江西师范大学物理与通信电子学院

2020年11月Vol . 38 No . 22 中学物理•实验研究•“篌子提米”卖验创鉀改迸宋楠柯周新雅沈林东(江西师范大学物理与通信电子学院江西南昌330022)摘要：将“筷子提米”创新改进为“绳子提米”或“绳子提球”，既增加了实验的趣味性和神秘色彩，又给学生带来 了认知上的强烈冲突和视觉上的超级震撼效果；既能用于课堂演示，较“筷子提米”更易操作、难度降低、大大提高实验 的成功率，又可以用作分组和自主探究实验，有效培养学生科学思维和科学探究能力.关键词：筷子提米；创新；改进文章编号：1008 - 4134(2020)22 - 0022中图分类号:G 633.7文献标识码：B在中学物理教材中，先后有苏科版、浙教版等多 个版本教材将“静摩擦力”的演示实验选为“筷子提 米”，究其原因不外乎是追求其现象的神奇震撼，能给 学生带来视觉上的强烈刺激.然而“理想很丰满”，现 实的情况却是，很多一线教师在具体演示这一实验 时，常常不是以失败而告终就是靠加水才勉强成功. 伴随着教学效果的不佳，教师自信心严重受挫.于是 大量针对“筷子提米”实验的诸多改进和创新应运而 生.笔者结合自身实践和对相关文献的研究，发现仍 有许多地方可以拓展创新.因此,笔者进行了如下“绳 子提米”和“绳子提球”的实践.1实验创新改进课程最核心的要素就是课程的实施者——教师，一切现成的教学资源都需要教师合理地取舍和重组. 教材实验作为教学资源中最重要的部分，也是可以被 教师创造性地应用和重组的[1].为了更好地吸引学 生，可以考虑在具体内容等方面加大创新力度.所谓 “新”，其实包括新颖、独特、有价值.具体来说，就是在 学习这一内容时要带领同学们发现新问题、提出新观 点、提供新材料、发现新方法[2].1.1实验创新1. 1-1改进一:“筷子提米”改为“绳子提米”从“基于教材‘筷子提米’实验的科学探究与教学 实践” [3]中可知，很多小学生已经亲自做过“筷子提 米”实验或者在网上看到过，一旦到了初、高中阶段， 再次遇见该实验已经没了先前的倍感神奇和震撼之感.而“绳子提米”却在生活中和课堂中很少涉及.笔 者查阅“中国知网”可知，目前鲜有文献提及，实属“空 白”.其实“绳子提米”和“筷子提米”同源同理，都是 由于静摩擦力作用的缘故，有理有据，可以为学生提 供有利于其认知发展的感性材料，有效帮助他们加深 对知识的理解[4].因此，笔者进行了以下改进尝试：实验器材：一根绳子、一只透明塑料瓶和适量的米.实验操作：在瓶中放入绳子，然后往瓶中加米，边 加米边夯实，再慢慢提起绳子，米和瓶子就会被提 起来.实验现象：如图1所示，笔者 选用上下等大的塑料瓶进行实验，实验轻易自如地取得成功.实验原理:“绳子提米”和“筷子提米”实验原理相同.如图2所 示，将米和瓶子看作一个整体，当 绳子向上提时，米和瓶子这一整体 受到重力C ,由于米和瓶子有向下 的运动趋势并且绳子与米和瓶子 (整体）之间有挤压，所以米和瓶子 (整体）会受到绳子对它向上的摩 擦力/.图1绳子提米绳子< 杯子• 米-/个当绳子成功提米，此时C =/，实验则需保证绳子对米和杯子（整体）的最大静摩擦 力•否则，实验失败-基金项目：江西省学位与研究生教育教学改革研究项目"‘互联网+ ’视角下研究生论文读写能力培养模式探究”（项目编号: J X Y J G -2016 - 045);教育部产学合作协同育人项目“江西师范大学科技素养教育师资培养创新实践”（项目编号:20丨80丨196003).作者简介：宋楠柯（丨996-),女，河南漯河人，硕士研究生，研究方向：中学物理教学和现代教育技术应用研究；周新雅（1962 -),男，江西南昌人，本科,副教授，頌士生导师，研究方向：中学物理教学和现代教育技术应用研究；沈林东（1994 -),男，广东揭阳人，硕士研究生，研究方向：中学物理教学和现代教育技术应用研究.•22•中学物理V〇1.38 No.222020年11月通过实践发现，选取同一种类的绳子（如麻绳），绳子的股数越多（即绳子越粗），实验更易成功操作. 当绳子越细时，实验操作中则需要反复夯实,不断按 压，才能取得成功.若选取很细的绳子时，例如缝衣服 的线，实验无论怎么夯实、按压，均未取得成功.另外，该实验还可以选取生活中常见的粗细适中的绳子或布条（如图3所7T C)进行实验，实验图3不同种类的绳子 均轻易取得成功（如图4所示）.受到的最大静摩擦力/m a x大于自身的重力c,绳子就 可以将弹性球提起来了.图7瓶子倒置 图8瓶子正放图4不同绳子提米无论是“筷子提米”实验还是“绳子提米”实验,实验过程学生一目了然,实验结果也在学生猜想的范 围之中.如何将实验设计得更有趣、更吸引学生呢? 笔者进行了以下改进.1. 1.2实验创新改进二:“筷子提米”改为“绳子提球”实验器材:不透明的缩口瓶、一根绳子和一个弹 性球（弹性球直径略小于瓶口直径）.实验操作:实验前，将弹性球放入瓶中（如图5所 示）；实验时，把绳子放入瓶中，倒置瓶子，一手拿着瓶 子一手拉绳，使绳子一直保持拉紧状态，将瓶子放正 后松开拿瓶的手,绳子就可以将瓶子提起来了，如图6 所示.由于小球在实验前已放人不透明瓶中，该实验 可以作为课堂小魔术进行演示.图5 图6绳子提球实验原理：“绳子提球”和“筷子提米”实验有异 曲同工之妙，都是运用“摩擦力如图7所示，当瓶子 倒置时，弹性球落至瓶口处，此时拉紧绳子，绳子和弹 性球以及瓶子之间有压力，它们之间存在摩擦力；如 图8所示，当拉紧绳子旋转使瓶子正放时，若弹性球通过实践发现，实验选取的弹性球的直径应略小 于瓶口直径，弹性球直径太小，瓶子倒置时一方面小 球会掉出来，另一方面绳子与弹性球之间正压力较小,实验容易失败.另外，实验应选择粗细合适的粗糙 绳子（如麻绳），以增大绳子与瓶子和弹性球之间的摩 擦力，保证实验顺利进行.1.2 实验改进创新的优点其一，有助于培养学生的科学思维.基于教材上 的“筷子提米”改进为“绳子提米”和“绳子提球”，有 利于引导学生进行思考：既然“筷子提米”可以将“筷 子”换用“绳子”，“米”可以换用“小球”，那么是否还 可以换用其他材料实验呢？这可以促进学生进行课 后交流和课外动手实践,培养学生的发散思维和科学 探究能力-其二，有助于用作课堂分组和自主探究实验.“筷 子提米”由于米量因杯子大小而定，实验过程中容易 洒落,作为课堂分组实验很难控制.而“绳子提球”实 验所需器材明显简少，有助于用作课堂分组和自主探 究实验.其三，操作更简单.将“筷子提米”改进为“绳子提 球”，避免了“筷子提米”实验的反复夯实、按压，更易 操作、难度降低，大大提高实验的成功率.其四，震撼性更强.“绳子提球”实验可作为课堂 魔术表演，既增加了实验的趣味性和神秘色彩，又给 学生带来了认知上的强烈冲突和视觉上的超级震撼 效果，激发学生的好奇心，有助于培养学生学习物理 的兴趣.其五，更节俭.米作为一种食材，实验后的米很难 再食用，容易造成浪费.将“筷子提米”改进为“绳子提 球”，避免了浪费，有助于养成学生珍惜粮食的好习惯，使“粒粒皆辛苦”的传统美德渗透到教学中.2建议基于自身实践以及对相关文献的分析，若想在教 学中成功地演示上述的实验改进和创新，建议注意以 下几点：•23•2020年11月Vol.38 No.22 中学物理t喇“形象”类比教具臾破“抽象”猜想难题一以水流受阻（水阻）类比电流受阻（电阻）为例周剑1叶成林2(1.仪征市陈集中学江苏扬州211408;2.仪征市南京师范大学第二附属初级中学江苏扬州211900)摘要：本文以水流类比电流，建构水流受阻的模型，将电流变抽象为形象，教师在事实基础上引导学生进行科学 推理，得出水阻的影响因素，以水阻类比电阻，帮助学生建构电阻概念；以水阻大小的影响因素，来猜想影响电阻大小的 因素，从而猜想的难题便迎刃而解.关键词：水阻；电阻；类比猜想文章编号=1008 -4134(2020)22 -0024 中图分类号：G633.7 文献标识码：B1问题的提出苏科版九年级物理教材中第十四章“欧姆定律”是电学重点章节，“电阻”这一课时位于“欧姆定律”的第一小节.在传统教学过程中，许多教师认为学生 难以理解电阻的概念，合理猜想影响电阻大小的因素 对于学生而言更加不易，担心课堂教学中学生可能生成新问题阻碍课堂教学进程，故而常常对电阻一节内 容采用直接灌输式教学，学生在课堂中无法提起兴 趣，被动地接受电阻概念以及电阻大小的影响因素，造成学生学习主体地位缺失，思维品质未能得到循序 渐进的发展，最终导致学生的学习效果不佳.简要概 括原因有两点:首先，电阻的概念比较抽象，它是导体基金项目：江苏省中小学教学研究第十三期重点资助课题“初中物理科学探究中培养学生批判性思维的策略研究”（项目编 号:20I9JK13 -Z A16).作者简介：周剑（1981 -),男，江苏仪征人，本科，中学高级教师，研究方向：中学物理教学与实验研究；叶成林（1969 -),男，江苏仪征人，本科，中学高级教师，研究方向：中学物理教学.实验器材：对于“绳子提米”实验，除了绳子的影 响外，实验尽量选取轻质的塑料瓶，以减轻瓶子自身 的重力;选取粗糙的米（如籼米），以增大接触面的粗 糙程度.对于“绳子提球”实验，实验应选取粗细适中 的粗糙绳子，弹性球的直径应略小于瓶口直径，以保 证实验的成功率.操作技巧:“绳子提米”实验最好一边加米一边夯 实，增大绳子与米之间的正压力，以增大它们之间的 最大静摩擦力.“绳子提球”实验的关键是瓶子倒置后 拉紧绳子，在旋转瓶子正放前，应保持绳子一直处于 拉紧状态，以保证绳子与瓶子和弹性球之间一直存在 摩擦力•实验操作素养:任何实验的成功都不是一蹴而就 的，需要教师不断练习，反复实践，练足手上功夫，才 能保证课堂演示的万无一失.3结束语将“筷子提米”创新改进为“绳子提米”或“绳子 • 24 •提球”，依据的是同一实验原理选择不同的实验器材,同样达到了极具震撼的效果.由此可见，只要教师在教学中勤于思考、敢于实践、勇于创新，就能有所发现有所创新，从而更好地培养学生的科学思维和探究能力，达到更好的教学效果.参考文献：[1] 周新雅，周行,蔡孝文.基于教材“筷子提米”实验的科 学探究与教学实践[■!].中学物理教学参考,2018,47(19):66-67 +70.[2] 徐秋实，周新雅.利用颗粒物体之间静摩擦力规律改 进筷子提米实验[J].物理教师,20丨8,39(09) :51 -53.[3] 盛建国，杨勇诚.活用教材:初中物理教学中的项目学 习实践探索[•!]•中学物理教学参考,2015,44(11) :2 -5.[4] 谢宝英.“筷子提米”小实验的改进[J].物理教师，2006(06) ：5,[5] 孙菊如，周新雅.学校教育科研[M].北京:北京大学 出版社,2007.(收稿日期：2020 -08 -19)。

