，但通常是把灯放在一边与被摄对象成45度角，通常比相机要高 添加辅光 主光投射出深暗的影子，辅光———给影子添加一些光线，因而使影子西部也得以表现，不能让他等于或超过主光，不造成两个互不相容的影子——高光影象，因此辅光的强度必须较小 主光和辅光连用就会出现下图情况：主题突出了。辅光必须比主光要弱，使主光所产生的因子不会被辅光抵消，（我们可以用减低灯光的强度来实现）做到最后一步，还能加一个灯，在拍摄对象后边放置一盏灯，目的就是把对象从背景中分离出来。
编号：SY-AQ-08047 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 流体的物理性质 Physical properties of fluids
流体的物理性质 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管 理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关 系更直接，显得更为突出。 流体流动与输送过程中，流体的状态与规律都与流体的物理性质有关。因此，首先要了解流体的常见物理和化学性质，包括密度、压力、黏度、挥发性、燃烧爆炸极限、闪点、最小引燃能量、燃烧热等。 一、密度与相对密度 密度是用夹比较相同体积不同物质的质量的一个非常重要的物理量，对化工生产的操作、控制、计算等，特别是对质量与体积的换算，具有十分重要的意义。 流体的密度是指单位体积的流体所具有的质量，用符号ρ表示，在国际单位制中，其单位是ke／m3。 式中m——流体的质量，kg； y——流体的体积，m3。 任何流体的密度都与温度和压力有关，但压力的变化对液体密
度的影响很小(压力极高时除外)，故称液体是不可压缩的流体。工程上，常忽略压力对液体的影响，认为液体的密度只是温度的函数。例如，纯水在277K时的密度为1000kg／m3，在293K时的密度为998．2kg／m3，在373时的密度为958．4kg／ms。因此，在检索和使用密度时，需要知道液体的温度。对大多数液体而言，温度升高，其密度下降。 液体纯净物的密度通常可以从《物理化学手册》或《化学工程手册》等查取。液体?昆合物的密度通常由实验测定，例如比重瓶法、韦氏天平法及波美度比重计法等。其中，前两者用于精确测量，多用于实验室中，后者用于快速测量，在工业上广泛使用。 在工程计算中，当混合前后的体积变化不大时，液体混合物的密度也可由下式计算，即： 式中ρ—液体混合物的密度，kg／ms； ρ1、ρ2、ρi、ρn——构成混合物的各纯组分的密度，ks／m3； w1、w2、wi、wn——混合物中各组分的质量分数。 气体具有明显的可压缩性及热膨胀性，当温度、压力发生变化
宝石的物理性质：光学性质 光学性质 概述 宝石矿物的光学性质在宝石鉴定、评价以及设计加工中均具有极其重要的意义。首先，宝石的颜色、光泽以及所具有的一些特殊的光学效应都是光与宝石相关作用的结果，因此，光与宝石间相互作用产生的效应是评价宝石价值高低最重要的依据；第二，对宝石（特别是成品）的鉴定，一般要求无损伤鉴定，所依据的主要是宝石的光学性质，如折射率、双折射率等，因此，光学性质对宝石鉴定至关重要；第三，为了最大限度地体现宝石的美，必须将宝石所能产生的最吸引人的效果显示出来，为此，加工中必须充分了解宝石的光学性质。因此，光学性质对于宝石的重要性体现在评价、鉴定与加工等方面（见图1-5-1）。 图1-5-1 光与宝石的关系示意图 光的本质 光的本质很早就引起人们的注意。但直到近代，人们才认识到光是一种电磁波，它既具有波动性又有粒动性。波动性说明光是按波的形式以30万km/s的速度在真空中传播；电磁波的振动方向垂直于传播方向，即光波是横波，并可用波长、波幅来表示（见图1-5-2）。其 图1-5-2 光的波动特性示意图 中波长表示电磁波的能量大小，波幅表示电磁波的强度。 