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基于Phyphox软件的重力加速度测量

物理教师 2024年第8期45卷 63-66页

作者：李健辉沈光先贵州师范大学物理与电子科学学院贵州贵阳550025

在单摆测量重力加速度的实验中,利用手机软件Phyphox的近距秒表绘制的“距离-时间”图像计算单摆周期,并对实验装置进行优化,测量重力加速度.该实验方法的测量结果与传统的利用单摆测量重力加速度实验相比较,不仅实验原理简单、操作简便... 详细信息

在单摆测量重力加速度的实验中,利用手机软件Phyphox的近距秒表绘制的“距离-时间”图像计算单摆周期,并对实验装置进行优化,测量重力加速度.该实验方法的测量结果与传统的利用单摆测量重力加速度实验相比较,不仅实验原理简单、操作简便,还提高了测量精确度,为创新实验研究提供新的思路.

关键词： Phyphox软件重力加速度单摆周期

基于核心素养下高考中“电池电动势和内阻测量”实验的思考

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物理教学探讨 2024年第6期42卷 46-50页

作者：于佳琪刘高福贵州师范学院物理与电子科学学院贵阳550018 贵州师范大学物理与电子科学学院贵阳550001

物理实验教学具有实践性、直观性、实证性、操作性和创新性等特点,能够有效帮助学生理解和应用物理知识,培养科学研究和实验操作能力。通过实验操作和直接观察物理现象,可以帮助学生更深入地理解和记忆理论知识,并通过实际测量和数据分... 详细信息

物理实验教学具有实践性、直观性、实证性、操作性和创新性等特点,能够有效帮助学生理解和应用物理知识,培养科学研究和实验操作能力。通过实验操作和直接观察物理现象,可以帮助学生更深入地理解和记忆理论知识,并通过实际测量和数据分析,直接获得结果,提高对物理概念的直观理解。同时,鼓励学生在实验中发挥创新性,利用自身的想象力设计实验方案,妥善处理实验过程中遇到的问题,并提出自己的观察和结论,促进学生创新思维的形成。以高考题目“电池电动势和内阻测量”为切入点,帮助学生理解和应用物理知识,培养科学研究和实验操作能力。

关键词：实验教学核心素养高考物理

聚焦情境载体发掘实验素材——以“天宫课堂”为情境的高考试题为例

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实验教学与仪器 2024年第4期41卷 1-3,12页

作者：刘丹廖杨芳向坤贵州师范大学物理与电子科学学院贵州贵阳550025 贵州师范学院物理与电子科学学院贵州贵阳550018

情境化试题作为测评学生核心素养的重要工具,在落实学生核心素养方面具有重要价值。我国空间站开展的三次“天宫课堂”,展示了以物理实验演示为主的生动课堂,为物理教学提供了丰富的教学资源。以部分“天宫课堂”演示实验为情境的高考... 详细信息

情境化试题作为测评学生核心素养的重要工具,在落实学生核心素养方面具有重要价值。我国空间站开展的三次“天宫课堂”,展示了以物理实验演示为主的生动课堂,为物理教学提供了丰富的教学资源。以部分“天宫课堂”演示实验为情境的高考试题为例,挖掘其蕴含的物理教学资源,提出相应的教学建议。

关键词：情境化试题演示实验天宫课堂实验教学

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基于拉锥细芯光纤的大量程双参量传感器

光电子·激光 2024年第10期35卷 1018-1023页

作者：鲁志琪李驰周文标任杰彭敏刘昌宁湖北师范大学物理与电子科学学院

折射率与轴向应变的监测是工程应用的重要组成部分。为了实现大量程的折射率、应变双参量测量传感器，提出了一种基于锥形细芯光纤(thin-core fiber, TCF)传感器。首先在两段标准单模光纤(single-mode fiber, SMF)之间熔接一段长度为2 c... 详细信息