利用NALM结构的被动锁模掺铒光纤激光器的研究况庆强;桑明煌;聂义友;张祖兴;付贵阳【摘要】为了研究光纤中的非线性效应对锁模脉冲的影响,采用非线性放大环镜来实现被动锁模,在分析非线性放大环镜传输特性理论的基础上,对被动锁模掺铒光纤激光器进行了相关的实验研究.实验中观察到了重复频率为280.2MHz、中心波长是1556.235nm、线宽是0.4nm的稳定的锁模脉冲现象.研究结果对更深入地了解被动锁模产生现象、进一步开展后续研究具有极其重要的意义.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2008(032)006【总页数】4页(P631-634)【关键词】激光技术;被动锁模;非线性放大环镜;锁模脉冲【作者】况庆强;桑明煌;聂义友;张祖兴;付贵阳【作者单位】江西师范大学,物理与通信电子学院,南昌,330022;江西师范大学,物理与通信电子学院,南昌,330022;江西师范大学,物理与通信电子学院,南昌,330022;江西师范大学,物理与通信电子学院,南昌,330022;江西师范大学,物理与通信电子学院,南昌,330022【正文语种】中文【中图分类】TN242引言在光纤通信系统中，超短光脉冲光源性能的优劣直接影响着系统传输质量的好坏与容量的大小。

掺铒光纤激光器具有工作阈值低、输出脉宽窄、峰值功率高、脉冲质量好、与传输光纤可高效耦合实现全光通信等优点，在众多有潜力的光源中倍受研究人员的重视，迄今为止已经有了许多的研究方案。

主动的谐波锁模技术是光纤激光器里产生高重复频率短脉冲的一个非常有效的方法[1-4]，主动锁模光纤激光器因具有输出脉冲啁啾小、可调谐范围大、重复频率高等优点，被认为是一种极其重要的超短脉冲光源[5-6]。

这种短脉冲产生机制对未来的超高速光通信有很重要的意义。

主动锁模光纤激光器输出谐波脉冲的重复频率等于调制器的调制频率，因而在实际上会受到调制器的最大调制频率的影响，不能达到一个很大的脉冲重复频率。

第 21 卷 第 12 期2023 年 12 月太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information TechnologyVol.21，No.12Dec.，2023基于二氧化钒超材料的双窄带太赫兹吸收器曹俊豪，饶志明*，李超(江西师范大学物理与通信电子学院，江西南昌330224)摘要：提出一种基于二氧化钒(VO2)超材料的吸收器，由3层结构组成，从上往下分别为2个VO2圆、中间介质层和金属底板。

仿真数据表明，该吸收器有2个很强的吸收峰，分别为4.96 THz 和5.64 THz，相对应的吸收率为99.1%和98.5%。

利用阻抗匹配理论和电场分布进行分析，阐明了吸收的物理机制，并进一步分析了结构参数对吸收率的影响。

所提出的吸收器具有可调谐的特点，能够灵活调控吸收率，为太赫兹波的调控、滤波等功能的实现提供了良好的方案。

该吸收器在图像处理、生物探测和无线通信领域都有潜在的应用。

关键词：太赫兹；超材料；二氧化钒；吸收器中图分类号：TB34 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2023148 Dual-narrowband THz absorber based on vanadium dioxide metamaterialCAO Junhao，RAO Zhiming*，LI Chao(College of Physics and Communication Electronics，Jiangxi Normal University，Nanchang Jiangxi 330224，China)AbstractAbstract：：A metamaterial absorber based on vanadium dioxide(VO2) is presented. This structure consists of three layers including two vanadium dioxide circles, intermediate dielectric layer, and metalsubstrate from top to bottom. The simulated data shows that the absorber has two strong absorption peaks,at 4.96 THz and 5.64 THz respectively, and the corresponding absorption rates reach 99.1% and 98.5%.The physical mechanism of absorption is clarified by using the impedance matching theory and theelectric field distribution. The effect of the structural parameters on the absorption rate is also analyzed.In addition, the proposed absorber can regulate the absorption rate flexibly, which provides a goodscheme for the realization of terahertz wave regulation, filtering and other functions. Therefore, thisabsorber has potential applications in image processing, biological detection, and wireless communication.KeywordsKeywords：：THz；metamaterial；vanadium dioxide；absorber太赫兹波是指频率为0.1~10 THz的电磁波，相应波长为30 μm~3 mm，它的电磁波谱左侧和右侧分别为电子学和光子学，因此也被称为太赫兹间隙[1]。

平面电磁波在弱导电介质表面上的反射和透射况庆强;饶志明;桑明煌;罗开基【摘要】Reflection and transmission of a plane electromagnetic wave with an arbitrary incident angle on surface of poor dielectric are analyzed in detail. The relations of amplitude and phase-shifts between the reflected wave and the incident wave, as well as the transmitted waves, the expression of the reflective factors, are given respectively. Then the polarized properties of the reflected waves and the transmitted waves, the changing laws of the reflective factor and the phase-shifts are discussed.%研究了平面电磁波以任意入射角入射到弱电介质界面上发生的反射和透射现象,得到了产生反射和透射现象情况下的相移和光波振幅强度以及反射系数的关系,并进一步研究了反射波、透射波的极化特性和反射系数、相移的变化规律.【期刊名称】《江西师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(035)005【总页数】6页(P482-487)【关键词】电磁波;反射;透射;振幅;相移【作者】况庆强;饶志明;桑明煌;罗开基【作者单位】江西师范大学物理与通信电子学院,江西南昌330022;江西中医学院计算机学院,江西南昌330004;江西师范大学物理与通信电子学院,江西南昌330022;江西师范大学物理与通信电子学院,江西南昌330022【正文语种】中文【中图分类】O626.40 引言平面电磁波在实际光学工程应用等方面有着极为重要的应用, 一直为科研工作者所重视[1-2], 而它在弱导电介质表面上的反射现象和透射现象问题,始终是研究的关键问题之一, 但在大多数情况下,讨论的仅仅是某些特定条件如正入射的情况[3-7]. 本文将更具代表性地讨论平面电磁波以任意入射角θ入射到弱导电介质界面上发生光波的传输现象, 研究光波的反射现象、透射现象及其传输光波的振幅强度、相移关系以及反射率等, 并在此研究基础上进行更详细的研究和探讨.1 弱导电介质内部的电磁波弱导电介质内部ρ=0,J=σE′′, Maxwell方程组为其中ρ、J、σ分别为弱导电介质中的自由电荷体密度、传导电流密度、电导率, E″、H″、D″、B″分别为弱导电介质内的电场强度、磁场强度、电位移矢量和磁感应强度. 对频率为ω的单色电磁波, (1)式可化为其中μ、ε分别为弱导电介质的磁导率和电容率. 引入复电容率ε′=ε+iσ/ ω, 进而引入复波数κ′=′及复波矢κ′=β+iα. 其中α、β由波矢量的边值关系确定, 对于若导电介质, 规定其方向为沿分界面的内法线方向, 则(2)式中的第二式可化为从(2)、(3)式可得弱导电介质内的电场满足波动方程引入复波矢k′′=β+iα, 则从(4)式可得弱电介质内传播的电磁波形式上有非均匀平面波解α、β由波矢量的边值关系确定[6]. 从(6)式可见, 弱导电介质内的电磁波是衰减的. 将(6)式代入(2)中的第一式, 可得可见, 如求得E0′′, 则可由(6)、(7)式进一步求出电场和磁场.2 振幅关系研究从真空中入射的平面电磁波到弱导电介质分界面的情况, 入射角为θ, 折射角为θ″, 入射波、反射波、透射波电场矢量的振幅强度分别记作这些电场矢量振幅间的关系由边界表面处电磁场的边界条件来决定. 如图1所示.图1 电磁波的反射和透射入射波电场E⊥入射面时, 分界面处电磁场的边值关系为入射波电场E//入射面时, 分界面处电磁场的边值关系为脚标“⊥”、“//”分别表示场强垂直及平行入射面的分量, 其中′及μ≈μ0(ε0、μ0分别为真空的介电常数和磁导率), 由(8)～(11)式可得此即为真空与弱导电介质边界的分界面处电场强度所满足的Fresnel公式, 表达关系式同2种无损耗介质边界分界面处的菲涅尔公式相同, 仅相当于作了数学代换2ε ε′→ 而已.对于弱导电介质情况, 因为σ/(ωε)≪1, 所以ε′=ε+iσ/ ω, 则由折射定律可见, 弱导电介质中的Fresnel公式[即(12)～(15)式]中的折射角θ′是一复数, 它并不代表透射波等相面法线的实际方向(此法线由β的取向来描述), 为了方便数学上的计算引入θ′. 将(16)、(17)代入(12)～(15)式, 推导出平面电磁波在弱导电介质边界分界面表面处的不同介质中光波电场振幅强度所满足关系表达式为计算过程中略去了分子、分母中σ/(ω)ε的一次以上(不含一次)的项.3 反射系数根据(18)式, 可以推导出在垂直分量方向反射波相对于入射波的反射系数表达式为再根据(20)式, 可以推导出在平行分量方向反射波相对于入射波的反射系数表达式为假定入射的平面电磁波为线极化波, 并且电场矢量的极化方向与入射面的夹角为α, 可以得到总反射系数表达式为将(22)、(23)式代入(24)式即可求出R.4 反射、透射现象中光的相位变化根据(18)～(21)式可推导出反射、透射现象中平面电磁波相对于入射情况下的各分量的相位变化为其中ψ⊥′、ψ//′分别表示在垂直分量方向和平行分量方向反射波相对于入射波的相位变化,′分别表示在垂直分量方向和平行分量方向透射波相对于入射波的相位变化. 从(25)～(28)式可以看出反射波和透射波的平行分量和垂直分量的相位变化都是不相同的. 因此, 以任意角度入射到弱导电介质表面时的线极化波, 反射现象和透射现象中的反射波和透射波一般都是椭圆极化波.5 讨论(1)当正入射时(即θ=0), 菲涅耳公式(18)～(21)化为反射系数关系式(22)、(23)可化为同一形式为各垂直和平行方向分量的相移变化关系式(25)～(28)可化为因此, 正入射到弱导电介质分界面表面时的线极化波, 在经过界面反射和透射后依然是线极化波.该结论与文献[4-6]是相吻合的.(2)当掠射时(即θ→π/2), 即, 菲涅耳公式(18)～ (2 1)化为−1,E0′′///E0//→0. 这意味着当平面电磁波掠过弱电介质的界面时, 在界面位置上反射波的电场与入射波相比是等值反向的, 而透射波的电场与入射波相比却趋近于零. 由此可知, 在掠射时反射波总是线极化波, 并且极化方向与入射面的夹角α保持不变. 由关系式(22)、(23)可推得反射系数R⊥→1,R//→1. 根据关系式(25)～(28)可推导得到各个方向分量的相位变化分别为ψ⊥′→0, ψ/′/→0,(3) 假定以任意角度θ入射, 反射系数与入射角度θ的关系和相移与入射角度θ 的关系如图2～图7所示. 图中横坐标表示入射角θ, 单位为国际单位rad, 纵坐标分别为R⊥、R//、ψ⊥′、ψ//′、ψ⊥′、ψ//′,相移的单位也为rad. 图2与图3中4条曲线从下到上分别对应于ε0/ε=0.500、0.250、0.200、0.125的情况. 图4与图5中4条曲线分别是从下到上(相移大于零时)分别对应于当ε0/ε=0.500时取σ/ ωε= 0.001、0.005、0.01、0.05的情况. 图6与图7中4条曲线分别是从上到下分别对应于当ε0/ε=0.500时取σ/(ω)ε=0.001, 0.005、0.01、0.05的情况.图2 R⊥—θ曲线图3 R//—θ曲线图4 ⊥′ψ —θ曲线图5 ψ/′/—θ曲线图6 —θ曲线图7 —θ曲线从图2可以看出, ε0/ε的值越大, 反射波垂直分量相对于入射波垂直分量的反射系数越小. 当ε0/ε→ε0(此时ε0/ε趋近于最大值1)时, R⊥→0. R⊥随入射角的增大而增大. 当θ→π 2时, R⊥→1.从图3可以看出, R//随入射角的增大先减小.当θ增至临界值时, R//减小到0.随θ的继续增大, R//又从0逐渐增大. 当θ→π 2时, R//→1.从图4～图7容易看出ψ⊥′＞0, ψ⊥′、ψ/′′/＜0,ψ/′/则可正可负. 弱导电介质的绝缘性能越好, 即σ/(ωε)的值越小, ψ⊥′、ψ/′/、ψ⊥′、ψ/′/的绝对值越小. 当σ/(ωε)→0时, ψ⊥′、ψ/′/、ψ⊥′、ψ/′′/→0. ψ⊥′、ψ/′′/的绝对值随入射角的增大而减小, ψ⊥′的绝对值随入射角的增大而增大. ψ/′/的变化相对复杂一些; 当入射角较小时, ψ/′/的绝对值随入射角的增大而增大; 随着入射角θ从0逐渐增大, ψ/′/为正且逐渐增大, 当θ增至临界角时, ψ/′/由π 2突变到−π 2, 当θ→π 2时, ψ⊥′、ψ/′/、ψ/′′/→0.6 结束语本文从弱导电介质表面电磁场的边界条件出发, 推导并得出了以任意角度入射到弱导电介质表面上时的平面电磁波在发生反射、透射透射现象情况下的电场振幅强度和相位变化关系的表达式以及反射系数的表达式,且绘出了反射系数和相移随ε0/ε及平面电磁波的入射角θ变化的关系曲线, 由此进一步研究探讨了发生反射现象和透射现象时的极化特性和反射系数、相移的变化规律. 讨论结果表明, 当入射的平面电磁波为线极化波时, 在一般情况下的反射波和透射波成为椭圆极化波, 在正入射和掠射时却退化为线极化波. 反射系数的大小随ε0/ε值的增大而减少; 垂直方面分量R⊥随入射角的增大而增大, 平行方向分量R//则随入射角的增大先是减少, 到临界值θc减小到0, 然后随着入射角的继续增大又从0逐渐增大. σ/(ωε)的值越小, ψ⊥′、ψ/′/、ψ⊥′、ψ/′/的绝对值大小就因而越小.ψ⊥′、的绝对值大小随入射角的增大而减小,ψ⊥′的绝对值大小随入射角的增大而增大, 而ψ/′/随入射角的变化比其它情况相对要更加复杂一点.7 参考文献【相关文献】[1] van Bladel J. Relativity and engineering [M]. Berlin: Spring Publishing Company, 1984.[2] Yeh C. Reflection and transmission of electromagnetic waves by a moving dielectric medium [J]. Journal of Applied Physics, 1965, 36(11): 3513-3517.[3] 刘志刚. 平面电磁波在两种介质表面上的反射和折射 [J]. 北京联合大学学报: 自然科学版, 2004, 18(1): 32-35.[4] 王小云, 邓科, 彦琳, 等. 均匀平面电磁波在良导体分界面的斜入射研究 [J]. 2006, 34(1): 23-26.[5] 刘军民, 林相波.平面电磁波极化方式的分析与判断 [J]. 电气电子教学学报, 2011, 33(1): 95-110.[6] 王明军, 李应乐, 许家栋, 等. 任意方向运动多层介质中电磁波的传播特征 [J]. 安徽师范大学学报: 自然科学版, 2011, 34(2): 137-141.[7] 雷前召. 不同媒质界面平面电磁波的反射与透射 [J]. 信阳师范学院学报: 自然科学版, 2010,23(4): 524-526.[8] 玻恩 M, 沃耳夫 E. 光学原理 [M]. 北京: 科学出版社, 1978: 58-76.[9] 杰克逊 J D. 经典电动力学 [M]. 北京: 人民教育出版社, 1978: 306-310.[10] 曹昌祺. 电动力学 [M]. 北京: 人民教育出版社, 1961: 149-161.[11] 郭硕鸿. 电动力学 [M]. 北京: 高等教育出版社, 1997: 143-157.。