整个电磁波是一个广阔的领域，它包括了波长极长的无线电波（波长1000-2000m之间），到极短的宇宙射线（波长小于10-4nm）。电磁波从无线电波到红外线、可见光、紫外线、X-射线、r?射线，最后到宇宙射线，依次按波长顺序排列，组成一个完整的电磁波谱。由电磁波谱可知，可见光只是整个电磁波谱中极窄的小段，其波长约为780nm-380nm。这小段电磁波能引起人的视觉反映，即能为人眼所看见，故称可见光。不同波长的可见光可呈现不同颜色。当波长由大到小，相应的颜色由红（780-630nm）、橙（630-590nm）、黄（590-550nm）、绿（550-490nm）、蓝（490-440nm）、紫（440-380nm）。 普朗克和爱因斯坦经研究证明，光不但具有波动性，而且具有粒动性。光能是光源发出的一系列不连续的粒子流，这种粒子叫做光子或光量子。每个光子的能量与光的频率成正比，与光的波长成反比。即波长越小，光的能量就越大。因此，无线电波的能量最小，而宇宙射线的能量最大。 原子核外电子由正常状态（基态）转变到激发状态的过程，就是原子吸收外来能量的过程，这时电子将由离核较近的轨道跳到离核较远的轨道上。由于处在每一个轨道上的电子均具有一定的能量，因此，原子不能吸收任意大小的能量，也不是任意大小的外来能量都能把电子激发，只有当原子吸收的能量加上电子原有的能量，等于电子在某一轨道所具有的能量时，才能使电子激发，跳到那个轨道上去。电子在受激发后经过了某一段极短的时间，就要恢复到正常状态，因而放出多余的能量，即放出具有一定能量的光子，以电磁波的形式辐射出来，这便是原子放射能量的过程。 宝石对光的影响方式 1、自然光和偏振光 根据光振动的特点不同，可将光分成自然光和偏振光。自然光是一切普通光源所发出的光波，如太阳光和电灯光等，它们是光源中大量分子或原子辐射的电磁波的混合波。由于光源中各个分子或原子的运动状态各不相同，发光的状况也不同，可以说是瞬间万变，异常复杂。因此，混合波中的光振动就不可能只沿一个方向，而是在垂直光传播方向的平面内的一切方向都有光振动（如图1-5-3）。 图1-5-3 表示光振动方向的波形图
谐振腔的初始光子来自增益介质中满足频率条件的自发辐射，自发辐射的光 子通过引起受激辐射和多次的反射传播使受激辐射形成链式增殖反应，实现光放 大，产生的激光最后由半反射镜输出。考虑到谐振腔反射镜的反射损耗，增益介 质的增益率必须高于谐振腔的损耗率，才能最终使谐振腔产生稳定的激光。设增 益介质的增益系数为G ，两反射镜的反射率分别为1R 和2R ，腔长为L ，光的初 始强度为0I ，则光束在谐振腔内往返一次后的强度为2012GL I I R R e =，谐振腔的增益要求为20120GL I I R R e I => 或 2121GL R R e >，由此获得产生激光的阈值或谐振腔的最小增益条件为12(12)ln(1)m G L R R =。 受各种因素的影响，由谐振腔输出的激光并非绝对的单色光，其频谱仍具有 一定宽度。导致激光频谱展宽的因素主要有： ①自然展宽 由于粒子处于激发态能级的寿命τ决定其相应辐射过程的持续时 间或相应辐射波列的长度，而有限的波列长度意味着该辐射波不再是绝对的单色 波，而是具有一定的频谱宽度，由此产生的频谱展宽为自然展宽，根据海森堡能 量-时间的不确定关系式 2E t ???≥h ，辐射光子的不确定能量εω?=?h ，时 间的不确定量取t τ?=，则辐射频谱自然展宽的量级约为21ωτ?≥。 ②碰撞（或压力）展宽 若增益介质中粒子数量较多或间距较小，粒子间易发 生相互碰撞，这种碰撞能促进粒子的跃迁，进而缩短其寿命，导致辐射谱线展宽。 对于高压下的气体介质，碰撞展宽尤为显著。 ③多普勒展宽 对于气体介质，粒子因热运动而产生多普勒频移，进而导致相 应辐射谱线展宽。 §7-2材料光学性能的物理本质和影响因素 一、材料的光学性能及其相互关系 在上节中，我们从波动性和粒子性两方面介绍了光或者电磁波的传播和与物 质相互作用的运动规律和性质。