折射率与轴向应变的监测是工程应用的重要组成部分。为了实现大量程的折射率、应变双参量测量传感器，提出了一种基于锥形细芯光纤(thin-core fiber, TCF)传感器。首先在两段标准单模光纤(single-mode fiber, SMF)之间熔接一段长度为2 cm的TCF,然后在TCF中心放电并拉锥，制作得到一个全光纤马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer, MZI)。在实验中，利用丙三醇溶液替代氯化钠(NaCl)溶液可扩大折射率的测量范围。实验结果表明，在1.351 1—1.380 3范围内，折射率的最高灵敏度为-20.95 nm/RIU;在1.384 3—1.446 6范围内，折射率的最高灵敏度可达-294.32 nm/RIU。在0—272 7με的应力范围内，表现出-0.6 pm/με的应变灵敏度，说明该结构在折射率量程大且灵敏度高的前提下，也维持着较强的鲁棒性。该器件制备简单、结构紧凑，在折射率和应力测量等领域具有一定的应用价值。

关键词：折射率应力细芯光纤(TCF) 拉锥传感器

基于遗传算法优化VMD-ESSA的HIFU回波信号降噪研究

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传感技术学报 2024年第6期37卷 1049-1055页

作者：蒋智伟赵雨洁李吉祥邹孝钱盛友湖南师范大学物理与电子科学学院湖南长沙410081

由于高强度聚焦超声(HIFU)信号夹杂环境噪声,提出利用遗传算法优化变分模态分解(VMD)并结合能量均值法(EAM)及奇异谱分析(SSA)来对其进行降噪。遗传算法使得VMD具有更强的抗干扰性,奇异谱分析能够弥补能量均值去噪不完善。仿真实验表明... 详细信息

由于高强度聚焦超声(HIFU)信号夹杂环境噪声,提出利用遗传算法优化变分模态分解(VMD)并结合能量均值法(EAM)及奇异谱分析(SSA)来对其进行降噪。遗传算法使得VMD具有更强的抗干扰性,奇异谱分析能够弥补能量均值去噪不完善。仿真实验表明,所提方法与GA-VMD-E、GA-VMD-SSA、VMD-ESSA降噪方法相比,重构后的信号的信噪比更高,均方根误差和最大误差更小。在实测信号中从频谱和降噪率两个角度证明了该方法的优越性,为通过HIFU回波信号分析生物组织损伤提供了一种更有效的预处理方法。

关键词：高强度聚焦超声去噪变分模态分解遗传算法奇异谱分析

基于PDMS的FPI高灵敏度温度与气压传感器

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传感技术学报 2024年第4期37卷 581-588页

作者：曹庭水胡传菊李丽方婷李宏江超湖北师范大学物理与电子科学学院湖北黄石435002

为了满足生产实际对高灵敏度温度和气压测量的需要,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)设计了一款新型的高灵敏度温度与气压光纤传感器。传感器由两个自由光谱范围相近的法布里-珀罗干涉仪(FPI)并联构成,两个FPI由单模光纤端面涂覆PDMS制成。由于... 详细信息

为了满足生产实际对高灵敏度温度和气压测量的需要,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)设计了一款新型的高灵敏度温度与气压光纤传感器。传感器由两个自由光谱范围相近的法布里-珀罗干涉仪(FPI)并联构成,两个FPI由单模光纤端面涂覆PDMS制成。由于PDMS具有优良的热敏性和弹性,基于PDMS的FPI具有较好的温度和压力敏感性。将两个自由光谱范围相近的FPI并联后,形成一个光学游标效应传感器,进一步放大了传感器灵敏度。实验结果表明传感器的温度和气压灵敏度分别为2.7893 nm/℃和15.5079 nm/MPa,而单个FPI的温度与气压灵敏度分别为0.2508 nm/℃和1.5181 nm/MPa,灵敏度被分别放大了11.1和10.2倍。该传感器结构简单、制作容易、尺寸紧凑、成本低、灵敏度高、重复性和稳定性好,具有一定的实际应用价值。

关键词：光纤传感器光纤法布里-珀罗干涉仪光学游标效应气压与温度 PDMS

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集成微腔光梳产生与应用

科学通报 2024年第12期69卷 1526-1527页

作者：程亚薛晓晓华东师范大学物理与电子科学学院上海200241 清华大学电子工程系北京100084

光学频率梳简称为光频梳或光梳,其光谱包含一系列频率严格等间距的谱线,非常像人们日常生活中的梳子,故而得名[1].光梳技术在21世纪初兴起,最早在光频率精密测量中作为倍频链的替代方案而被提出.相对于倍频链,光梳大大降低了系统的复杂... 详细信息

