Vol. 50, No. 7 (2001)
2001年04月05日
总论
2001, 50 (7): 1201-1206.
doi:10.7498/aps.50.1201
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利用多重尺度法,研究了弱阻尼作用下一维非线性单原子链中的波动行为,发现在O(ε)级阻尼作用下其格波幅度减小,群速变慢.在晶格动力学中导出了参数耗散型非线性Schr?dinger方程,对方程进行解析求解.结果表明:在O(ε)级阻尼作用下一维非线性单原子链中的格孤波为传播的包络孤子;在O(ε2)级阻尼作用下,格孤波为钟状或扭结的孤子.
2001, 50 (7): 1207-1212.
doi:10.7498/aps.50.1207
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根据微观和宏观之间的质量、动量、能量守恒准则和在原格子Boltzmann模型基础上,建立了几个新的格子Boltzmann模型,使得在外力场中的格子Boltzmann模型得到进一步完善.通过还原宏观流体力学方程,捕捉到了浮力强迫系数与Grashof数之间的关系.所得动量方程和Navier Stokes方程相比,在黏性输运项上有明显的改进,说明黏性应力不但与流体的速度梯度和流体的压缩性有关,而且还与非定常的内能梯度和动量通量有关.该模型对非等温流场的数值结果证明了其具有很好的数值稳定性和适用性.
2001, 50 (7): 1213-1216.
doi:10.7498/aps.50.1213
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利用奇异摄动展开,发展了一种研究sine-Gordon扭结孤子动力学行为的理论,得到了在恒定外力作用下sine-Gordon扭结孤子类似于经典粒子,其运动遵守牛顿运动定律.同时,还得到了它在传播过程中所辐射的色散波的一个形式简单的解析表达式.
2001, 50 (7): 1217-1220.
doi:10.7498/aps.50.1217
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从量子信道的算符求和表象出发,对单模费米系统量子信道进行了参数化.参数化的结果得到另一类费米热噪声量子信道.给出了两类费米热噪声量子信道上相干信息的最大值,以估计信道的量子容量.
2001, 50 (7): 1221-1225.
doi:10.7498/aps.50.1221
摘要 +
利用相变的概念解释复杂计算机网络中广泛存在的幂律现象,并未考虑到网络这一复杂系统中节点之间的相互关联作用.通过一种计算机网络模型,对网络中的相变和整体关联行为进行了分析和比较.研究表明,随着负载的增加,网络节点行为的空间和时间的长程相关性逐渐增强,整体关联行为逐渐显现;在临界状态,网络负载变化的功率谱呈现1/f2的特点,而节点排队长度变化的功率谱服从1/fα分布,其中α≤2.网络节点行为在时间和空间上的关联进一步得到说明.
2001, 50 (7): 1226-1231.
doi:10.7498/aps.50.1226
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通过几个实例的分析,说明二维映象中V型阵发的层流相所占据的相空间区域常常具有一维特征.这些一维相空间区域对应于已经由边界碰撞分岔消失的周期点的“鬼魂”留下的一段稳定流形.它们构成类似于一维映象中阵发发生后层流相迭代通过的“隧道”.隧道的开口有明确的位置.V型阵发的湍流相所对应相空间区域具有二维特征.解析讨论了这些特征的形成机制.
2001, 50 (7): 1232-1236.
doi:10.7498/aps.50.1232
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基于一个新的具有三个位势函数(q,r,s)的等谱问题,获得了一族新的含有一个任意函数的Lax可积发展方程.特别地,当位势函数s取不同的函数时,这个方程族约化为若干类型的方程组,进一步利用迹恒等式,给出了这些方程组的双哈密顿结构,并且证明它们是Liouville可积的.此外,给出了守恒密度和对称.
2001, 50 (7): 1237-1240.
doi:10.7498/aps.50.1237
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提出了在两个不同参数混沌系统的同步中基于间歇性参数自适应的控制方法.在选择合适的间歇反馈周期N和反馈系数r的情况下,可以获得满意的同步结果.以logistic映射为例进行了计算机模拟.结果表明:适当选取反馈系数r,可以以很小的控制代价实现预定的同步目的.