虽然涉及的内容比较庞杂，但在线性光学范围内， 无论何种光学性质，如光的传播速度、吸收或衰减、波阻、折射率、反射和透射 系数等，均可以采用相应介质的电磁性质，如介电系数、磁导率和电导率等，来 加以描述，从而使不同介质或物质具有不同的光学性质。通常情况下，材料的这 些电磁性质本身就是频率或波长的函数，因此，由它们表述的光学性质也应是频 率或波长的函数。在某些场合和条件下，材料的光学性质还需采用复变量和张量 的形式。除非特别声明，后续涉及的材料光学性质限定材料的状态是稳态、线性、 非铁磁性、各向同性和均匀的，当然，这些性能也是非线性、铁磁性、各向异性 和非均匀性材料光学性能的基础。
第1章流体及其主要物理性质 一、概念 1、什么是流体？什么是连续介质模型？连续介质模型的适用条件； 2、流体粘性的定义；动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式；理想流体的 定义及数学表达；牛顿内摩擦定律（两个表达式及其物理意义）；粘性产生的机理，粘性、粘性系数同温度的关系；牛顿流体的定义； 3、可压缩性的定义；体积弹性模量的定义、物理意义及公式；气体等温过程、 等熵过程的体积弹性模量；不可压缩流体的定义及体积弹性模量； 4、作用在流体上的两种力。 二、计算 1、牛顿内摩擦定律的应用－间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动。 第2章流体静力学 一、概念 1、流体静压强的特点；理想流体压强的特点（无论运动还是静止）； 2、静止流体平衡微分方程，物理意义及重力场下的简化； 3、不可压缩流体静压强分布（公式、物理意义），帕斯卡原理； 4、绝对压强、计示压强、真空压强的定义及相互之间的关系； 5、各种U型管测压计的优缺点； 6、作用在平面上的静压力（公式、物理意义）。
二、计算 1、U型管测压计的计算； 2、绝对压强、计示压强及真空压强的换算； 3、平壁面上静压力大小的计算。 第3章流体运动概述 一、概念 1、描述流体运动的两种方法（着眼点、数学描述、拉格朗日及欧拉变数）； 2、流场的概念，定常场、非定常场、均匀场、非均匀场的概念及数学描述； 3、一元、二元、三元流动的概念； 4、物质导数的概念及公式：物质导数（质点导数）、局部导数（当地导数）、对 流导数（迁移导数、位变导数）的物理意义、数学描述；流体质点加速度、不可压缩流体、均质不可压缩流体的数学描述； 5、流线、迹线、染色线的定义、特点和区别，流线方程、迹线方程，什么时候 三线重合；流管的概念； 6、线变形的概念：相对伸长率、相对体积膨胀率公式，不可压缩流体的相对体 积膨胀率应为什么？旋转的概念：旋转角速度公式，什么样的流动是无旋的？ 角变形率公式。 7、微分形式连续方程的适用条件、物理意义、公式及各种简化形式。 二、计算 1、物质导数的计算，如流体质点加速度或流体质点某物理量对时间的变化率；
中国石油大学油层物理实验报告 实验日期： 2012.11.26 成绩： 班级：石工10-15班 学号： 10131504 姓名： 于秀玲 教师： 张俨彬 同组者： 秘荣冉 张振涛 宋文辉 地层油高压物性测定 一、实验目的 1.掌握地层油高压物性仪的结构及工作原理； 2.掌握地层油的饱和压力、单次脱气的测定方法； 3.掌握地层油溶解气油比、体积系数、密度等参数的确定方法； 4.掌握落球法测量地层油粘度的原理及方法。 二、实验原理 1.绘制地层油的体积随压力的关系，在泡点压力前后，曲线的斜率不同，拐 点对应的应力即为泡点压力。 2.使PVT 筒内的压力保持在原始压力，保持压力不变将PVT 筒内一定量的地层油放入分离瓶中，记录放出油的地下体积，记录分离瓶中分出的油、气的体积，便可计算地层油的溶解气油比、体积系数等数据。 3.在地层条件下，钢球在光滑的盛有地层油的标准管中自由下落，通过记录钢球的下落时间，由下式计算原油的粘度： t k )(21ρρμ-= 其中 μ- 原油动力粘度，mPa ·s; t- 钢球下落时间，s ； ρ1、ρ2- 钢球和原油的密度，g/cm 3； k- 粘度计常数，与标准管的倾角、钢球的尺寸及密度有关。 三、实验流程 图一 高压物性试验装置流程图