人工智能及识别技术本栏目责任编辑：唐一东基于MATLAB 的生产计划最优化系统设计王君（江西师范大学物理与通信电子学院，江西南昌330022）摘要：该文应用方差分析、回归分析和非线性规划理论分析解决运筹学中的生产计划问题，在此基础上设计了一个基于MATLAB 软件的人机交互界面：不用编写程序，输入统计数据后能够直接调用优化计算函数，得出最优的生产计划方案，具有操作简单、方便的优点。

关键词：最优化设计；生产计划；MATLAB 中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2016)29-0191-02The Design of Optimized Production Planning System Based on MATLAB WANG Jun（College of Physics and Communication Electronics ，Jiangxi Normal University ，Nanchang 330022,China ）Abstract:In this paper,variance analysis ，regression analysis and nonlinear programming theory is used to solve the production planning problem in operational research.This article includes a human-computer interaction interface designed based on MAT-LAB software.Through import statistical data,this user interface can get the optimized production planning.There is no need to write programs and its easy operation and convenient for using.Key words:optimization design;production planning;MATLAB生产计划问题是建立生产计划的优化模型，使工厂的盈利最大，是运筹学的典型问题之一。

姓名性别政治毕业专业daszdw研究方向ywk2mc17电磁场理论汪玮女党员通信工程安徽省合肥市安徽大学电子科学罗士栋男团员电子信息工程南昌大学白长清通信原理白长清通信原理林萍女群众电子信息工程福建省南平市公安局王台派出所章辉男团员通信工程重庆邮电学院白金榜通信原理魏怡雯女团员测控技术与仪器南京邮电学院蔡安妮苏菲通信原理江霖及男团员电子信息工程大连理工大学蔡安妮苏菲通信原理范萍女团员自动化江苏省高校招生就业指导服务中蔡安妮苏菲通信原理孙鹏男群众通信工程武汉理工大学蔡安妮苏菲通信原理黄晓瑜女团员电子信息工程北京邮电大学蔡安妮苏菲通信原理解芳女群众通信工程河北工业大学信息工程学院蔡安妮苏菲通信原理蔡安妮苏菲通信原理朱慧莹女团员电子信息工程陕西省西安市西北工业大学电子于磊男13通信工程北京邮电大学蔡安妮苏菲通信原理李春亮男党员电子信息科学与技术中国海洋大学信息学院蔡安妮苏菲通信原理崔斐女团员通信工程北京邮电大学蔡安妮苏菲通信原理欧绮女党员通信工程北京邮电大学蔡安妮苏菲通信原理班盼盼女团员通信工程河南师范大学蔡安妮苏菲通信原理王劲松男团员电子信息工程北京邮电大学电信工程学院蔡安妮苏菲通信原理杨昱寰男党员通信工程吉林大学蔡安妮苏菲通信原理刘平男群众通信工程武汉理工大学信息工程学院蔡安妮苏菲通信原理陈彬男团员电子信息工程南京邮电学院蔡安妮苏菲通信原理李大伟男团员通信工程北京邮电大学蔡安妮苏菲通信原理周学艳女团员吉林大学通信工程专业吉林大学通信工程学院蔡安妮苏菲通信原理高静女党员通信工程威海市环翠区人才交流中心蔡安妮苏菲通信原理张鸿飞男团员电子信息工程北京邮电大学电信工程学院蔡安妮苏菲通信原理杨亮男团员机械电子工程石家庄铁道学院蔡安妮苏菲通信原理靳海彬男团员电信工程学院电子信息北京邮电大学蔡安妮苏菲通信原理周健男13电子信息工程南华大学蔡安妮苏菲通信原理周鹏男团员电子信息工程南京邮电学院蔡安妮苏菲通信原理邓巍男团员电子信息工程湖北省高校毕业生就业指导中心蔡安妮苏菲通信原理蔡安妮苏菲通信原理徐步男团员通信工程西安电子科技大学通信工程学院王芳女团员通信工程北京信息工程学院蔡安妮苏菲通信原理赵建树男团员电子信息工程北京邮电大学蔡安妮苏菲通信原理田胜明男团员电子信息工程哈尔滨工程大学蔡安妮苏菲通信原理王丽女群众信息工程中国矿业大学信电学院蔡安妮苏菲通信原理赵伟女党员卫星通信系移动通信专业61623部队蔡安妮苏菲通信原理肖兴权男团员通信工程北京邮电大学蔡安妮苏菲通信原理赵安军男团员电子信息工程北京信息工程学院常永宇通信原理张新发男团员通信工程重庆邮电学院常永宇通信原理李安平男党员通信工程鞍山科技大学常永宇通信原理常永宇通信原理阮志峰男团员电子信息工程南昌大学信息工程学院电子信息张燕女党员通信工程湖北省武汉理工大学常永宇通信原理常永宇通信原理杨晓峰男团员通信工程杭州市人才交流中心浙大分中心李芙蓉女团员通信工程重庆邮电学院常永宇通信原理孟蕾女党员电子信息科学与技术聊城大学常永宇通信原理刘刚男团员通信工程黑龙江省人才中心常永宇通信原理孙廉焘男团员通信工程北京邮电大学电信工程学院常永宇通信原理秦智超男党员通信工程南京邮电学院常永宇通信原理邱小曼女党员通信指挥北京市房山区62315部队常永宇通信原理刘晓霞女党员电子信息工程大连理工大学常永宇通信原理常永宇通信原理俞力男团员通信工程江苏省高校招生就业指导服务中郑胜英女群众通信工程武汉理工大学余家头校区常永宇通信原理汤林男团员机械制造及自动化南京人才市场常永宇通信原理黄文奇男团员电子信息科学与技术天津工业大学常永宇通信原理彭碧波男党员电子信息工程武汉大学常永宇通信原理柏明男团员计算机科学与技术南京邮电学院常永宇通信原理常永宇通信原理刘振国男团员通信工程专业中国兵器工业集团第207研究所周名荣女团员电子信息工程武汉科技大学常永宇通信原理康明厂男团员通信工程大连交通大学常永宇通信原理胡萍女群众通信工程江苏省徐州市中国矿业大学信电常永宇通信原理谌军波男党员电子信息工程中国地质大学（武汉）常永宇通信原理王永明男13通信工程山西省煤矿机械厂常永宇通信原理常永宇通信原理王林钰男团员通信工程浪潮集团浪潮（北京）电子信息常永宇通信原理纪君峰女团员电子信息工程山东省东营市石油大学（华东）金容光女党员电子信息工程大连理工大学常永宇通信原理常永宇通信原理胡清男13测试技术与计量安庆市发展计划委员会社会事业贾凌涛男团员电子信息工程重庆邮电学院常永宇通信原理赵熹男群众电子信息工程中北大学常永宇通信原理刘姝麟女团员通信工程南昌大学陈建亚通信原理刘德伟男党员电子信息工程河北省秦皇岛市燕山大学陈建亚通信原理陈刚男党员通信工程桂林电子工业学院陈建亚通信原理杨丹男党员通信工程杭州市人才开发中心陈建亚通信原理盛明威男团员光信息科学与技术南京邮电学院陈建亚通信原理严琦男群众电子信息工程专业北方工业大学信息工程学院陈建亚通信原理高原男团员信息工程华南理工大学陈建亚通信原理陈建亚通信原理赵晓艳女党员通信工程河南省大中专毕业生就业指导工逄忠诚男团员电气信息类电子系青岛大学陈建亚通信原理黄伟男团员数学与应用数学北京邮电大学陈建亚通信原理李彩凤女团员通信工程吉林大学通信工程学院陈建亚通信原理王灏男团员信息工程青岛科技大学陈建亚通信原理刘洋女群众通信工程北京邮电大学陈建亚通信原理陈建亚通信原理王鹏男党员计算机通信专业武汉市人才服务中心江南分部（陈建亚通信原理赵云鹏男团员通信工程专业吉林省高等学校毕业生就业指导徐世龙男团员通信工程甘肃电信公司白银分公司陈建亚通信原理张雷男党员电子信息工程北京印刷学院陈建亚通信原理李美玲女党员通信工程专业山东理工大学陈建亚通信原理王昕女团员电子信息专业西北工业大学陈建亚通信原理李皓男团员电子信息工程重庆邮电学院陈建亚通信原理陈建亚通信原理王文楠男团员信息工程山东省青岛市人事局毕业生就业陈建亚通信原理许文俊女群众通信工程华中科技大学电子与信息工程系姚韬男13计算机通信内蒙古通信公司陈建亚通信原理周媛女团员通信工程北京市邮电大学陈建亚通信原理陈建亚通信原理陈兴男团员冶金工程北京科技大学冶金与生态工程学刘洋男团员电子信息工程北京市海淀区人才服务中心陈建亚通信原理蔡晶女团员通信工程天津市中国民用航空学院陈建亚通信原理徐昊男团员通信工程哈尔滨工程大学陈建亚通信原理刘平心男团员通信工程东北电力学院陈建亚通信原理李玮女团员通信工程北京邮电大学电信工程学院陈建亚通信原理袁威武男团员通信工程沈阳理工大学陈建亚通信原理陈宗武男团员通信工程中国联通平顶山分公司陈建亚通信原理杨俊男团员通信工程北京邮电大学陈建亚通信原理郝燚女群众通信工程河北省秦皇岛市燕山大学陈建亚通信原理宋翔男团员通信工程北京邮电大学陈建亚通信原理郭志鹏男团员通信工程北京邮电大学陈建亚通信原理王宇男团员通信工程北京邮电大学陈建亚通信原理徐龙男团员通信工程北京邮电大学陈建亚通信原理王腾立女团员电子信息工程北京信息工程学院陈建亚通信原理宋振宇男团员通信工程北京邮电大学陈建亚通信原理范立伟男群众通信工程北京邮电大学陈建亚通信原理彭晓锋男团员通信工程江西师范大学招生就业处陈磊通信原理马旭男党员电子信息科学与技术北京师范大学陈磊通信原理曹萌男党员通信工程天津市中国民用航空学院陈磊通信原理张宇男党员通信工程沈阳市东北大学陈磊通信原理王立男团员数学与应用数学北京邮电大学陈磊通信原理朱兰兰女团员电气工程与自动化安徽省大中专毕分办陈磊通信原理龚剑男团员通信工程北京邮电大学陈磊通信原理李永健男团员通信工程中国电子科技集团33研究所陈磊通信原理陈磊通信原理金中朝男团员通信工程安徽省安庆市岳西县天堂镇城东林洪艺男团员电子信息科学与技术厦门大学陈磊通信原理大庆石油学院陈磊通信原理温士魁男团员电子工程系电子信息工程专业陈磊通信原理李明男团员通信工程辽宁石油化工大学信息工程学院申友志男13电子信息科学与技术山东省临沂市沂水县人事局陈磊通信原理陈磊通信原理赵新宇男团员通信工程学院通信工程西安电子科技大学通信工程学院乐晟琪男团员电子信息工程南京邮电学院陈磊通信原理常浩男党员电子信息工程南京理工大学陈磊通信原理徐睿女团员通信工程北京邮电大学陈雪通信原理尹广兴男团员光信息科学与技术南京邮电学院陈雪通信原理曲大林男团员通信工程北京邮电大学电信工程学院陈雪通信原理李俊玮男团员通信工程北京邮电大学档案馆陈雪通信原理吕淼女团员通信工程北京邮电大学陈雪通信原理符方伟男团员电子科学与技术南京邮电学院陈雪通信原理李慧芳女团员电子信息山东青岛大学陈雪通信原理陈雪通信原理周霞女党员通信工程杭州电子科技大学通信工程学院周昕女团员电子信息工程安徽省巢湖市供电公司陈雪通信原理吉林大学通信工程学院陈雪通信原理刘宁男团员光信息科学与技术（光通信）贾冬麟男党员通信工程珠海市人力资源管理服务中心陈雪通信原理任远女团员电子信息