2001, 50 (7): 1241-1247.
doi:10.7498/aps.50.1241
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替代数据法作为检验时间序列非线性和混沌的统计方法获得了广泛的应用.由于原替代数据法的零假设为线性高斯过程,可能把线性非高斯过程,特别是非最小相位过程误判为非线性.为了解决这一问题,提出并详细推导了基于功率谱等价的非最小相位序列求逆方法;结合基于高阶累积量的非最小相位自回归滑动平均模型辨识方法,提出了检验序列是否为线性非高斯过程的替代数据生成新算法.仿真算例表明,上述方法成功地克服了原替代数据法的不足.
2001, 50 (7): 1248-1254.
doi:10.7498/aps.50.1248
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研究了二阶Volterra滤波器的一种乘积耦合近似实现结构及其非线性NLMS自适应算法,并用这种少参数二阶Volterra滤波器(RPSOVF)研究了一些混沌信号的非线性自适应预测性能.仿真研究结果表明:所给出的非线性NLMS自适应算法能够保证这种RPSOVF的稳定性和收敛性,且RPSOVF用这种非线性NLMS自适应算法能够自适应预测一些混沌时间序列.
2001, 50 (7): 1255-1259.
doi:10.7498/aps.50.1255
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在一维局部作用元胞自动机交通流模型中引入刹车噪声与产生、消失概率,得到一完全随机的元胞自动机交通流模型.利用玻耳兹曼近似,建立了该模型的宏观动力学方程,并对宏观方程在特殊条件下的解进行了理论分析和计算机模拟.
2001, 50 (7): 1260-1263.
doi:10.7498/aps.50.1260
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利用高性能并行超级计算机系统THNPSC-1成功地实现了模拟退火算法的并行运算,并将其应用于会聚束电子衍射、俄歇电子能谱等实验数据的分析中,取得了以往实验数据分析方法无法获得的定量数据.整个模拟退火计算程序是一个独立的模块,具有良好的可移植性,适用于任何多变量函数的最优化问题.
2001, 50 (7): 1264-1267.
doi:10.7498/aps.50.1264
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用射频等离子体辅助化学气相沉积方法生长碳纳米洋葱.电子显微镜观察表明,产物中无碳纳米管等伴随生成,因而制得了较高产率、较高纯度的纳米洋葱.尤其是Co-SiO2催化剂生长的碳纳米洋葱,实心、光滑,且内无催化剂颗粒,其外层由未闭合的、呈波浪状的石墨片构成,显示出与众不同的微观结构和性能.提出了该方法中碳纳米洋葱的生长机理为碳笼由里向外嵌套形成球形粒子.对波浪状、非闭合结构的形成过程进行了讨论.
原子和分子物理学
2001, 50 (7): 1268-1273.
doi:10.7498/aps.50.1268
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用相对论有效原子实势(RECP)和密度泛函(B3LYP)方法对Pun(n=2,3)体系的结构进行了优化,得到了Pu2和Pu3分子的几何构型分别为D∞h,D3h,其基态分别为13和19重态.在B3LYP/RECP水平上得到Pu2分子的光谱常数ωe=52.3845cm-1,ωe χe=0.02
2001, 50 (7): 1274-1278.
doi:10.7498/aps.50.1274
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建立了一套光腔衰荡原子束吸收光谱测量装置,并对Ba原子的6s6p1P1←6s6s1S0吸收谱线用光腔衰荡光谱方法进行了测量,得到了Ba原子在553.548nm不同温度下的吸收谱线线型.实验结果表明,该装置测量吸收灵敏度达到6×10-7.
唯象论的经典领域
2001, 50 (7): 1279-1283.
doi:10.7498/aps.50.1279
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研究了包括任意的光场非线性和原子光场非线性依赖强度耦合J-C(Jaynes-Cummings)模型中单原子的辐射谱,分析了上述非线性对辐射谱的影响.结果表明,原子的辐射谱强烈地依赖于光场的非线性项R(a+a)及原子光场非线性耦合因子f(a+a)的形式,其谱结构与标准J-C模型中原子的辐射谱明显不同.当腔内充满的非线性介质使得f(a+a)=1/(a+a)1/2时,对于任意的初始光场态,辐射谱总是显示
2001, 50 (7): 1284-1289.