四、实验步骤 1.泡点压力测定 ⑴粗测泡点压力 从地层压力起以恒定的速度退泵，压力以恒定速度降低，当压力下降到速度减慢或不下降甚至回升时，停止退泵。稳定后的压力即为粗测的泡点压力。 ⑵细测泡点压力 A.升压至地层压力，让析出的气体完全溶解到油中。从地层压力开始降压，每降低一定压力（如2.0MPa）记录压力稳定后的泵体积读数。 B.当压力降至泡点压力以下时，油气混合物体积每次增大一定值（如5cm3）,记录稳定后的压力（泡点压力前后至少安排四个测点）。 2.一次脱气 ⑴将PVT筒中的地层原油加压至地层压力，搅拌原油样品使温度、压力均衡，记录泵的读数； ⑵取一个干燥洁净的分离瓶称重，将量气瓶充满饱和盐水； ⑶将分离瓶安装在橡皮塞上，慢慢打开放油阀门，保持地层压力不变排出一定体积的地层油，当量气瓶液面下降200ml左右时，关闭放油阀门，停止排油。记录计量泵的读数； ⑷提升盐水瓶，使盐水瓶液面与量气瓶液面平齐，读取分离出的气体体积，同时记录室温、大气压； ⑸取下分离瓶，称重并记录。 3.地层油粘度测量 ⑴将地层油样转到落球粘度计的标准管中，加热至地层温度； ⑵转动落球粘度计使带有阀门的一端（上部）朝下，按下“吸球”开关，使钢球吸到上部的磁铁上； ⑶转动落球粘度计使其上部朝上，固定在某一角度。按下“落球”开关，钢球开始下落，同时计时开始。当钢球落到底部时自动停止计时，记录钢球下落时间。重复3次以上，直到测得的时间基本相同。 五、数据处理与计算 1.泡点压力的确定： 根据测定的一系列压力P和相应的累积体积差ΔV，绘制P-ΔV关系图，由曲线拐点求出泡点压力值。 表一压力与体积关系测定原始记录 地层温度：40.0℃地层压力：12MPa 粗测泡点压力P b=2.6 MPa 由P和ΔV的数据得出P-ΔV关系图，如图2所示：
光的物理性质 摘要：如果光子呈现电中性，那么它是如何表现为电磁场的排斥和吸引的性质 的呢？光子的能量是正定的，其动量也有确定的方向，为何能表现排斥和吸引的 性质呢？其动力学的基础是什么？ 关键词：普朗克谐振子低能质子麦克斯韦方程 爱因斯坦说:“光子静止质量为零。由于光子以光速行进，不可能找到光子的 静止惯性系，所以静止质量一词严格说来是不适用于光子的。”弱相互作用是存在于除光子外所有基本粒子之间的一种短程作用。光子不参与引力相互作用，而参 与电磁相互作用，存在于一切带电粒子或具有磁矩粒子间的电磁相互作用过程中，说明光子的引力静止质量为0，能量由电磁质量携带，这样便避免了狭义相对论 中光子的奇点问题，光子能量hν=mc2，光子的电磁动量为mc。现代物理学认为 光子不带电荷是错误的，只是其电荷的电量非常小，现代物理学的实验观察不到。笔者认为当光的强度达到一定程度时，在实验中一定能够观察到。 引力质量运动的速度极限是光速，原因在于达到光速时引力质量为无穷大， 不可能再加速。各种观察和试验表明，光子的稳定时间至少在1033年，这也说 明了上面观点的正确性。由于光子的衰变是根据海森堡的测不准原理得到，因此 测不准原理具有一定的局限性。由于光只具有电磁质量，与绝对弛豫时间——引 力质量没有相互作用，因此不能把电磁扰动看成以太介质的扰动，光波没有纵波，也不存在以太的切变模量极其大。物体在空间运动自如，得不出以太的密度极其小。由于光只具有电磁质量，因此光是电磁场的一种，光学是电磁学的一个分支，麦克斯韦的观点是正确的。引力红移的本质在于是引力场强的地方时钟运动慢， 在引力场中观察光子的频率减小，与光子是否具有引力质量无关。在阿贝尔规范 场理论中，电磁场称为规范场，它的量子，即光子，成为规范粒子。