工程北京化工大学陈雪通信原理胡丽琴女团员通信工程专业北京邮电大学电信工程学院陈雪通信原理曹扬男党员通信工程四川省成都市青羊区人事局人才陈雪通信原理辽宁省朝阳市人事局啜刚通信原理任媛女党员通信工程学院电子信息工程专业覃真男群众通信工程北京邮电大学啜刚通信原理丁金鹏男群众通信工程天津大学电信学院啜刚通信原理吴磊男团员通信工程重庆邮电学院啜刚通信原理啜刚通信原理徐阳女党员通信工程辽宁华育高校毕业生资源开发服田涛男团员通信工程华北电力大学（北京）啜刚通信原理啜刚通信原理刘军辉男党员电子信息科学与技术四川成都电子科大物理电子学院何超男团员通信工程江西省高安市信息中心啜刚通信原理张建刚男团员通信工程北京邮电大学啜刚通信原理啜刚通信原理孔佩佩女团员通信工程河北工业大学东院信息工程学院左玉多男团员通信系电子信息工程海淀人才中心啜刚通信原理郭存锁男团员电子信息科学与技术新疆乌鲁木齐市新疆大学啜刚通信原理张冲男团员通信工程北京邮电大学啜刚通信原理高航男团员应用电子技术中国北方人才市场啜刚通信原理韩杰峰男团员通信工程天津通信广播集团有限公司啜刚通信原理周同男团员通信工程北京邮电大学啜刚通信原理胡泽中男团员电子信息科学与技术武汉市毕业生办公室啜刚通信原理顾晨宇女团员通信工程专业江苏省张家港市人才中心啜刚通信原理田新立男党员电子信息工程中南大学信息科学与工程学院啜刚通信原理喻理女团员电子信息工程湖北省孝感市教育局啜刚通信原理于峰女团员通信工程石油大学（华东）人事处啜刚通信原理吴鹏男团员电子信息工程山东科技大学啜刚通信原理李阳男团员电信工程学院电子信息工程北京邮电大学啜刚通信原理王宇强男团员电子信息工程湖北人才交流开发中心啜刚通信原理叶建红女群众通信工程系通信工程专业西安邮电学院啜刚通信原理刘晨曦男团员电子信息科学与技术北京邮电大学电子工程学院啜刚通信原理阎玮蓉女党员计算机科学技术北京科技大学高锦春数据结构与计算于静文女群众通信工程河北省廊坊市广阳区组织部高锦春通信原理高锦春通信原理敦科翔男团员通信工程河北工业大学东院信息工程学院张骏驰女团员光信息科学与技术吉林省人才开发中心高攸刚电磁场理论周峰男党员通信工程北京邮电大学高攸刚电磁场理论王俊涛男13电子信息技术北京市机械工业自动化研究所高攸刚通信原理张健男团员通信工程北京邮电大学电信工程学院顾畹仪张杰通信原理谢洁岚女团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理程怡女团员电子信息工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理陈秀忠男团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理李彬男团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理曲放男团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理刘康健男团员北京邮电大学北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理胡黎明男团员电子科学与技术河北省秦皇岛市燕山大学顾畹仪张杰通信原理顾畹仪张杰通信原理北京邮电大学理学院应用物理专江丽君男群众北京邮电大学理学院应用物理符维克女团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理刘媛女团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理电子科技大学光电信息学院顾畹仪张杰通信原理王娜女团员电子科学与技术（物理电子与顾畹仪张杰通信原理崔童男团员工业自动化信元公众信息发展有限责任公司臧云华男团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理莫碧峰男团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理刘倩倩女团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理李俊儒男党员光信息科学与技术吉林省人才开发中心顾畹仪张杰通信原理尧昱男团员电子信息工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理陈进成男团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理陈丽洒女团员电子科学与技术江苏省南京邮电学院顾畹仪张杰通信原理胡美红女团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理侯赛男女团员电子信息工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理罗沛男团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理陈伟男团员机械工程及自动化北京邮电大学自动化学院顾畹仪张杰通信原理毛曹珏女团员电子信息工程安徽山立信息工程有限公司顾畹仪张杰通信原理赵俊彦女团员电子科学与技术北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理郭爱鹏男团员应用物理北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理魏冉女团员通信工程北京邮电大学顾畹仪张杰通信原理丁云波男团员光纤通信中国联通有限公司三明分公司顾畹仪张杰通信原理张明远男党员电子科学与技术西安市人才服务中心顾畹仪张杰通信原理孔令挥男团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理郭更生通信原理冯添女党员电子信息工程江苏省无锡市江南大学通信与控唐笑秋女团员信息工程北京邮电大学郭更生通信原理陶丽女团员光信息科学与技术南京邮电学院郭更生通信原理薛其柱男团员通信工程北京信息工程学院郭更生通信原理向文君女团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理许丹女党员电子信息科学与技术武汉大学郭更生通信原理王正仲男团员通信工程重庆邮电学院郭更生通信原理陈瑜坤女群众通信工程北京邮电大学郭更生通信原理曹新洲男团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理吴宝江男团员通信工程专业北京市人才服务中心郭更生通信原理李钢男团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理王凡男团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理耿玉龙男团员通信工程南京邮电学院郭更生通信原理龙雪莲女党员光信息科学与技术重庆邮电学院郭更生通信原理李艳东男团员电子信息工程河北工业大学郭更生通信原理张颖男团员电子信息工程中国传媒大学郭更生通信原理张林男团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理王珊女团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理丁丽女团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理高峰男党员通信工程北京邮电大学电信工程学院郭更生通信原理王义男党员通信工程北京信息工程学院郭更生通信原理姚哲男党员通信工程南京邮电学院郭更生通信原理郭更生通信原理纪萌男团员通信工程山东科技大学(青岛) 信息与电气工程学院雷萍女团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理郭更生通信原理衣鹏超男团员电子信息工程西安电子科技大学通信工程学院王雨田男团员通信工程系微波专业中国传媒大学郭更生通信原理侯中华男群众信息工程中国矿业大学信电学院郭更生通信原理张振翼男团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理林慧晶女团员电信工程学院通信工程系北京邮电大学郭更生通信原理范翠玲女团员通信工程重庆邮电学院郭更生通信原理黄世广男团员电子信息工程重庆邮电学院郭更生通信原理林清女群众通信工程华中科技大学郭更生通信原理郭更生通信原理常征女党员电子信息工程西安电子科技大学通信工程学院汪心昕女团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理朱辉女党员电子信息工程专业重庆邮电学院郭更生通信原理王奇女团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理陈慧升女团员通信工程北京邮电大学郭更生通信原理林振男团员光信息科学与技术信息产业部电子人才交流中心郭更生通信原理李嵘峥男团员通信工程北京邮电大学电信工程学院郭更生通信原理胡春静通信原理吴燕珠女党员通信工程北京市海淀区西土城路10号北京邮电大学电信工程学院朱建芳女团员通信工程厦门大学通信工程系胡春静通信原理姜涛男团员电子信息科学与技术山东省青岛市青岛大学胡春静通信原理黄晶女群众电子信息工程中国民用航空学院黄孝建通信原理黄孝建通信原理卢钰伟女党员通信工程山东省青岛大学自动化工程学院林张瑜女团员通信工程杭州电子科技大学黄孝建通信原理黄孝建通信原理朱园女团员通信工程吉林省高等学校毕业生就业指导胡爱荣女团员通信工程山东大学信息科学与工程学院黄孝建通信原理潘恒男团员信息工程吉林大学南湖校区黄孝建通信原理宋巍女团员计算机通信工程山西省大同市通信分公司黄孝建通信原理王倩女团员电子信息工程安徽省人才市场黄孝建通信原理罗莉梅女团员通信工程福建青年人才开发中心黄孝建通信原理张冰男团员通信工程中国民用航空学院黄孝建通信原理吴鹏民男团员英语北京邮电大学黄孝建通信原理葛辛欣女团员信息工程北京工商大学黄孝建通信原理赵群群女群众电子信息工程山西省太原理工大学黄孝建通信原理刘松岗男党员通信工程中国传媒大学黄章勇通信原理郑军男团员电子信息工程北京工业大学纪越峰通信原理纪越峰通信原理王维民男团员光信息科学与技术辽宁省高等学校毕业生就业指导李晓娜女团员电子信息科学与技术北京邮电大学纪越峰通信原理周海燕女团员通信工程北京邮电大学纪越峰通信原理王世伟男团员电子信息北京科技大学纪越峰通信原理郭星辰男团员通信工程北京邮电大学电信学院纪越峰通信原理庄蔚然男团员通信工程北京邮电大学纪越峰通信原理胡晓阳男团员通信工程北京邮电大学纪越峰通信原理武丽女群众电子信息工程重庆邮电学院纪越峰通信原理王玥女团员通信工程北京邮电大学纪越峰通信原理高飞女党员电子信息工程北京邮电大学纪越峰通信原理徐进女团员机械工程及自动化北京邮电大学自动化学院纪越峰通信原理。

