霾、雾与浮尘

地球大气中一直含有大量微小的灰尘、烟粒、硫酸盐、硝酸盐、铵盐等颗粒物质,气象学上将这些悬浮在空气中的微小的颗粒物质称为大气气溶胶。通常情况下,自然界能够较长时间悬浮在空气中的气溶胶粒子,直径在10微米以下,肉眼不能分辨,因此不会引起人们的注意。在特定的气象条件下(如静风、逆温等稳定大气状态下),如果人类社会向大气排放过多的污染物质,使空气中的气溶胶不断在某一区域聚集致使其浓度过大,产生可见的光散射作用,人们就能感觉到大气混浊、视野模糊。如果由于悬浮在空气中不可见的微小颗粒散射作用出现水平能见度小于10千米的天气现象时,就称霾(音mái)。形成霾的核心物质是悬浮在空气中的微小颗粒,这些颗粒的直径分布在0.001微米到10微米之间,它们对光线的散射作用,使空气变混浊,影响视野。在有霾的天气里,看远处的物体如同隔了一层纱,物体颜色减弱、边缘模糊。由于直径在10微米以下的颗粒物属于可吸入颗粒物的范畴,能够通过呼吸直接进入人的呼吸系统,诱发各种呼吸系统疾病,因此有霾的天气里要减少户外活动或采取个人有效防护措施。形成霾的颗粒来源于自然和人类活动排放。自然界产生的颗粒物主要包括灰尘、矿物、硫酸盐、硝酸盐等气溶胶物质;人类活动排放的颗粒物主要包括燃烧化石燃料(煤和石油等)和生物质燃烧(植物秸秆、动物尸体和生活垃圾等)、工业生产和生活活动等过程中,产生大量含有很多有毒和有害水溶性粒子的气溶胶。严重的城市空气污染会加大霾发生的频率,稳定的大气状态是发生霾的重要天气条件。人类可以通过控制大气中的工业排放量或保护植被、改善自然环境等减少霾发生的频次,却无法人为清洁整个大气层。大气的净化主要依靠自然过程自我净化。形成霾的粒子依靠自身重力作用降落到地面的过程非常缓慢,但在不稳定大气状态下,形成霾的粒子会在风或对流作用下向远处和高空输送,在光化作用或遇到合适的水汽条件时,作为云、雾的凝结核,形成云、雾和雨滴,最终降落到地面。清除空气中悬浮粒子最直接有效的自然过程是降水冲刷。容易与霾混淆的天气现象有雾、轻雾(旧称霭)和浮尘,它们的共同特征是使能见度恶化,影响视程。它们的区别主要有几个方面：第一,形成条件和所含颗粒物不同。起雾过程本质上都是由于空气中的水蒸气遇冷达到饱和,空气相对湿度达到100%,就产生了凝结态的雾滴(能悬浮在空气中的微小水滴),因此,形成雾和轻雾现象的物质颗粒主要是水汽。霾和浮尘天气一般相对湿度低于80%,因此形成霾和浮尘的天气现象的物质颗粒主要是“干粒子”。浮尘天气一般出现在大风、沙尘暴天气之后的无风或风较小的天气条件下,其颗粒物主要是裸露的地表或建设工地等处的尘土被风吹向空中,大风过后较大的尘土粒落地,而直径在100微米以下的微小尘粒继续飘在空中并向下风方向移动,形成浮尘天气。霾一般出现在气团稳定、较干燥的天气条件下,粒子除包括尘土外更多的是其他气溶胶,粒子平均直径一般也比浮尘小。第二,影响视线程度不同。水平能见度低于1千米为雾,在1～10千米之间为轻雾。霾和浮尘的水平能见度均在10千米内。从视觉上来说,雾和轻雾通常为乳白色,浮尘一般呈土黄色,而霾在不同的光线背景下颜色有所变化——远处明亮的物体呈浅黄色或橙红色,暗的物体则呈蓝灰色。第三,形态和尺度不同。雾一般呈乳白色,像云一样,不均匀,有雾区与无雾区有明显界线,水平尺度大小相差悬殊,垂直厚度一般在几百米以下。霾和浮尘比较均匀,与晴空区没有明显的界线,水平尺度在数十千米以上,垂直厚度可达数千米。第四,对环境的影响不同。自然界的雾除了影响交通,不会影响人类健康,有利于促进植物生长。形成霾和浮尘的颗粒物会严重损害人类健康,也会影响植物的正常生长。2006年4月16—17日的一场浮尘天气,仅在北京市的降尘量就达到30万吨,北京市民经历了从黄天到黄地的过程,看到了北京一夜之间成为土城,但未必能想到如果没有“及时雨”冲刷,植物将被叶面上的尘土憋死。期盼着“阴霾终将去,浮尘昨日天”,各国政府和全人类正在为此努力着。     