doi:10.7498/aps.50.1284
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模拟研究了光场极化方向对自由电子与线偏振强激光束间发生净能量交换(非弹性散射及加速效应)的影响.研究结果表明,当光场强度0.1≤a0≤1时(a0=eE0/mecω),电子在激光束上的散射呈现弱的非弹性效应,且与场的线偏振极化方向无关,表现为空间各向同性,与有质动力势模型的结果定性一致.而当a0≥10时,电子与光场间的净能量交换不仅变得明显,而且依赖于电子入射方向与场极化面之间的夹角.当电子沿电场极
2001, 50 (7): 1290-1293.
doi:10.7498/aps.50.1290
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在电极间距为46cm、内径为1.3cm的石英放电管中,通过高频纵向脉冲放电激励,获得波长为0.85μm/0.87μm和5.54μm的钙离子和原子共振-亚稳跃迁激光的同时振荡.最大激光总功率和效率分别达1.1W和0.1%.测量并分析了激光输出特性和各工作参量之间的关系.
2001, 50 (7): 1294-1297.
doi:10.7498/aps.50.1294
摘要 +
通过锶蒸气中的高频脉冲放电,实现了锶原子6.45μm自终止跃迁激光和锶离子1.03μm/1.09μm自终止跃迁激光的同时振荡.其中6.45μm激光最大激光平均功率为273mW.在对比实验的基础上分析和讨论了主要工作参数对这两组激光输出影响的差异.
2001, 50 (7): 1298-1301.
doi:10.7498/aps.50.1298
摘要 +
对采用腔内新型宽带半导体可饱和吸收镜(SESAM)掺钛蓝宝石激光器中的启动克尔透镜锁摸(KLM)的机理进行了实验研究.讨论了SESAM在阻挡恢复过程中,启动锁模时间与其他因素的关系.获得了SESAM启动KLM过程较为完整的物理图像,并对其机理进行了分析和讨论.
2001, 50 (7): 1302-1307.
doi:10.7498/aps.50.1302
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依据外电场作用下电流变液结构由各向同性转变为各向异性及介电性能改变的实验事实,建立了微波穿透电流变液样品的理论模型,导出了微波透射率的基本表达形式.理论模拟显示:当电流变液的介电常量小于所处环境的介电常量时,透射率随电场的增加而增加;反之则减小.实验研究表明:电流变液的微波衰减(透射率)的变化可以通过电场来调控.分析认为在外加电场作用下,电流变液结构转变和介电性能的变化是导致微波透射率可调控的主要原因.
流体、等离子体和放电
2001, 50 (7): 1308-1312.
doi:10.7498/aps.50.1308
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采用平面冲击压缩方法产生密度和温度都均匀的氩等离子体,根据光谱辐射强度随时间的变化测量了氩等离子体在可见光区几个波长通道的辐射不透明度,等离子体温度在1.4—2.2eV范围,密度在0.0083—0.015gcm3之间.测量值和理论计算结果符合较好,说明平均原子模型可以较好地描述该热力学条件下氩等离子体的光子输运行为.基板表面的光反射率在确定辐射不透明度时是一个重要参数.采用简化的自洽方法求解基板表面的光反射率.结果表明,基板/氩气界面的光反射率R在0.4附近,与Erskine专门实验
2001, 50 (7): 1313-1317.
doi:10.7498/aps.50.1313
摘要 +
Langmuir探针是诊断等离子体参数的重要手段.报道了在氩气射顿(13.56MHz)辉光放电等离子体中使用调谐单探针进行诊断,对探针I-V特性曲线的统计噪声进行了数字滤波的光滑化处理,而后求二次微商.在相同的放电条件下,使用自行设计的微分电路,对探针特性二次微商进行在线测量.这两种方法得到的二次微商结果能够较好地符合.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2001, 50 (7): 1318-1323.
doi:10.7498/aps.50.1318
摘要 +
利用粉末X射线衍射和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)技术对用化学共沉淀法制备的非晶和纳米ZrO2·15%Y2O3体系进行了研究.粉末X射线衍射结果表明,300℃温度处理的样品呈非晶态,500℃时样品已经晶化,形成单一立方相的纳米结构.EXAFS分析显示,在从非晶态向纳米结构晶化的过程中,最近邻的ZrO配位层的配位数和键长没有发生明显的改变,说明300℃时已经形成和900℃相同的最近邻局域结构.而对于ZrZr(Y)配位层,随着晶粒尺寸的减
2001, 50 (7): 1324-1328.