脉冲激光沉积系统(PLD)的应用——制备GaN薄膜李晓兰;薛琴;王建秋【摘要】采用脉冲激光沉积技术,在AIzO3衬底上生长GaN薄膜,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)研究不同沉积温度、不同沉积压强对所生长的GaN 薄膜晶体结构特征的影响.研究表明,在750℃的沉积温度时,GaN薄膜的结晶质量较高;在20 Pa以下的沉积气压下,GaN薄膜的晶体质量随着沉积气压的升高而提高.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2008(031)022【总页数】3页(P12-14)【关键词】脉冲激光沉积系统;GaN材料;薄膜材料;沉积温度;沉积气压【作者】李晓兰;薛琴;王建秋【作者单位】江西师范大学,物理与通信电子学院江西省光电子与通信重点实验室,江西,南昌,330027;江西师范大学,物理与通信电子学院江西省光电子与通信重点实验室,江西,南昌,330027;江西师范大学,物理与通信电子学院江西省光电子与通信重点实验室,江西,南昌,330027【正文语种】中文【中图分类】TN40随着微电子行业的发展，对材料的要求越来越复杂，越来越高，人们开始关注材料的微观结构和宏观特性的关系，原子工程学已成为研究热点。

当薄膜沉积技术达到原子级精度时，就提供了研究材料特性的一种重要方法。

脉冲激光沉积技术已经成为了制作这种独特材料的重要方法[1]。

PLD(脉冲激光沉积技术)已经广泛应用于制备各种材料的晶体薄膜[2]。

本文以江西省光电子与通信重点实验室利用PLD技术制备的GaN薄膜材料为例，分析沉积气压、沉积温度等工艺条件，对GaN薄膜性能的影响。

1 基本理论GaN作为一种化合物半导体材料，具有许多硅基半导体材料所不具备的优异性能，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料。

它可以发射波长比红光更短的蓝光[3]，具有宽的带隙、强的原子键、高的热导率、强的抗辐照能力、化学稳定性好，是坚硬的高熔点材料，其晶体一般是六方纤锌矿结构。

第一性原理研究贵金属Co、Rh、Ir的表面能和表面功函数曾祥明;欧阳楚英;雷敏生【摘要】应用基于密度泛函理论的第一性原理计算了Co、Rh、Ir等3种贵金属的3个低密勒指数表面(100)、(110)和(111)的表面能及功函数.对Co、Rh、Ir的3个不同表面的计算结果进行了对比与分析,计算值和实验值符合得较好.对于Ir(100)表面,以表面能和功函数作为Slab层数的函数研究了它们的收敛性,计算结果表明表面能收敛于0.01 J/m2,功函数收敛于0.04 eV.【期刊名称】《江西师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(034)004【总页数】6页(P340-345)【关键词】第一性原理;表面能;功函数;密度泛函理论【作者】曾祥明;欧阳楚英;雷敏生【作者单位】江西师范大学,物理与通信电子学院,江西,南昌,330022;江西省光电子重点实验室,江西,南昌,330022;江西师范大学,物理与通信电子学院,江西,南昌,330022;江西省光电子重点实验室,江西,南昌,330022;江西师范大学,物理与通信电子学院,江西,南昌,330022;江西省光电子重点实验室,江西,南昌,330022【正文语种】中文【中图分类】O481随着当今科学和技术的发展,表面科学已经越来越显示出其在基础研究领域中的重要性,而其中一个重要的课题就是研究固体表面上发生的物理和化学反应过程.2007年10月德国Gerhard Ertl教授因为他在研究固体表面化学反应方面的工作而获得了诺贝尔奖[1].研究固体表面上的物理和化学反应,首先必须了解表面的基本性质,如表面能、表面功函数等[2].在催化工业领域中,以Rh、Ir、Pt、Pd、Ru等为代表的Ⅷ-A族贵金属具有非常重要的作用,在很多化学反应中都是最好的催化剂[3-5].由于这些贵金属表面性质在很多领域都具有广泛应用,近来有大量的理论和实验对其进行了研究[6-7].很多先进材料表面的加工处理过程至关重要,如各种电学、磁学、光学设备,传感器、催化剂、硬质涂层等.因此,深入认识金属的表面性质对高新技术的发展具有推动作用.表面能和功函数是描述金属表面电子特性的2种最基本的物理量,它们对解释各种表面现象具有重要意义[8].表面能是描述金属表面基本属性的重要参数,它在解释各种物理化学过程(如晶格生长、催化)中起着决定性作用.用实验测表面能通常比较复杂,通过第一性原理计算的方法能很好地弥补实验数据的不足.功函数是描述金属表面特性的另一个重要参数,它对解释很多表面现象(如表面吸附等)具有决定性作用[9].在多数情况下,功函数的实验值仅适用于多晶材料,实验上测量金属功函数非常复杂,特别是要确定金属在不同表面上功函数的差异,不仅需要纯度高的、颗粒粒度比较大的金属单晶体,而且实验工艺也非常复杂[10-12].然而,通过第一性原理从头计算的方法,能够比较方便地计算不同表面的功函数,从理论上估算出这些贵金属的表面功函数.本文应用基于密度泛函理论(Density Functional Theory,简称DFT)的第一性原理计算方法,研究了Ⅷ-A族元素中的Co、Rh、Ir(同具有7外层电子结构)3种金属的3个低密勒指数表面(100)、(110)和(111)的表面能及功函数,对这些计算结果和实验进行比较,计算结果和实验符合得较好,并从物理上对这些计算结果进行了分析. 采用基于密度泛函理论第一性原理方法和超软赝势平面波方法,用程序包VASP(Vienna ab initio simula-tion package)[13-14]进行计算.计算中选用缀加平面波赝势(PAW)[15-16],电子之间的交换关联能选用Perdew-Wang(PW91)[17]的广义梯度近似(generalized gradient approximation,GG A)[18],GG A理论已被广泛地运用于固体电子结构的计算中.布里渊区中使用Monkorst-Pack[19]k-点网格,k点数的选用满足在倒空间中k点分割小于0.1Å-1.计算中,对平面波切断能ENCUT及 k-points数目进行优化,再增大平面波切断能 ENCUT或 k-points数目,体系的总能量差小于1 meV.本文首先计算了面心立方(FCC)结构的金属Co、Rh、Ir平衡时的理论晶格常数,如表1所示,计算结果与实验值符合得较好,实验值和理论值误差大约为1%.表面能和功函数的计算采用周期性平板晶胞(Slab)模型来模拟表面[20].表面直接由体块切割得到,分别建立(100)、(110)、(111)表面模型,其原子结构如图1所示(左边为侧视图,右边为俯视图).从图1可以看出,3个表面中,(110)面的层间距最小,因此其面密度最小,而(111)面的层间距最大,因此其面密度最大.采用7层原子(2×2)的超原胞,真空区域的高度取15Å,从而可以忽略不同层晶之间的相互作用.在计算中,采用了选择性分子动力学的方法,把7层原子的中间一层固定,而对其他几层原子进行驰豫,直到所有原子间的受力小于0.01 eV/Å为止.在晶体进行表面切割过程中,由于要打断晶体内部的一些存在键,在表面形成悬挂键,因此体系能量上升,导致表面变得不稳定.表面能是一个衡量表面稳定性的指标,其定义为将一个晶体切割成2部分所需要的能量,也就是产生2个表面所需要的能量.在单原子晶体的Slab超晶胞中,表面能通常是按照单位面积上的总能变化来计算[21-22]其中 n表示Slab中包含原子的个数,Eslab是所选Slab超晶胞的总能,而 Ebulk是体材料每个原胞的能量(每个原胞包含一个原子).A是平板晶胞的表面积,2表示从体材料切割表面时产生了上下2个等价的表面.对于足够厚的Slab超晶胞,其内部性质和体材料性质非常相似,因而表面能将随着Slab厚度的增加而趋于稳定,若 Eslab与 Ebulk的精度完全一致,则方程(1)能精确求出表面能.然而,在计算中存在一些不可避免的差异(如k点网格不可能完全相同),体块和表面的精度也不可能完全一致,这将导致表面能σ随着n的增加而线性地出现偏差.为了更准确地计算表面能,本文采用如下方法[23]:体块能量 Ebulk不是由单独的体相计算得到,而是首先分别计算层数逐渐增加的Slab所对应的能量 Eslab(n),并拟合出 Eslab(n)与层数 n的关系,当 n足够大时由拟合的直线斜率来得出体块能量 Ebulk,这样就避免了由于参数不一致带来的误差.对于Ir(100)表面,通过计算原子层数分别为3、5、7、9、11、13的Slab超晶胞对应的表面能,探讨了表面能随Slab厚度的变化,如表2所示.从表2中可以看到,即使对于很薄的Slab,表面能的波动也很小,表面能很容易收敛到0.01 J/m2.由公式(1)计算得到的Co、Rh、Ir各表面的表面能如表3所示.在面心立方结构晶体的3个表面中,面密度从大到小依次是(111)、(100)、(110),从而层间距从大到小也依次是(111)、(100)、(110),由于原子间距越小相互作用越强,要切割表面越难,需要的能量越大,也即对应的表面能越大.因此,对面心立方的晶体,表面能的大小应该近似满足由表3可知,Co、Rh、Ir的(111)面表面能最小,是最稳定的表面.Co、Rh、Ir表面能的计算结果与(2)式的关系一致,由计算结果和实验值进行比较可知,理论值和实验值符合得较好.功函数定义为把固体中的一个电子转移到远离表面时所需要的能量,通常用Ф表示.在热发射中,固体中的电子克服势垒逃离到真空所需要的能量即为功函数,在场发射中,固体中电子通过量子隧道到达真空所经过的势垒高度为功函数.因此,功函数小的金属比功函数大的金属容易失去电子.在光电效应中,如果一个能量比功函数大的光子照射到金属上,则会发生光电发射.19世纪70年代Lang和K ohn第一次提出了利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理来计算单质的功函数,在Lang和 K ohn提出的jellium模型中,固体中的离子实和电子是均匀分布的,唯一的变量是电子密度[25].此后该理论得到了进一步的发展,它可以适用于更复杂的单质,如过渡金属和贵金属[26].在本文计算的Slab模型中,功函数由费米能级和远离表面的静电势能(取真空区域中间的值)计算得出,公式为即真空能级减去费米能级.首先以Ir(100)表面为例,测试了功函数和Slab原子层数的关系,通过逐渐增加Slab 的厚度,分别计算了3、5、7、9、11、13层原子的Slab的功函数,计算结果表明,当层数增加到7层时功函数就已经收敛,由表4可知功函数值并没有随层数的增加而趋于稳定,而是存在一定的上下震荡,这主要是由于量子尺寸效应造成的[27-28].因而,本文对功函数的计算,都采用了7层原子模型进行.图2描述了Co、Rh、Ir的静电势能沿垂直表面方向(z轴)的变化关系,Slab模型由7层原子组成,静电势能由驰豫后的Slab模型通过静态计算得到.从图2可以看出,在真空区域的势能曲线是一条平坦的直线,这说明势函数在真空区域已经收敛.真空区域取多大才能使势能函数收敛取决于Slab的厚度,在7层原子的Slab模型中真空区域取15Å就能保证功函数的收敛.由图2可知,3个表面的静电势能在原子层内的震荡强度从大到小依次是(111)、(100)、(110)面,这是由于原子之间的相互作用造成的,与分析表面能时的结果一致.由于(110)面层间距非常小,因此原子之间的相互作用非常强,导致在[110]方向上,也即(110)Slab中的z方向,金属的势函数变化非常小.对于(111)面,其面间距非常大,从而沿着[111]方向看,静电势起伏非常大,在靠近原子中心位置处,其势能非常低,而在2层原子中间,原子势场达到最大,其势函数达到了费米能级的大小.从整体上来看,金属是一个等势体,因此各个方向上,势函数的平均值应该相同.从图2可以看出,虽然不同方向上势函数波动很大,但同种金属的势函数在不同方向上的平均值基本相同.一般来说,表面能越大则功函数越小,因此功函数值的大小依次是表5总结了各个表面的功函数和相应的实验数据.从表5可以看出,Co、Rh、Ir的功函数计算结果基本满足(4)式的关系,实验值也与(4)式相符,计算结果与实验值符合得很好.对于很多金属,表面能和功函数的实验测量过程非常复杂,测量结果具有很大的不确定性,关于表面能和功函数的实验数据比较少,因此,第一性原理计算提供了一种准确估计表面能和功函数的方法.本文计算了Co、Rh、Ir的表面能和功函数,所有的结果都是基于密度泛函理论的第一性原理计算,交换关联能采用广义梯度近似(GG A),表面能和功函数的计算都是使用理论平衡晶格常数.计算结果收敛得很好,预示着这种计算方法是合理的.Co、Rh、Ir的表面能和功函数的计算结果符合理论预期的结果,并且与实验值符合得较好.对于Ir(100)表面,探讨了它的表面能和功函数与Slab模型原子层数的关系,计算结果表明,当Slab层数增加到7层时表面能和功函数都已经收敛.对于很多金属,表面能和功函数的实验结果都具有很大的不确定性和未知性,而本文的计算结果与实验值符合得比较好,这说明,第一性原理计算是能准确描述金属表面性质的重要方法,它很好地补充了实验数据的不足,为研究金属表面性质提供了一个很好的理论指导.【相关文献】[1] Ertl G.Dynamics of reactions at surfaces[J].Advances In Catalysis,2000,45:1-69.[2] Imbihl R,Ertl G.Oscillatory kinetics in heterogeneous catalysis[J].ChemicalReviews,1995,95:697-733.[3] Perry M C,Cui X H,Powell M T,et al.Optically active iridium imidazol-2-ylidene-oxazoline complexes:Preparation and use in asymmetric hydrogenation ofarylalkenes[J].Journal of the American Chemical Society,2003,125(1):113-123.[4] 张婷,雷敏生,邱新平.CO吸附于 PtRu合金(100)面上的DFT理论研究 [J].江西师范大学学报:自然科学版,2005,29(2):99-103.[5] 熊志华,欧阳企振,周珏,等.用第一性原理研究贵金属(Cu、Ag、Au)[J].江西师范大学学报:自然科学版,2005,29(5):445-448.[6] 颜超,吕海峰,张超,等.Pt(111)表面低能溅射现象的分子动力学模拟 [J].物理学报,2006,55(3):1351-1357.[7] Shetty S G,Jansen A PJ,van Santen R A.Theoretical investigation of NO dissociation on Ru(11(2)over-bar1)surface and nanoparticle[J].J Phys Chem C,2009,113(46):19749-19752.[8] Sa’adi H,Hamad B.First-priciples investigations of iridium low indexsurfaces[J].Journal of Physics and Chemistry of Solids,2008,69(10):2457-2464.[9] Skriver HL,Rosengaard N M.Surface energy and work function of elementalmetals[J].Phys Rev B,1992,46:11.[10] Helander M G,Greiner M T,Wang ZB,et al.Pitfalls in measuring workfunction using photoelectron spectroscopy[J].Applied Surface Science,2010,256(8):2602-2605.[11] JiaJ F,Inoue K,Hasegawa Y,et al.Local workfunctionfor Cu(111)-Au surface studied by scanning tunneling microscopy[J].Journal of Vacuum Science andTechnolagy,1997,15(6):1861-1864.[12] Livneh T,Asscher M.Work function study of the adsorption,lateral repulsion,and fragmentation of CH3Br on Ru(001)[J].J Phys Chem B,1997,101(38):7505-7519.[13] Kresse G,Hafner J.Ab initio molecular dynamics for liquid metals[J].Phys RevB,1993,47:558-561.[14] Kresse G,Furthmuller J.Characterization of carbon bondson theSiC(001)c(2×2)surface[J].Phys RevB,1996,54:10304-10307.[15] Blochl P E.Projector augmented-wave method[J].Phys Rev B,1994,50:17953-17979.[16] Kresse G,Joubert D.From ultrasoft pseudopotentials to the projector augmented-wave method[J].Phys Rev B,1999,59:1758-1775.[17] PerdewJ P,Wang Y.Accurate and simple analytic representation of the electron-gas correlation energy[J].Phys Rev B,1992,45:13244-13249.[18] PerdewJ P,ChevaryJ A.Atoms,molecules,solids,and surfaces:applicationsof the generalized gradient approximationfor exchange and correlation[J].Phys RevB,1992,46:6671-6687.[19] Monkhorst HJ,Pack J D.Special points for Brillouin-zone integrations[J].Phys RevB,1976,13:5188-5192.[20] Payne M C,Teter M P.Iterative minimization techniquesfor ab initio total-energy calculations:molecular dynamics and conjugate gradients[J].Rev Mod Phys,1992,64:1045-1097.[21] Stropp A,Kresse G.The shortcomings of semi-local and hybrid functionals:what we can learn from surface science studies[J].New J Phys,2008,10:63020-63036.[22] Gross A.Theoretical surface science:a microscopic perspective[M].Berlin:Springer,2003.[23] Fiorentini V,Methfessel M.Extracting convergent surface energies from slab calculations[J].J Phys Condens Matter,1996,8:6525-6529.[24] de Boer F R,Boom R,Mattens W C M,et al.Cohesion in metals[M].Amsterdam:North-Holland,1988.[25] Lang N D,K ohn W.Theory of metal surfaces:work function[J].Phys Rev B,1971(3):1215-1223.[26] Methfessel M,Hennig D,Scheffler M.Trends of the surface relaxations,surface energies,and work functions of the 4d transition metals[J].Phys Rev B,1992,46:4816-4829.[27] Wei C M,Chou M Y.Theory of quantum size effects in thin Pb(111)films[J].Phys Rev B,2002,66:233408-233411.[28] 冯庆.锐钛矿型TiO2空位缺陷性质的第一性原理研究 [J].重庆师范大学学报:自然科学版,2009,26(1):78-81.[29] Nieuwenhuys B E,Bouwman R,Sachtler W M H.The changes in work function of group Ib and Ⅷmetals on xenon adsorption,determined by field electro n and photoelectron emission[J].Thin Solid Films,1974,21(1):51-58.[30] Strayer R W,Mackie W,Swanson L W.Work function measurements by the field emission retarding potential method[J].Surf Sci,1973,34(2):225-248.[31] Yuichi Ikuno,K oichi Kusakabe.A determination method of the work function using the slab model with a first-principles electronic structure calculation[J].E-J Surf Sci Nanotech,2008,6:103-106.[32] Michaelson H B.The work function of the elements and its periodicity[J].J Appl Phys,1977,48(11):4729-4733.。