带电粒子间 的相互作用是通过交换规范粒子来实现的。麦克斯韦方程描写了在物质场（通过 电流）的作用下电磁场的运动规律，而局域规范不变的狄拉克方程描写了在电磁 场作用下物质场的运动规律。两个方程在局域规范变换下都保持不变。利用阿贝 尔局域规范不变性，可以唯一地确定满足各种运动方程的带电粒子与电磁场的相 互作用形式。它的正确性已得到实验的检验。注意到规范粒子的质量项不满足局 域规范不变性，因此在严格规范不变的局域规范场理论中，规范粒子一定是零引 力质量，只具有电磁质量。根据新南威尔士大学天文学家约翰·韦伯收集到的有关 数据，一个距地球120亿光年的类星体发出的光，在到达地球的过程中从星云中 吸收了错误类型的光子，但是根据现代物理的理论，它是不可能吸收这种类型的 光子的。悉尼麦加里大学的理论物理学家戴维斯认为，造成这种现象的原因可能 有两个方面：电子的电荷发生了变化或者光速不恒定。笔者认为电子在到达地球 的过程中由于辐射了光子，中间电荷发生了变化，因此从星云中吸收了错误类型 的光子，进一步说明了光子具有电磁质量。 由于光子不具有引力质量，因此光子弛豫时间属性，它在绝对space-time中 静止，在相对弛豫时间中以光速运动。e-+e+→γ+γ,偶尔也会转化为三个光子，一 对几乎静止的正负电子，其总能量为2mc2。由于动量守恒的要求，两个光子必 定以相同的能量朝相反的方向辐射出来，因此每个光子的能量为mc2=0.51Mev。 其实它仅为电子的引力能量转化为电磁能量，正负电荷中和电磁质量空间量子形 式消失，它们激发的电场的空间结构相互抵消。根据引导关系，所有的基本粒子 都是至少由两个基本粒子复合而成的，而且它们之间的关系是可逆的，其中没有
第一章流体及其主要物理性质主要内容： ?预备知识：单位制及其换算关系 ?流体的概念 ?流体的主要物理性质 ?作用在流体上的力 预备知识 1、单位制 CGS=Centimeter-Gram-Second(units) 厘米-克-秒(单位制) MKFS=Meter-Kilogram-Force-Second(units) 米-千克力-秒(单位制) MKS =Meter-Kilogram-Second(units) 米-千克-秒(单位制) 2、换算关系 力：1公斤力＝9.8牛顿＝9.8×105达因 1克力＝980达因 1公斤力＝1000克力 质量：1公斤力·秒2/米＝9.8×103克 1千克＝0.102公斤力·秒2/米
第一节流体的概念 一、流体的概念 自然界的物质有三态：固体、液体、气体 从外观上看，液体和气体很不相同，但是从某些性能方面来看，却很相似。流体与固体相比，分子排列松散，分子引力较小，运动较强烈，无一定形状，易流动，只能抗压，不能抗拉和切。 流体：是一种受任何微小剪切力都能连续变形的物质。它是气体和液体的通称。 二、流体的特点 温度对粘性的影响：产生粘性的主要因素不同 （1）气体：T升高，μ变大分子间动量交换为主 （2）液体：T升高，μ变小内聚力为主 三、连续介质假设——连续性说明（稠密性假设） 1、假设的内容：1753年欧拉（数学家） 从微观上讲，流体由分子组成，分子间有间隙，是不连续的，但流体力学是研究流体的宏观机械运动，通常不考虑流体分子的存在，而是把真实流体看成由无数连续分布的流体微团（或流体质点）所组成的连续介质，流体质点紧密接触，彼此间无任何间隙。这就是连续介质假设。 流体微团（或流体质点）：基本单位 宏观上足够小（无穷小），以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点；
