现代人音乐疗法趣谈

音乐疗法，是通过生理和心理两个方面的途径来治疗疾病。一方面，音乐声波的频率和声压会引起生理上的反应。音乐的频率、节奏和有规律的声波振动，是一种物理能量，而适度的物理能量会引起人体组织细胞发生和谐共振现象，能使颅腔、胸腔或某一个组织产生共振，这种声波引起的共振现象，会直接影响人的脑电波、心率、呼吸节奏等。     

方兴未艾的超声空化技术应用

超声波与声波一样,是物质介质中的一种弹性机械波,其频率范围为2×104Hz～109Hz.超声波在物质介质中可形成介质粒子的机械振动.当超声波能量足够高时,就会产生超声空化现象:液体中的微气泡在声场作用下发生一系列动力学过程,压力波的作用使流体中分子的平均距离随着分子的振动而变化,在超声波纵向传播形成的负压区微气泡产生、生长,而在正压区又迅速崩溃、闭合.理论和实验已证实,空化过程可以把声场能量集中(聚焦)起来,伴随空化泡崩溃瞬间,在空化泡周围的极小空间内产生异乎寻常的高温(＞5000K℃)、高压(＞5×107Pa)、强冲击波和射流等极端物理条件,其能量效应和机械效应会引起特殊的物理和化学效果.     

声波武器的巨大威力

我们知道,声波是机械纵波,它可以在固体、液体和气体中传播。人们日常可以听到的声音便是20～20000Hz频率范围内的声波。目前军事领域中应用的主要是次声波部分（即频率低于20Hz的声波）。和可闻声波相比,次声波在介质中传播时．能量衰减缓慢。隐蔽性好,不易为敌人察觉,所以军事上常用次声波接收装置来侦察敌情。另一方面,次声波武器还可直接消灭敌人的有生力量。那么,它的杀伤原理是什么呢？这里要涉及物理学的一个重要概念——共振。     

内磁层中行星际激波激发的超低频波对“杀手”电子和能量离子的快速加速

辐射带中的能量电子与离子是首要的空间天气威胁. 理解这些粒子如何在辐射带中被 加速是空间物理学的主要挑战之一. 本文总结了行星际激波在内磁层激发的超低频(ULF)波 对“杀手”电子与能量离子的快速加速的最新进展. 甚低频(VLF)波-粒子相互作用被认为是电 子加速的主要机制之一, 这是因为电子回旋共振容易在VLF 波频率范围内发生. 最近, 运用4 颗Cluster 卫星的观测, 发现在行星际激波作用于地球磁层之后, 辐射带中的能量电子几乎立 即被加速, 并且加速过程持续数小时. 传统的加速机制是基于VLF 波粒相互作用加速电子至 相对论能量, 时间尺度长达数天, 因而无法解释我们的观测. 进一步发现行星际激波或太阳 风压强脉冲, 与更加小的动压变化, 对辐射带动力学起到无法忽视的作用. 行星际激波与地 球磁层相互作用会产生许多重要的空间物理学现象, 包括能量粒子加速. 由行星际激波作用 引起的辐射带能量电子的快速加速的机制包括3 个组成部分: (1) 由与激波相关的磁场剧烈压 缩引起的初始绝热加速; (2) 与不同L 壳层被激发的极向模ULF 波造成漂移-共振加速; (3) 与 ULF 波相关的快速衰减的电场引起的粒子加速. 粒子最终会获得净加速, 因为它们在上半个 周期获得的能量多于在下半个周期损失的能量. 本文得到的结果对理解在地球Van Allen 辐 射带中的能量粒子加速有了新的认识, 同样也可以被应用于行星际激波与其他行星的相互作 用, 例如水星、木星、土星、天王星和海王星, 以及其他有磁场存在的天体.     

强脉冲红外激光引起BCl_3可见荧光的新过程——光—声—光效应

简单多原子分子在强红外共振辐射场辐照下,引起发射可见荧光及离解的效应,是一个十分复杂的物理现象。因为CO_2激光光子的能量只有0.112eV,而发射可见荧光其光子能量至少需要几个电子伏,这意味着,分子必需有积累足够内能的过程。其中包括,共振辐射场与孤立分子的多光子相互作用引起瞬时荧光及离解现象,经过分子间多次能量交换,即通过碰     

微结构疏水表面振动液滴的动态特性

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料为基底,采用光刻技术制备了微方柱状疏水表面,研究了垂直振动作用下,液滴在疏水表面的Wenzel-Cassie状态转变特性.研究表明,在某一振动频率下,随着振幅逐渐增大,不同体积液滴均能实现Wenzel-Cassie状态转变;当施加的振动频率接近某一体积液滴固有频率时,由于该液滴与振动平面发生共振,液滴发生浸润状态转变所需能量最小;该频率下其他体积液滴虽也可以实现浸润状态转变,但由于所施加振动频率偏离其固有频率,液滴发生浸润转变所需能量并非最小;振动频率偏离其固有频率越远,所需能量越大.结合表面物理化学和振动力学对该现象进行了理论分析.     