基于虚拟仪器的2ASK数字通信系统仿真设计付国兰;刘晓山;刘正奇【摘要】根据2ASK调制和解调过程原理,采用虚拟仪器软件LabVIEW对2ASK数字通信系统进行图形化仿真,给出了仿真程序框图,并对输入序列、已调2ASK信号波形和解调输出序列等运行结果进行观察.结果表明,程序运行良好,仿真结果正确,为分析和观察通信系统以及实验教学提供了一种新方法.【期刊名称】《实验科学与技术》【年(卷),期】2014(012)006【总页数】3页(P4-6)【关键词】虚拟仪器;二进制振幅键控;通信系统;仿真【作者】付国兰;刘晓山;刘正奇【作者单位】江西师范大学物理与通信电子学院,南昌330022;江西师范大学物理与通信电子学院,南昌330022;江西师范大学物理与通信电子学院,南昌330022【正文语种】中文【中图分类】TP3919;G642.0数字通信系统以抗干扰能力强、传输差错可控、便于传输和交换、便于存储、易于集成、易于加密等优点，具有模拟通信不可比拟的优势，应用越来越广泛。

因为数字基带信号具有丰富的低频成分，很难有效地进行无线传输或者远距离的有线传输,必须先将数字基带信号对载波进行调制，使频谱适合信道传输，然后，在接收端将变换后的信号进行还原。

这种使数字基带信号的频谱进行变换的过程称为数字调制，而在接收端将接收信号还原为数字基带信号的过程称为数字解调。

在数字通信系统中, 常用的数字调制与解调技术主要有振幅键控(amplitude shift keying，ASK)、频移键控(frequency shift keying，FSK)、相移键控 (phase shift keying，PSK) 等[1]。

对通信系统进行设计、分析是一项复杂的工程，而计算机仿真技术的飞速发展,使软件替代传统硬件仿真通信实验系统成为可能。

已经有很多计算机语言，如Matlab 、SystemView、LabVIEW等都可用于通信系统仿真[2]，其中，LabVIEW采用图形化编程,具备强大的信号处理与数据分析功能,非常适合通信虚拟实验系统的开发[3-5]。