目录 专用术语注释表……………………………………………………………………………………………………．１第一章绪论…………………………………………………………………………………………………………２１．１研究背景…………………………………………………………………………………………………．．２１．２磷光铱配合物的研究进展………………………………………………………………………………．．２１．２．１铱配合物的分类及合成方法………………………………………………………………………３ １．２．２铱配合物的光物理性质调节手段…………………………………………………………………４ １．３磷光金属配合物在化学传感中的应用研究……………………………………………………………一９１．４磷光金属配合物在细胞成像中的应用研究……………………………………………………………１２１．５含重金属配合物的共轭聚合物在电存储器件中的应用………………………………………………１３１．６本论文的设计理念及研究内容…………………………………………………………………………１５第二章利用抗衡离子调控铱配合物光物理性质的新策略……………………………………………………．１６２．１引言…………………………………………………………………………………………………………１６２．２实验部分…………………………………………………………………………………………………１７２．２．１实验药品及试剂…………………………………………………………………………………．１７ ２．２．２配体的合成及表征………………………………………………………………………………．１８ ２．２．３配合物的合成及表征……………………………………………………………………………．１８ ２．２．４实验仪器…………………………………………………………………………………………．２０ ２．２．５配合物得晶体结构测定…………………………………………………………………………．２０ ２．２．６理论计算…………………………………………………………………………………………．２０２．３结果与讨论………………………………………………………………………………………………２１２．３．１合成和表征………………………………………………………………………………………．２１ ２．３．２配合物的晶体结构………………………………………………………………………………．２２ ２１３．３配合物的光谱性质………………………………………………………………………………．２３ ２．３．４光谱调节机理探讨………………………………………………………………………………．２５ ２．３．５光物理性质受氢键强度调控机理的提出………………………………………………………．２６２．４本章小结…………………………………………………………………………………………………２７第三章具有不同抗衡离子的铱配合物对外界刺激的响应性研究……………………………………………．２８３．１引言…………………………………………………………………………………………………………………………………………２８３．２实验部分…………………………………………………………………………………………………２９３．２．１实验药品及试剂…………………………………………………………………………………．２９ ３．２．２配合物的合成及表征……………………………………………………………………………．２９ ３．２．３实验仪器…………………………………………………………………………………………．３０ ３．２．４红外光谱测试……………………………………………………………………………………．３０ ３．２．５理论计算…………………………………………………………………………………………．３０ ３１２．６ｘＲＤ粉末衍射实验………………………………………………………………………………３０３．３结果与讨论………………………………………………………………………………………………．３ｌ 。 ３．３．１研磨变色效应（压力和气体传感）……………………………………………………………．３ｌ ３．３．２电致磷光变色效应………………………………………………………………………………．３４ ３．３．