doi:10.7498/aps.50.1324
摘要 +
利用质量分离的低能离子束沉积技术,得到了非晶碳膜.所用离子能量为50—200eV,衬底温度从室温到800℃.在沉积的能量范围内,衬底为室温时薄膜为类金刚石,表面非常光滑;而600℃下薄膜主要是石墨成分,表面粗糙.沉积能量大于140eV,800℃时薄膜表面分立着高度取向的、垂直衬底表面、相互平行的开口碳管.用高分辨电子显微镜看到了石墨平面的垂直择优取向,离子的浅注入和应力是这种优先取向的主要机理.
2001, 50 (7): 1329-1333.
doi:10.7498/aps.50.1329
摘要 +
室温下在单晶Si中注入(0.6—1.5)at%的C原子,部分样品在C离子注入之前在其中注入29Si+离子产生损伤,然后在相同条件下利用高温退火固相外延了Si1-xCx合金,研究了预注入对Si1-xCx合金形成的影响.如果注入C离子的剂量小于引起Si非晶化的剂量,在950℃退火过程中注入产生的损伤缺陷容易与C原子结合形成缺陷团簇,难于形成Si1-xC
2001, 50 (7): 1334-1339.
doi:10.7498/aps.50.1334
摘要 +
从统计力学出发,在晶格谐振近似模型下重新导出了吴强经福谦(吴经)热力学物态方程,给出了该物态方程参数,即吴经参数R的表示式,致使对物态方程的计算不再依赖Grüｎｅｉｓｅｎ系数.同时将由新参数计算出的冲击绝热线与用原参数计算得到的作比较,二者相当一致,表明统计模型给出的参数有效.
2001, 50 (7): 1340-1345.
doi:10.7498/aps.50.1340
摘要 +
在单自旋跃迁临界动力学的基础上,利用动力学decimation重整化群技术,在考虑类磁型微扰的情况下,对动力学Gaussian自旋模型在具有扩展对称性的Sierpinski铺垫上的临界慢化行为进行了研究.结果表明,系统的动力学临界指数z仅与静态关联长度临界指数ν有关,而与分形维数Df无关.
2001, 50 (7): 1346-1349.
doi:10.7498/aps.50.1346
摘要 +
讨论了在Cu-Zn-Al合金表面观察到的非线性振荡现象.观测和计算表明,这些微米量级的原子胞体的类液振荡具有孤波运动特征,当外部激振较强时,其振荡可维持相当长的时间;如果内耗较强,原子波胞的振幅按照函数e-kt规律随时间衰减.理论计算与实验符合较好.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2001, 50 (7): 1350-1354.
doi:10.7498/aps.50.1350
摘要 +
提出了一种SiC反型层表面粗糙散射的指数模型,并对6H-SiC反型层迁移率进行了单电子的Monte Carlo模拟,模拟中考虑了沟道区的量子化效应.模拟结果表明,采用表面粗糙散射的指数模型能够使SiC反型层迁移率的模拟结果和实验值符合得更好.模拟结果还反映出有效横向电场较高时表面粗糙散射的作用会变得更显著,电子的屏蔽效应降低了粗糙散射对沟道迁移率的影响,温度升高会引起沟道迁移率降低.
2001, 50 (7): 1355-1358.
doi:10.7498/aps.50.1355
摘要 +
利用直流四电极法和微差法分别测量了液态InSb的电阻率和热电势与温度的关系,得到了高精度的数据.发现液态InSb的电阻率温度系数在熔点附近随温度升高而增大;在高于617℃的高温区,该液体的电阻率与温度呈较好的线性关系.热电势温度系数在617℃左右也同样存在较明显的变化.结合其他物理性质随温度的变化规律及接近熔点温度的结构特点,可以认为液态InSb在熔点以上存在结构变化.