利用脉冲激光沉积技术制备镍纳米颗粒及其生长过程中的应变场模拟袁彩雷;张求龙;江子雄【摘要】利用脉冲激光沉积技术和快速退火成功地制备了镶嵌在非晶Al2O3薄膜中的Ni纳米颗粒,用高分辨率透射电子显微镜观察到镶嵌在非晶Al2O3薄膜中的Ni纳米颗粒,用有限元算法系统地模拟了Ni纳米颗粒生长过程中的应变场分布.研究发现:在Ni纳米颗粒的生长过程中,纳米颗粒受到母体A12O3材料的非均匀的偏应变的作用,而且随着Ni纳米颗粒的长大,纳米颗粒受到母体Al2O3材料的非均匀偏应变也逐渐增加.这种非均匀偏应变对于纳米颗粒的晶格结构和形貌有较大的影响,可以通过调节Ni纳米颗粒生长过程中的应变场来实现对Ni纳米颗粒界面态的调控,从而进一步优化Ni纳米颗粒的物理性能.%Ni nanoparticles embedded in the amorphous Al2O3 matrix were fabricated by using pulsed laser deposition and rapid thermal annealing. The results from high-resolution transmission electron microscope also revealed that the complete isolation of Ni nanoparticles embedded in amorphous A12O3 matrix. The growth strain of Ni nanoparticle embedded in the AI2O3 matrix was investigated. Finite element calculations clearly indicate that the Ni nanoparticle incurs a net deviatoric strain. With the growth of Ni nanoparticle, the larger Ni nanoparticles incur stronger net deviatoric strain, which will have much influence on the structure and morphology of Ni nanoparticles. Strain engineering is an effective tool for tailoring the properties of Ni nanoparticles.【期刊名称】《江西师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(036)002【总页数】5页(P111-115)【关键词】Ni纳米颗粒;应变场;脉冲激光沉积【作者】袁彩雷;张求龙;江子雄【作者单位】江西师范大学物理与通信电子学院,江西南昌330022;江西师范大学物理与通信电子学院,江西南昌330022;江西师范大学物理与通信电子学院,江西南昌330022【正文语种】中文【中图分类】O484.10 引言随着纳米颗粒尺寸的减小, 颗粒的表面积体积比急剧增大, 表面原子占粒子总原子数比例增大,因此表面态对纳米颗粒性能的影响非常显著[1-3]. 目前, 纳米材料的应用前景引起了科学工作者的高度关注, 已成为新世纪材料科学研究的热点, 并给传统材料产业带来了跨越式发展的重大机遇和挑战[4].近10年来, 由于磁性纳米颗粒具有非常广阔的应用前景, 对于纳米颗粒材料磁特性的研究已经引起了理论和实验学者的广泛关注[5-7]. 由于磁性纳米颗粒具有尺寸小、表面效应显著, 使其表现出许多不同于常规固体材料的新特性[8]. 金属纳米材料, 如具有铁磁性的金属Fe、Co、Ni等, 在磁流体、磁存储媒介、催化作用以及生物医学等科学领域有重要的应用,因而受到广泛的研究, 特别是Ni纳米颗粒, 在磁传感器、信息存储、生物分子分离等领域有着极其重要的应用[9-14]. 目前制备Ni纳米颗粒的方法有以下几种物理和化学方法: 高温分解法、阴极真空喷镀法、化学还原法、声化学沉积法等[15-21]. 近几年, 各种尺寸和形状的纳米颗粒的结构的制备及其特性的研究受到了科学工作者广泛的关注, 其中, 成功地制备各种尺寸和形状的纳米颗粒是一重大挑战[22]. 最近, 人们发现镶嵌在介电材料中的纳米颗粒, 在纳米颗粒的生长过程中总是不可避免地伴随着应变场的产生[23-25],这种应变场会对纳米颗粒的微观结构和形貌产生重要的影响, 进而影响纳米颗粒的物理和化学性能, 如光电磁学性能、催化性能等[26]. 研究工作还发现, 不同尺寸的纳米颗粒在其生长过程中, 受到应变场的分布有很大的不同, 这种应变场的不同对于纳米颗粒的微观结构和形貌都有较大的影响[27]. 但是到目前为止, 对磁性Ni纳米颗粒在其生长过程中的应变场分布还缺乏比较系统的研究. 因此, 成功制备镶嵌在介电母体材料中的Ni纳米颗粒, 并系统地认识Ni纳米颗粒在其生长过程中的应变场分布, 对于磁性Ni纳米材料的应用前景有非常重要的意义.1 实验利用脉冲激光沉积技术和快速退火制备镶嵌在非晶母体Al2O3中的磁性Ni纳米颗粒. 在制备过程中,准分子脉冲激光的波长为248 nm, 频率为5 Hz. 靶是由一个直径为25 mm的圆形的高纯度(质量分数为99.9%)的Al2O3靶材和一块长3 mm的方形Ni靶材组成, 保持Al2O3靶材和Ni靶材始终是物理性的粘结,而非化学性的粘结. 在沉积过程中, 利用一束准分子脉冲激光烧蚀固体靶, Al2O3和Ni组成的靶材缓慢地围绕中心轴旋转, 激光光束交替地烧蚀靶材的2种材料. P型(100)硅衬底先用SC1(NH4OH︰H2O2︰H2O=1︰1︰5)和SC2(HCl︰H2O2︰H2O=1︰1︰5)清洁, 然后浸入质量分数为1%的HF溶液以去除表面氧化层. 在整个沉积的过程中真空室的真空度为7×108 Torr,同时保持硅衬底的温度为室温. 沉积下来的样品在氮气中600 ℃快速退火120 s. 使用2010JEOL高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察这些样品的微观结构.图1(a)为经脉冲激光沉积技术生长样品的高分辨率透射电子显微镜图像, 显然图中没有任何纳米颗粒, 这是因为Ni都以单个的原子散布在Al2O3薄膜母体中, 也就是说Ni原子在低温下并没有成核.然后将这些样品在600 ℃快速退火120 s. 图1(b)为经过600 ℃快速退火样品的高分辨透射电子显微镜图像. 由图1(b)可以看出, 在Al2O3薄膜中, 有许多Ni纳米颗粒, 大部分颗粒都是成核的单晶纳米颗粒.图1(c)为单个的Ni纳米颗粒. 从图1可以发现, 经过在氮气中600 ℃快速退火后形成了镶嵌在Al2O3薄膜中的立方形状的单晶的Ni纳米颗粒. 这是因为, 随着温度的升高, Ni原子形成核的几率也提高, 纳米粒子的密度也会变大; 只要表面能足够, 会形成一些Ni核,而在其周围的Ni原子会通过表面扩散依附到已形成的Ni核上, 团聚成一个更大的Ni纳米颗粒[28].图1 样品的显微镜图像2 模拟与计算Ni纳米颗粒镶嵌在母体材料中产生应变的模型基于以下假设: 一个方形的各向同性的线弹性的纳米晶置于一个无限大各向同性的线弹性的母体材料中, 其中纳米晶是镶嵌在母体材料中的. 假设纳米晶被放在母体材料的一个非常小的空腔中, 由于周围母体材料的原子不能迅速移动以适应纳米晶在生长过程中的体积变化, 因而导致了纳米晶受到了周围母体材料的压缩应变. 用有限元算法(ANSYS软件)系统地模拟了镶嵌在Al2O3母体中的Ni纳米颗粒生长过程中的应变场强度的分布[29-31].在模拟中, Ni和Al2O3的杨氏模量分别为207、360 GPa, 泊松比分别为0.291、0.24. 假定Ni纳米晶的热膨胀系数为1%, 但事实上, 由于纳米晶生长导致初始应变可能远比1%的热膨胀系数大. 在有限元计算中, 假设方形的Ni纳米晶的位置在Al2O3母体的中心, Ni纳米晶和Al2O3母体的交界处是镶嵌的, 考虑Al2O3母体是无限大的和边界固定的.图2是尺寸为5、10、15 nm的Ni纳米颗粒镶嵌在Al2O3薄膜中的X-Y剖面的应力场分布图, 图3是尺寸为5、10、15 nm的Ni纳米晶的X-Y剖面的应变强度图, 图4是5、10、15 nm的Ni纳米晶在Y=0上沿X方向上的应变强度曲线. 显然Ni纳米颗粒受到周围Al2O3母体材料的压缩应变. 随着Ni纳米颗粒的长大, 它所受的周围母体材料的压缩应变强度增强. 对于大尺寸的Ni纳米颗粒, 其表面原子所受的母体材料的压缩应变比中心原子受到的压缩应变更强. 5 nm的Ni纳米颗粒的中心原子受到的应变和表面原子受到的应变几乎相同, 中心原子受到的应变和表面原子受到的应变强度均约为0.1. 这是因为尺寸较小的Ni纳米颗粒具有更大的表面积体积比, 纳米颗粒的表面原子数占纳米颗粒总原子数的比例很大, Ni纳米颗粒受到母体材料的压缩应变被分散到占纳米颗粒总原子数比例很大的表面连续原子上, 因此, 纳米颗粒受到的应变场分布比较均匀. 然而当Ni纳米颗粒生长到10和15 nm时, Ni纳米颗粒表面原子受到的应变明显强于中心原子受到的应变. 另外在Ni 纳米颗粒的棱角处原子受到的应变更大. 当Ni纳米颗粒的尺寸为10 nm时, 纳米颗粒表面原子受到的应变强度为0.229, 中心原子受到的应变强度为0.198, 棱角处原子受到的应变强度为0.283, 中心原子受到的应变比表面原子受到的应变减少了13.5%. 当Ni纳米颗粒的尺寸为15 nm时,纳米颗粒表面原子受到的应变强度为0.375, 中心原子受到的应变强度为0.320, 棱角处原子受到的应变强度为0.469, 中心原子受到的应变比表面原子受到的应变减少了14.9%. 对于尺寸较大的Ni纳米颗粒,表面积体积比比较小, 纳米颗粒的表面原子数占纳米颗粒总原子数的比例较少, Ni纳米颗粒应变被分散在占纳米颗粒总原子数比例较少的表面连续原子上, 因而导致Ni纳米颗粒表面原子受到的应变比中心原子受到的应变强. 因此, 在Ni纳米颗粒的生长过程中, 纳米颗粒受到母体Al2O3材料的非均匀的偏应变的作用, 而且随着Ni纳米颗粒的长大, 纳米颗粒受到母体Al2O3材料的非均匀偏应变也逐渐增加.这种存在的非均匀偏应变对于纳米颗粒的晶格结构和形貌有较大的影响, 从而极大地影响其物理性能[32].图2 直径为5、10、15 nm的Ni纳米晶的X-Y剖面的应变场分布图3 分别为5 nm(a)、10 nm(b)、15 nm(c)Ni纳米晶的X-Y剖面的应变强度图图4 分别为5、10、15 nm Ni纳米晶在Y=0上沿X方向上的应变强度曲线图3 结论用脉冲激光沉积和快速退火技术成功制备了镶嵌在Al2O3薄膜上的Ni纳米颗粒. 用高分辨透射电子显微镜观察发现这些Ni纳米晶具有面心立方的晶格结构. 用有限元算法研究Ni纳米晶在生长过程中的应变场分布, 发现在Ni纳米颗粒的生长过程中,纳米颗粒受到母体Al2O3材料的非均匀的偏应变的作用, 而且随着Ni纳米颗粒的长大, 纳米颗粒受到母体Al2O3材料的非均匀偏应变也逐渐增加. 这种存在的非均匀偏应变对于纳米颗粒的晶格结构和形貌有较大的影响. 因此, 系统地研究磁性Ni 纳米材料的应变场分布, 对有效地调控其物理化学性能有着非常重大的意义.4 参考文献【相关文献】[1] Fujii M, Inoue Y, Hayashi S, et al. Hopping conduction in SiO2 films containing C, Si, and Ge clusters [J]. Appl Phys Lett, 1996, 68: 3749-3751.[2] Franzo G, Irrera A, Moreira E C, et al. Electroluminescence of silicon nanocrystals in MOS structures [J]. Appl Phys A Mater Sci Process, 2002, 74: 1-5.[3] Yuan Cailei, Cai H, Lee P S, et al. Tuning photoluminescence of Ge/GeO2 core/shell nanoparticles by strain [J]. J Phys Chem C, 2009, 113: 19863-19866.[4] Van T Hoof, Hou M. Structural and thermodynamic properties of Ag-Co nanoclusters [J]. Phys Rev B, 2005, 72: 115434.[5] Raksha Sharma, Komilla Suri, Tandon R P, et al. Magnetic relaxation studies in organic-inorganic nanoclusters [J]. J Appl Phys, 2006, 99: 24311.[6] Chepulskii R V, Butler W H. Temperature and particle-size dependence of the equilibrium order parameter of FePt alloys [J]. Phys Rev B, 2005, 72: 134205.[7] Volokitin Y, Sinzig J, DeJongh L J, et al. Quantum-size effects in the thermodynamic properties of metallic nanoparticles [J]. Nature, 1996, 384: 621-623.[8] Pileni M P. Magnetic fluids: Fabrication, magnetic properties, and organization of nanocrystals [J]. Adv Funct Mater, 2001, 11: 323-336.[9] Diandra L, Leslie-Pelecky, Reuben D. Magnetic properties of nanostructured materials [J]. Chem Mater, 1996, 8: 1770-1783.[10] Skomski R. Nanomagnetics [J]. J Phys Condens Matter, 2003, 15: R841.[11] Wellner A, Paillard V, Bonafos C, et al. Stress measurements of germanium nanocrystals embedded in silicon oxide [J]. J Appl Phys, 2003, 94: 5639-5642.[12] Chew H G, Zheng F, Choi W K, et al. Influence of reductant and germanium concentration on the growth and stress development of germanium nanocrystals in silicon oxide matrix [J]. Nanotechnology, 2007, 18: 65302.[13] Che S L, Takada K, Takashima K, et al. Preparation of dense spherical Ni particles and hollow NiO particles by spray pyrolysis [J]. J Mater Sci, 1999, 34: 1313-1318.[14] Thompson G B, Banerjee R, Zhang X D, et al. Chemical ordering and texture in Ni–25 at% Al thin films [J]. Acta Mater, 2002, 50: 643-651.[15] Wu Szuhan, Chen Donghwang. Synthesis and Stabilization of Ni Nanoparticles in a Pure Aqueous CTAB Solution [J]. Chem Lett, 2004, 33: 406.[16] Margeat O, Amiens C, Chaudret B, et al. Chemical control of structural and magnetic properties of cobalt nanoparticles [J]. Hem Mater, 2005, 17: 107-111.[17] Green M, O’Brien P. A no vel metalorganic route to nanocrystallites of zinc phosphide [J]. Chem Mater, 2001, 13: 4500-4505.[18] Hou Yanglong, Gao Song. Monodisperse nickel nanoparticles prepared from a monosurfactant system and their magnetic properties [J]. J Mater Chem, 2003, 13: 1510-1512.[19] Ramesh S, Koltypin Y, Prozorov R, et al. Sono-chemical deposition and characterization of nanophasic amorphous nickel on silica microspheres [J]. Chem Mater, 1997, 9: 546-551.[20] Choi W K, Ng V, Ng S P, et al. Raman characterization of germanium nanocrystals in amorphous silicon oxide films synthesized by rapid thermal annealing [J]. J Appl Phys, 1999, 86: 1398-1403.[21] Wellner A, Paillard V, Bonafos C, et al. Stress measurements of germanium nanocrystals embedded in silicon oxide [J]. J Appl Phys, 2003, 94: 5639-5642.[22] Chew H G, Zheng F, Choi W K, et al. Influence of reductant and germanium concentration on the growth and stress development of germanium nanocrystals insilicon oxide matrix [J]. Nanotech-nology, 2007, 18: 65302.[23] Yuan Cailei, Cai H, Lee P S, et al. Tuning Photoluminescence of Ge/GeO2 Core/Shell Nanoparticles by Strain [J]. J Phys Chem C, 2009, 113: 19863-19866.[24] Yuan Cailei, Liu Qing, Xu Bo. Strain-induced structural phase transition of Si nanoparticles [J]. J Phys Chem C, 2011, 115, 16374-16377.[25] Yuan Cailei, Lee P S, Ye S L. Formation, photoluminescence and charge storage characteristics of Au nanocrystals embedded in amorphous Al2O3 matrix [J]. Europhys Lett, 2007, 80: 67003.[26] Benabbas T, Androussi Y, Lefebvre A. A finite-element study of strain fields in vertically aligned InAs islands in GaAs [J]. J Appl Phys, 1999, 86: 1945.[27] Pei Q X, Lu C, Wang Y Y. Effect of elastic anisotropy on the elastic fields and vertical alignment of quantum dots [J]. J Appl Phys, 2003, 93: 1487-1492.[28] Shin H, Lee W, Yoo Y H. Comparison of strain fields in truncated and un-truncated quantum dots in stacked InAs/GaAs nanostructures with varying stacking periods [J]. J Phys Condens Matter, 2003, 15: 3689.[29] Yuan Cailei, Xu Bo, Lei W. Strain-induced direct band gap LaAlO3 nanocrystals [J]. Materials Letters, 2012, 68: 392-394.。