光学频率梳简称为光频梳或光梳,其光谱包含一系列频率严格等间距的谱线,非常像人们日常生活中的梳子,故而得名[1].光梳技术在21世纪初兴起,最早在光频率精密测量中作为倍频链的替代方案而被提出.相对于倍频链,光梳大大降低了系统的复杂度和体积,成为光学频率综合、光原子钟、精密光谱测量等领域的重要工具.在光梳技术发展史上,最被人津津乐道的事情可能是2005年Hänsch和Hall因此而获得诺贝尔物理学奖[2].发展至今,光梳系统的构建技术已经比较成熟,也有一些商用化的产品.其中所使用的种子光源主要包括光纤锁模激光器和固体锁模激光器两类.然而,光梳系统的总体积和功耗仍然较高,应用场景目前仍然主要局限在实验室中.因此,实现光梳的集成化和小型化,使其走出实验室成为大家追求的下一步目标.

关键词：锁模激光器倍频链光频率光梳诺贝尔物理学奖光频梳光学频率梳替代方案

22nm全耗尽型绝缘体上硅器件单粒子瞬态效应的敏感区域

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国防科技大学学报 2024年第2期46卷 146-152页

作者：张博翰梁斌刘小年方亚豪国防科技大学计算机学院湖南长沙410073 湖南师范大学物理与电子科学学院湖南长沙410081

基于3D-TCAD模拟,研究了22 nm全耗尽型绝缘体上硅(fully depleted silicon-on-insulator,FDSOI)器件单粒子瞬态(single-event transient,SET)效应的敏感性区域。对比了使用单管和使用反相器来研究器件SET敏感性区域的方法,从而分析实际... 详细信息

基于3D-TCAD模拟,研究了22 nm全耗尽型绝缘体上硅(fully depleted silicon-on-insulator,FDSOI)器件单粒子瞬态(single-event transient,SET)效应的敏感性区域。对比了使用单管和使用反相器来研究器件SET敏感性区域的方法,从而分析实际电路中重离子轰击位置对22 nm FDSOI器件SET敏感性的影响,并从电荷收集机制的角度进行了解释。深入分析发现寄生双极放大效应对重粒子轰击位置敏感是造成器件不同区域SET敏感性不同的原因。而单管漏极接恒压源造成漏极敏感性增强是导致单管与反相器中器件SET敏感区域不同的原因。修正了FDSOI工艺下器件SET敏感性区域的研究方法,与单管相比,采用反相器进行仿真,结果更符合实际情况,这将为器件SET加固提供理论指导。

关键词：单粒子瞬态电荷收集双极放大效应敏感区域全耗尽型绝缘体上硅

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埋底界面修饰实现高效稳定钙钛矿太阳能电池

发光学报 2024年第6期45卷 996-1004页

作者：陈中良胡文涛王雪璐徐敬华孙超姚叶锋华东师范大学物理与电子科学学院上海200241 苏州市食品检测中心江苏苏州215104

埋底界面修饰可以有效提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。本工作通过采用双(三苯基磷)氯化钴(BTPPCC)作为预埋底界面的表面修饰剂,成功钝化了MAPbI3钙钛矿薄膜下表面富集的缺陷,优化了钙钛矿薄膜与下方空穴传输层(HTL)之间的界面接触... 详细信息

埋底界面修饰可以有效提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。本工作通过采用双(三苯基磷)氯化钴(BTPPCC)作为预埋底界面的表面修饰剂,成功钝化了MAPbI3钙钛矿薄膜下表面富集的缺陷,优化了钙钛矿薄膜与下方空穴传输层(HTL)之间的界面接触,提高了钙钛矿光吸收层的结晶性能。此外,BTPPCC还有效地抑制了界面电荷的非辐射复合作用,改善器件的长期稳定性,使得p-i-n型器件的能量转换效率(PCE)从18.37%提升至20.12%,未封装器件在相对湿度(RH)为50%的室温环境空气中连续工作近500 h后仍保持初始效率的76%以上。这为钙钛矿埋底界面优化提供了一种有效的方法。

关键词：钙钛矿太阳能电池埋底界面缺陷钝化

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