基于声波的输气管道泄漏监测技术研究进展

随着管道工业的迅速发展,输气管道的泄漏不止造成能源浪费、污染环境,还会对人们生命财产安全造成威胁,对泄漏进行检测和定位具有非常重要的理论意义和应用价值,其中声波法是当前研究的热点.声波中的动态压力波幅值大,包含频率范围宽,因此基于动态压力波的泄漏定位技术是未来最有潜力的输气管道泄漏监测技术之一.声波的产生和衰减对该方法的检测准确度和定位精度有决定性影响.本文从声波法输气管道泄漏监测技术的原理、近5年研究状况、展望三个方面总结介绍基于声波的输气管道泄漏检测和定位研究现状及未来发展方向,重点分析国内外对声波法泄漏监测技术的的研究.     

射频阱中离子云运动的非线性特征的实验观察

在理想构型的离子阱中,单个离子在严格的四极势作用下作谐振运动,其运动频率可由窄线宽的共振检测信号测量,由此已精确测定离子质量和其它基本物理常数.但在通常情况下,由于各种机械的、离子云本身的和检测引起的问题,将导致谐振信号的移动和增宽,以及与离子非线性运动相关的许多现象.如起源于质量的相对论效应的Penning阱中单电子回旋运动信号的迟滞效应,由阱缺陷引起的非谐性力作用下penning阱中单电子轴向运动信号的迟滞现象,因存在另一种离子而产生的射频阱中离子云信号的增宽与畸变,射频阱中离     

高次谐波类共振增强的玻姆力学诠释

实验研究发现,高次谐波强度会随驱动光强度增大先急剧增强、而后减弱,这种对激光强度高度敏感的现象被称为高次谐波类共振增强.然而,人们对该现象的产生机制尚存在争议,其原因是现有物理解释所依赖的理论方法存在一些不足.玻姆力学是量子力学的一个版本,具有物理图像清晰、计算准确等特点,可以部分克服现有理论方法不足.本文利用玻姆力学...     

非厄米拓扑声学中新奇物态的研究进展

声波作为信息和能量的载体,在国民经济发展和国家安全建设中有着重要的作用.近些年来,声学与其他学科进行深度交叉,产生了许多新兴的研究热点.其中,非厄米拓扑声学的研究是一个快速发展的前沿领域,得到了科研人员的广泛关注.非厄米拓扑声学利用声学结构探索和发现非厄米拓扑物理的内涵,一方面,可以利用宏观经典平台较为便利地构建和表征新奇的物态;另一方面,可以加深认识并丰富声波调控的手段,以期反哺声学器件设计.本文综述了近期该领域取得的研究进展,重点介绍了非厄米性调制的声拓扑态、非厄米性单独引起的声拓扑态和声学非厄米趋肤效应三个方面的工作.最后,我们对非厄米拓扑声学研究面临的挑战作了简单讨论,并展望了未来可能的研究方向.     

电离层的双频激发

使用两个激发频率的变更电离层实验曾被报道。在这一实验中,若两激发频率之差可与离子声波频率相比较,则两个泵频所激发的等离子体模间发生强烈的耦合,且观察到能量从高频波转移到低频波。这一现象称为双共振激发。新的一轮双频激发实验完成于Arecibo天文台。在这些实验中,两激发频率的间隔在更宽的范围内改变,观测到一些有趣的结果。     

梯度折射率超材料透镜

超材料是由人工设计的、具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构,有负等效质量密度、负等效弹性模量、负折射率等特性.声子晶体超材料是一种具有周期性结构的超材料,其布拉格带隙或局域共振带隙的存在使处于禁带频率下的声波或弹性波进入声子晶体后无法在其中传播.其能带特性可以通过设计进行调节,使通带频率下的声波或弹性波进入具有特定结构的声子晶体后,实现成像、聚焦以及定向传输等对波传播的极端控制功能.梯度折射率超材料是一种折射率随空间变化而变化的结构.梯度折射率透镜由局部非均匀结构组成,其折射率是空间坐标的函数.波在透镜中会沿着弯曲的轨迹传播,可以通过适当的设计实现对波的弯曲、偏转和聚焦等功能.梯度折射率的设计可以通过改变局部晶体单元的性质实现有效折射率的梯度分布,如改变声子晶体的晶格尺寸、散射体的填充率、散射体的材料等.此外,梯度折射率超材料透镜能够通过设计在宽频率范围内精准聚焦波,从而实现能量采集等工程应用.本文从光学理论原理、透镜设计及其应用三方面展开介绍,首先对理论基础以及目前构建梯度折射率器件的几种方法进行总结,然后从透镜的应用角度介绍几种典型案例,最后对透镜的未来研究作出展望.     