江西师范大学学风建设访谈报告一、访谈调查基本情况（二）访谈目的与主要内容：1．访谈调查的目的了解江西师范大学本科生学习风气的现状及存在的问题；找出问题相对应的原因；通过对访谈结果的分析得出改善江西师范大学学风的有效措施。

2.访谈内容主要包括访谈对象的基本信息；访谈对象在课堂内及课堂外有关学业方面的活动表现；访谈对象对江西师范大学学风建设的看法及建议。

3.访谈提纲：性别：学院：所学专业：年级：（1）你对自己所学的专业感兴趣吗？（2）你现在的课多不？你有逃课的经历吗？一般逃什么课比较多？逃课是什么原因？（3）上课会认真听讲吗？对那些课比较愿意听？觉得什么样的老师能够吸引你的注意力，让你愿意听课？整个班级上课的风气如何？（是否逃课、是否认真听讲、是否积极配合老师）（4）对专业课，你在课前会预习上课内容吗？会复习上课内容吗？公共课呢？（5）课外老师会布置作业吗？什么样的作业比较多？你完成作业的质量如何？（6）在课余时间主要做什么？（7）有兼职吗？有的话，你所兼职的工作与专业有关吗？是否会因为兼职而耽误学习时间？（8）有做班干或者学干吗？做这些事情的时候会对你的学习造成影响吗？时间上有冲突的时候，你会选择完成学习任务还是做好班干或学干工作？（9）你班上大部分人过了英语四六级吗？你本专业的一些资格考试呢？（10）你觉得江西师大总体上学风怎么样，存在哪些问题？你有什么好的改善建议吗？4、访谈进程简述在一个多星期的时间里，在惟义楼、食堂、学生公寓等不同地点选择乐意接受访谈的五位江西师范大学本科生为访谈对象，以大一、大二、大三为主。

在访谈中，大部分同学能够积极配合，但也有由于被占用时间过多而出现不满情绪。

访谈者需要具有较好的语言组织能力，并且注意语气语速的把握，还需要及时观察到受访者的情绪变化。

整体来说，这次访谈进行得较为顺利，能够获得一些较为真实有效的信息。

二、访谈结果（一）五位受访者中有四位对自己所学的专业感兴趣。

实验教学基于核心素养对“大气压强生活化”创新教学设计江西师范大学物理与通信电子学院(330022)宋楠柯周新雅周行物理学科核心素养是学生通过学习物理而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力，其目标是针对学生的终身发展，促进学生全面健康成长，满足社会发展的需求。

如何落实三维目标和培养学生的核心素养，需要教师设计好每一节课，每一个教学环节。

教学设计是将教学理念与课堂教学进行有机结合的纽带，适时利用学生熟悉的材料、物品、器具创新物理实验，开展生活化的、新颖的实验教学活动,既是对学生必做实验的补充和延伸,又增强了学生的科学探究能力。

1教材分析“大气压强”选自人教版8年级物理下册第9章第3节,本节内容是在学生学习了“压强”和“液体压强”的基础上展开的，是对压强知识的进一步深化和提高，同时为“流体压强与流速的关系”的教学奠定知识基础,在结构上起着承上启下的作用。

在内容上，本节课通过学生实验证明大气压强的存在,通过托里拆利实验来测量大气压强的大小,通过“科学世界”栏目介绍大气压强的应用——活塞式抽水机，通过实验将看不见的大气压强转变为看得见的现象，降低了学习难度，符合初中生的学习特点。

2学情分析从心理特点、知识储备和认知困难三个方面进行分析。

(1)心理特点：8年级的学生具有强烈的好奇心，喜欢动手，对实验有极大的兴趣。

他们的思维方式主要是形象思维，具备了简单的逻辑思维能力,能够对实验现象进行一定的分析和思考。

(2)知识储备:学生在本章已经学习了“压强”和“液体的压强”,掌握了压强的定义和计算方法,这为本节课的学习奠定了知识基础。

(3)认知困难:大气压强看不见、摸不着，在生活中不易被感知。

笔者从培养学生核心素养的角度出发，创设物理情景，将看不见的大气压强转化为看得到的实验现象，降低了学习难度。

通过演示实验、学生实验，结合多媒体,从感性认识上升到理性认识，满足学生对新知识的好奇、渴求，以期达到既定的教学目标。

3教学目标根据课程标准的要求和对教材的理解,结合学生的实际情况，确定本课的教学目标如下。

Ir是内电压吗？IR是外电压吗？黄亦斌;郝继光;吴泽宇【摘要】本文深入分析了与欧姆定律相关的两个概念问题.由"Ir是内电压吗"引出通常所说的"内电压"可能并不存在,需小心使用;由"IR是外电压吗"引出对IR和Ir 的物理意义的讨论.文章指出,电流I、电阻R和IR都与电压、电场无本质关联;IR 反映金属导体晶格对电流的阻力,是该阻力对单位电荷所做的功,有独立、明确的物理意义,可以称为"流阻".【期刊名称】《物理与工程》【年(卷),期】2018(028)003【总页数】6页(P121-126)【关键词】欧姆定律;含源电路的欧姆定律;内电压;外电压;晶格阻力【作者】黄亦斌;郝继光;吴泽宇【作者单位】江西师范大学物理与通信电子学院,江西南昌 330027;南昌市湾里区第一中学,江西南昌 330004;江西师范大学物理与通信电子学院,江西南昌 330027【正文语种】中文欧姆定律描述的是由特定物质——金属(和电解液)做成的导体的端电压U和电流I之间的关系。

如果导体中有非静电力，那么就应将其换为含源电路的欧姆定律此外，还存在闭合电路(或全电路)的欧姆定律而式(1)可称为无源电路的欧姆定律。

以上两式中，E为电源电动势;r为电源内阻。

本文讨论一些相关的概念问题。

1 Ir是内电压吗？——“内电压”和电压概念剖析常见的一种说法是：在式(2)中，U是外电压，而Ir是内电压。

教材[1]称：式(3)中的I R(用U外表示)“是外电路上总的电势降落”(路端电压)，而Ir(用U内表示)“是内电路的电势降落”，而文献[2]、[3]皆明言：Ir“称为内阻电势降”。

这里说的就是内电压。

但Ir是内电压吗？如果是，那么它是哪两点之间的电压？是正负极之间的电压吗？正负极之间的电压是路端电压。

Ir是正负极之间经过内电路的电压吗？静电力做功与路径无关，经过内电路的电压和经过外电路的电压一定相同，故而还是路端电压。

基于小影APP的平抛运动教学设计创新与探索王琦;王兢婧;刘忠民【摘要】结合高中物理新课标的要求,对平抛运动演示实验教学设计应用支架式教学进行优化,使用自制教具进行实验,培养学生创新思维;通过大众化的"小影"APP的慢动作播放功能,直观清楚地观察到实验现象.【期刊名称】《中国教育技术装备》【年(卷),期】2016(000)024【总页数】3页(P150-152)【关键词】平抛运动;教学设计;支架式教学;自制教具;"小影"APP【作者】王琦;王兢婧;刘忠民【作者单位】江西师范大学物理与通信电子学院;江西师范大学物理与通信电子学院;江西师范大学物理与通信电子学院 330022【正文语种】中文【中图分类】G652平抛运动作为高中物理的一个重要概念，教师在教学过程中往往只注重平抛运动理论[1]的学习与分析，而忽略对于平抛运动实验的探究学习。

现有的平抛运动实验仪器[2-3]虽然可满足一般教学需要，但也存在许多明显不足，如：水柱法取材简单，易于形成平抛运动的轨迹形状，但因空气阻力等因素，会逐渐偏离应有轨迹，且不易记录在纸面上；笔触法具有操作性强、易于记录等特点，但实验操作烦琐费时，而且用笔尖试探描绘小球运动轨迹会有实验误差；碰撞挤压法操作简单，能够准确记录运动轨迹，但是由于小球在碰撞、挤压之后会在板面或挤压槽内跳动，出现一些除正确位置以外多余的点；拍摄法是利用照相机或摄像机记录平抛运动轨迹，需要使用电脑软件进行后期处理，也有提出使用iPhone系列手机自带摄像的“慢动作”模式进行记录[4]，但并不是每个学校都能拥有以上实验设备。

目前对于平抛运动实验的教学方式大多以讲授法、演示实验法为主，辅助使用一些多媒体设备进行展示。

新课程理念中更加注重对于学生科学探索精神的培养，营造以学生为主体的课堂，给予学生更多自我思考和创造的空间，以完善学生独立处理问题的能力。

针对平抛运动实验教学及实验仪器现状，笔者对平抛运动课堂演示实验教学设计和实验仪器进行创新与探索。