FY-3A气象卫星紫外臭氧垂直探测仪

国际上利用紫外散射辐射从空间探测研究大气臭氧层已有近30年的历史。我国从本世纪初开始研制紫外臭氧垂直探测仪,它是“风云三号”A星的重要探测仪器之一,其主要任务是测量太阳和大气后向散射紫外光谱,反演臭氧总量的垂直分布,为环境监测、气候预报和全球气候变化研究提供重要参数。     

认识PM2.5

随着工业的发展,机动车辆的增多,污染物排放和大气颗粒物大量增加,直接导致了大气能见度降低,使得整个城市看起来灰蒙蒙一片。研究表明,大气颗粒物中的PM2.5是能见度降低的主要原因。本文就PM2.5的定义、成分与来源、危害、与能见度的关系、监测技术、相关标准,以及防治手段等进行了介绍。     

认识PM2.5

随着工业的发展,机动车辆的增多,污染物排放和大气颗粒物大量增加,直接导致了大气能见度降低,使得整个城市看起来灰蒙蒙一片。研究表明,大气颗粒物中的PM2．5是能见度降低的主要原因。本文就PM2．5的定义、成分与来源、危害、与能见度的关系、监测技术、相关标准,以及防治手段等进行了介绍。     

“波动光学知识”在中国的早期传播

本文考察"波动光学知识"在中国的早期传播历程。在对相关领域的研究文献进行评析与综述的基础上,对这一历史过程进行全面的梳理:首先,介绍"波动光学知识"传入中国的历史背景;其次,探寻"波动光学知识"传入中国的途径与形式;第三,对于有关"波动光学知识"的传播内容进行总结,尤其是"以太"与"光浪"基本概念以及"两说之争"内容的中文翻译,从而得出对于这一传入过程特点的认识;最后,阐述"波动光学知识"对晚清知识分子产生的影响。     

光学异常透射的微观理论

本文介绍了作者最近在《自然》杂志（Nature,2008,452：728-31）发表的一项解释光学异常透射的微观理论。该理论建立了描述异常透射的一个金属表面等离子体（surface plasmon polariton,SPP）模型,通过比较模型预言的结果和严格求解Maxwell方程组全矢量方法的数值计算结果,发现在可见光及近红外波段,该模型能够定量给出异常透射的所有主要特征,从而验证了该模型的有效性。由于模型中仅保留了SPP而忽略了其它金属表面波,因此能够单独考察SPP在异常透射中的贡献,有助于调和之前不同观点间的争论。同时,由于该模型将二维孔阵列分解为一维孔链的周期组合,然后综合考虑各孔链处SPP的激发及散射过程。因此能够从微观层面分析形成异常透射的物理原因,解释了传统模式展开方法中表面Bloch模式的物理根源,同时能够为相关器件的设计提供理论指导。     

光学辐射计量术语规范化的进展

文章介绍了光学辐射计量的对象与任务,概述了国际的和国内的光辐射计量术语标准化的进展,以及该术语推广过程中面临的挑战。重点讨论了国家计量技术规范JJF1032-2005《光学辐射计量术语及定义》的一些命名原则,最后描述了编制技术规范的路线图。     

光学辐射计量术语规范化的进展

对辞书术语的定义格式作了查证,并通过与教材中的术语定义的对比,探讨两种定义格式的特点。根据参与术语翻译和标准评审的点滴积累与正反体验,将翻译定名中的常见问题尝试概括为十种。每种问题都举出实例,从逻辑、语法与格式三方面加以分析。文中举例虽取自信息技术和对定义的翻译,但所概括的定义的特点和常见问题适用于科学技术其他学科,适用于自行撰写定义。     

新型非线性光学有机晶体材料的合成与性能表征

本文介绍了一系列非线性光学有机晶体材料合成、表征,并测试了材料的粉末二次谐波强度.     

光学研究 灿烂辉煌——记我国著名的光学研究员王桂英教授

王桂英,中国科学院上海光学精密机械研究所研究员,现已退休,兼任OSA学会杂志特邀评审员,IEEE§LEO及SPIE会员,香港国际专利推广委员会顾问等职。     

萧山区建立大气复合污染（灰霾）监测机制与防治对策研究

萧山区的城市化进程不断加快,由县变市,撤市变区,随着经济的不断发展,大气污染形势也发生了重大变化,由原先的粗放型污染过渡到灰霾频发的复合型污染。虽然由于大气污染整治力度的不断加强,粗放型污染得到较大程度的治理,大气中PM10浓度逐年下降。但由于复合型污染的产生,灰霾现象的出现逐步频繁。随着国家环境空气质量标准的修订,PM2.5、03、CO等新指标的加入,给环境空气质量监测能力和大气污染整治带来新的挑战。萧山区从2009年开始构建、2010年着手建立涉及理化光学特性的多指标大气复合污染监测系统,2011年8月正式运行,成为监测研究萧山大气复合污染的有力平台,并成为清华大学研究长三角大气复合污染的重要站点。近五年来萧山区灰霾发生频率逐年增加;近两年的PM10监测结果表明,萧山区PM2.5的浓度处于较高水平,且在PM10中所占比例超过0．5,呈现冬春季高、夏秋季低的特点。     