３多重刺激性响应性机理…………………………………………………………………………．３６３．４本章小结…………………………………………………………………………………………………．３７第四章氟离子对铱配合物光物理性质的调控机理研究………………………………………………………．３８４．】引言…………………………………………………………………………………………………………………………………………３８４．２实验部分…………………………………………………………………………………………………３９４．２．１实验药品及试剂…………………………………………………………………………………．３９ ＶＴｌ
灯光的物理特性 研究灯光的物理特性，包括灯光的光谱、色温、亮度、强度、衰减等各个方面，是进行灯光工程建设的技术基础，也直接关系到灯光对环境的不同影响。实践表明，不同的灯光在空气中具有不同的穿透性。这实际上是因为不同的灯光具有不同的光谱波长，而短波长的光线有空气中的衰减比长波长的光线要大很多。此外，不同波长的光线对不同的昆虫还具有不同的影响。可见，进行灯光的物理特性研究，具有重要的现实意义。 1、灯光的人体工学 灯光的人体工学研究主要包括灯光对人的生理和心理的影响。这项研究是灯光工程实现“以人为本”的医学和技术基础。众所周知，不同的人对于不同强度、不同颜色的灯光会产生不同的生量和心理反应。灯光的人体工学研究，能够根据不同的场合和不同的需要安排合理的的灯具。采用主观评测和生理指标（心率、血压、激素水平等）检测相结合的方法，为灯光与人的生理和心理的研究打下坚实的基础。 2、灯光的美学 美好的氛围由光而来，无论是皓夜当空的夜晚，还是紧张、繁忙的白天，各种造型的花灯在大自然环境映照下，展示出一幅繁荣昌盛的景象。灯光由许多抽象的射线组成，因而灯光具有天然的表现抽象派作品的天赋。目前，随着LED照度技术的迅猛发展，灯光的表现能力也得到了极大的丰富。灯光不仅能够表现抽象线条所组成的图案，而且还能够表现各种丰富多彩的人物和自然景观。研究灯光的美学表现手法，探索各种不同的光源对于不同环境和景物的照明艺术效果，对于科学合理地使用灯光，完美地把灯光和艺术结合起来，具有重要价值。 3、灯光的社区功能 灯光是自然环境的一种特殊物质，它以光感和色感作用于城市的物质环境。科学合理的景观照明规划设计可对城市夜环境起到重塑、装饰和美化的作用。由于灯光似乎并不像其他物质占有固定的空间，人们对其物质属性及其正面作用和负面影响的认识自然需要一个过程。城市发展社区化和社区功能细化是城市发展的趋势。不同的社区功能要求不同的灯光配置。商业街区要求灯光热烈、活泼、富丽堂皇，而住宅区则要求宁静、安详。研究不同社区功能灯光设置原则和方法，对于繁荣城市经济，提升城市文明程度、丰富居民的生活具有十分得要的作用。 4、灯光的节能 在灯光工程的建设中，灯光效果与经济永远是一对矛盾。为了减少灯光工程的运行成本，节约能源，采用高效光源和节能灯具以及节能运行方式是节省经费的重要方式。 同时，在采用节能措施时，必须考虑各方面的因素。比如光衰等。研究开发新型的高效光源和节能灯具是灯光环境工程的重点课题。 灯光工程节能是一项推动照明技术全面发展和进步的系统工程，其意义重大而深远。在新的世纪里要以节约能源、保护环境、促进健康为宗旨，积极推广绿色照明，大力功强照明节约用电，切实提高照明能效，建立优质高效、经济舒适、安全可靠、生态环保的城市灯光环境，促进照明健康发展，努力改善城市城市人居环境。只有这样，城市景观照明才能达到高效、节能、环保、健康的目标，才能尽快实现节能型的城市灯光工程体系，以适应和服务于我国的社会进步和现代化进程。 5、光污染控制 随着城市建设的不断发展，城市灯光照明所带来的光污染问题也日益受到人们的重视。所谓光污染，就是不合理的光照明对人和环境所产生的不良影响。对光污染产生的条件、表现形式、控制方法进行系统研究，是合理建设灯光工程的强有力的技术保障，