2001, 50 (7): 1359-1365.
doi:10.7498/aps.50.1359
摘要 +
利用三种临界态模型(Bean模型、Kim模型和指数模型),采用比较简单的方法,以Bi2223高温超导体为例,给出了平板状超导体的初始磁化曲线和磁滞回线的解析表达式.对不同温度和磁场下的磁化强度进行了编程计算,对计算结果进行讨论.利用推导的公式,讨论了温度和外加磁场对高温超导体的磁滞损耗的影响.
2001, 50 (7): 1366-1370.
doi:10.7498/aps.50.1366
摘要 +
考虑界面粗糙散射,在Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论框架下,通过求解Bogoliubov-de-Gennes(BdG)方程,分别计算T=0K和有限温度下,d(x2-y2)+idxy混合波正常金属绝缘层超导体结中的准粒子输运系数和隧道谱.研究表明:隧道谱中的电导峰的劈裂程度强烈地依赖于dxy波分量的强度、超导体的晶轴方位和界面粗糙强度,而温度的升高能压低电导峰.
2001, 50 (7): 1371-1377.
doi:10.7498/aps.50.1371
摘要 +
钒酸钇(YVO4)晶体有高的激光损伤阈值和高的激光输出斜率效率,也有很好的机械性能和化学稳定性.从测量Tm:YVO4晶体的吸收谱入手,考虑该晶体的各向异性效应,拟合出Tm3+的光学强度参量,进一步得到了振子强度f,辐射跃迁速率A和积分发射截面Σ等光学参量.在350—2500nm范围内,YVO4晶体基质的吸收很小,而Tm3+在YVO4晶体中发光能力很强;特有的是蓝光1
2001, 50 (7): 1378-1384.
doi:10.7498/aps.50.1378
摘要 +
制备了Yb3+掺杂四磷酸盐玻璃,以实测的吸收光谱及荧光光谱计算了Yb3+在四磷酸盐玻璃中各光谱性能参数和激光性能参数,以荧光捕获效应讨论了倒易法和Fuchtbaucr-Ladenbury公式之间的计算差异.此外,还进一步讨论了Yb3+在四磷酸盐玻璃中各性能参数的浓度效应以及OH基对Yb3+发光的影响.研究表明Yb3+掺杂四磷酸盐玻璃具有相当优良的光谱和激光性能参数.
2001, 50 (7): 1385-1389.
doi:10.7498/aps.50.1385
摘要 +
在对ZnS导带结构进行多项式拟合的基础上,利用解析方法,对ZnS型薄膜电致发光器件中的电子输运过程进行了Monte Carlo模拟.研究了夹层结构和分层优化结构薄膜电致发光器件发光层中电子能量的空间分布,得出了两种不同空间分布曲线,即夹层结构中的n形分布和分层优化结构中的U形分布,并分析了导致这种不同分布的原因是由于电子在发光层中输运过程的初始能量不同.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2001, 50 (7): 1390-1395.
doi:10.7498/aps.50.1390
摘要 +
报道了用反应溅射法制备TiO2薄膜的实验研究.详细研究了氧分压、基底温度和退火温度对成膜结构的影响.制备出了具有金红石和锐钛矿晶体结构的TiO2薄膜.分析了金红石和锐钛矿晶体的形成条件,并对薄膜的表面形貌进行了测量.
2001, 50 (7): 1396-1400.
doi:10.7498/aps.50.1396
摘要 +
采用微波等离子体化学气相沉积法,用高纯氮气(99.999%)和甲烷(99.9%)作反应气体,在单晶Si(100)基片上沉积C3N4薄膜.利用扫描电子显微镜观察薄膜形貌,表明薄膜由密排的六棱晶棒组成.X射线衍射和透射电子显微镜结构分析说明该薄膜主要由β-C3N4和α-C3N4组成,并且这些结果与α-C3N4相符合较好.由虎克定律近似关
2001, 50 (7): 1401-1404.
doi:10.7498/aps.50.1401
摘要 +
应用小角X射线散射技术研究二元Al-Li(Li的质量分数为2.70%)合金时效-回归-再时效析出δ′相的行为.发现再时效8h析出的δ′相与基体之间存在明显的过渡界面层,再时效16h以后过渡界面层消失.表明δ′相粒子的长大首先是吞噬过渡界面层长大,然后是互相吞并长大.