基于光学方法的物体缺陷探测技术合作研究

工程应用中复杂物体的特征识别和缺陷拾取是非常重要的。数字光学技术,特别是电子散斑干涉技术和全息技术,适于复杂物体内部缺陷的识别。近年来,该方向的研究工作取得了很大进展,但因为物体内部缺陷的多样性和复杂性,在实际应用中仍有很多需要解决的技术难题。     

从夫琅和费看英德光学制造业的起落

德国科学家夫琅和费（Joseph Fraunhofer,1787—1826）的一生成就了德国光学事业的第一个巅峰,他的光学玻璃和光学仪器制造技术令当时的世界各国惊叹,并被认为是精密光学的开山祖师。19世纪早期,在工业革命降低技工社会地位的同时,英国还对他们的玻璃制造者施加苛刻政策,对技工的漠视不可避免地导致了英国光学工业霸权的丧失,而在德意志,特别是在巴伐利亚,夫琅和费的技工技术与积极进取、锐意改革的巴伐利亚政府相结合制造出了使世界引以为傲的精密光学设备。     

几个常用光学术语的命名探讨

光、光强度和光谱光(视)效率等是光学中的常用术语,在使用过程中经常产生混用现象。文章分析了产生这种现象的原因,提出了将这些术语规范化的建议。     

扩大交流 推动科技发展--记中国光学学会副秘书长丁伯瑜

丁伯瑜是个坚定而执着的人。他用青春和热血在中国光学学会发展史上留下了辉煌的一页。1994年对丁伯瑜而言,是极不平凡的一年,在这一年中,他与SPIE（国际光学工程学会）结下了不解之缘,从那时开始,他便开始与其联合办会,为推动光学事业的发展而竭尽所能。1998年,丁伯瑜代表中国光学学会全面负责组织并实施“2008中国-光电子会议”（2008PhotonicsChina）,为更好地完成这一光荣而艰巨的任务,丁伯瑜作了充分的准备,他总结了国内外光学办会的经验,结合办会宗旨,经过充分的准备,将会议设为16个专题,从各个方面全面展现光学的发展,这是中国光学学会与SPIE首次全面合作,对我国光学事业的发展具有积极的促进意义,当时,参会代表达到850多人,在国内外光学领域里搭起了一座沟通的桥梁。     

中世纪光学思想史的渐进论编史纲领

同天文学和重量科学的思想史研究一样,关于中世纪光学的编史思路也存在渐进论和革命论之争。渐进论者从古代光学中数学方法的应用角度出发,强调近代光学同中世纪光学之间的连续性。代表人物林德伯格更是将近代早期光学的诞生归因于对中世纪光学数学分析传统的严格继承。以此为基础,他进一步将近代数学物理学的诞生归结为对西方科学传统中"数学应用于自然"主张的坚持与深化。然而在渐进论者以数理科学的演进为纲领将史料编织出明晰线索的同时,却忽略了中世纪光学的自然哲学、认识论及神学背景,从而使得这一原本具有丰富内容的学科变得干瘪和扭曲。     

搏击科研长空 诠释生命真谛——记中国光学专家刘正东教授

刘正东,1948年元旦生于南昌,1982年以优异的成绩考入江西师范学院,毕业后到南京大学进修,后再赴北京大学物理系、美国纽约州立大学布法罗分校做访问学者。1988年,晋升为副教授,由江西省教育部门批准为硕士生导师（理论物理）。1992年,刘正东从美国回国后即晋升为正教授并享受政府特殊津贴。     

电磁推迟相互作用和非线性光学过程的时间反演对称性破坏

在文献[1]中,通过量子力学的计算证明,考虑到电磁推迟相互作用后,光的高阶受激辐射与吸收过程存在时间反演对称性破坏.在此基础上,本文进一步讨论光学倍频、和频、差频过程,光学双稳态过程,光学自聚焦和自发散过程,光回波现象,以及光的自变透明和自变吸收等非线性光学过程中存在的时间反演对称性破坏现象.     

和光同尘 在光的世界起舞——记浙江大学物理系光学研究所副所长陆璇辉教授

一个人的名字跟人生经历，或许真的有一种内在的联系。陆璇辉教授的名字就很容易让人想到他所从事的光学研究事业。璇辉，北斗星的光，永远在北方的夜空为我们指引着方向。     

痕量有毒有机污染物的生物光学检测方法与仪器研究

基于表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）检测原理的仪器,目前在整体水平上,仍处于通用实验室仪器的研究阶段,开发的仪器主要面向科研单位,还没有能应用于现场且价格便宜的仪器。本课题的目的是建立基于SPR技术的多种痕量有毒有机污染物的快速检测方法,开发表面等离子共振技术和免疫检测技术相结合的快速检测仪器。研究的主要内容是SPR生物检测技术,样品前处理技术,开发配套试剂盒和专用SPR快速检测仪器。预期达到的目标包括研制出具有自主知识产权用于测定痕量有机污染物的小型SPR检测仪器,