电子自旋共振波谱的计算机解析方法

一、 前言 电子自旋共振现象由发现至今,已有近四十年的历史了。目前,电子自旋共振波谱技术已成为物理、化学、生物、医学等领域中一种不可缺少的技术。尤其是在对晶体中点缺陷的研究中,电子自旋共振方法可以说具有特殊的优越性。     

草莓“听歌”长得快

方法人听了优美的音乐后,往往会心情舒畅。而水果、蔬菜听音乐数月后,不仅结果率提高,产量也明显增长。这不是天方夜谭,而是正在逐步推广的物理农业新技术。通过对植物施加特定频率的谐振波,使植物产生生理共振,促进植物生长,提高产量。安装音箱、播放音乐后,草莓产量高出10%,而且鼠害损失也减小了不少。年过七旬的物理农业专家、中国农业大学特聘教授侯天侦通过实地查看农作物声频控制技术在四川郫县、双流等地的蔬菜水果基地的试点情况,他认为,与传统的化学农业相比,物理农业更加环保。     

比太阳热的气泡

比太阳热的气泡ＬａｗｒｅｎｃｅＡ．Ｃｒｕｍ著君沛译用一股声波冲击水，就有绝细的气泡产生。这种令人惊讶的现象有着巨大的潜在价值取一缸水，让声波通过，嘿！奇怪，有光放出来了。这是怎么发生的呢？首先，可见光的能量比声波能量高得多，要把声转变为光，就必须把声...     

共振耦合两波受激拉曼散射现象

最近,我们在方解石晶体样品中,以两束频率不同的强脉冲激光同时进行聚焦激励,观察到一种特殊的受激散射现象,亦即由两波差频共振引起的耦合受激拉曼散射现象。与通常由单光束引起的受激拉曼散射以及与由四波混频产生的CARS效应不同,所观察到的新现象的主要特点为:     

深海声学研究进展

水声基础研究的目的 是揭示声波在复杂海洋环境下的传播现象及物理机理,这是水声高科技装备研发与应用的基础.从深海声学规律认识及声呐应用需求出发,首先综述国外深海声学理论与实验研究进展,并简单回顾了我国水声学基础研究发展历程.过去,我国在浅海声学研究方面成果显著.1997和2012年,在第一届及第三届国际浅海声学会议上,有...     

电磁场激发基因活性

来自电器和能量分布仪的电磁场是否引起癌变和生理缺陷是人们长久争论的问题.一般认为低频率和低强度的磁场不会引起细胞变化和基因损坏.现在,哥伦比亚大学的M.古德曼(M.Goodman)、纽约大学的安·享德森(Ann.Henderson)认为他们已发现了电磁场可能影响细胞的其它方面:间接激发     

用物理学家的眼光看音乐——谈谈音乐的物理构成

我在本刊97年第6期“科学与艺术的共同规律”一文中曾经讲过科学与艺术有许多共通之处,其中有一个叫做“要素构成规律”,讲的是各门学科包括艺术在各个层次上都由一些“要素”构成。关于一件音乐作品或者一种音乐类别的要素有几种,众说纷纭。但是对基本的要素有旋律、节奏、拍子、和弦等这一点,大家是有共识的。用从事自然科学的视角和方法去审视艺术,是科学与艺术结合的方式之一。下面,我们就试着用一个物理学家的眼光来讨论一下音乐的各个要素的物理构成。 从物理上来讲,音乐是一种声波,构成音乐的声波我们叫它做“音乐声”。我们且不去讲究音乐声的严格定义,姑且把音乐中的声音都叫做“音乐声”。音乐就是音乐声在时间和空间里的传播、运动。     

次声波武器

声音是一种波,是由物体的机械振动而产生的。受生理结构所限,人耳只能听到音频范围内的声波。音频之外人耳听不见的声波被称为超声波和次声波。超声波是指20000赫兹以上的声波,次声波是低于20赫兹的声波。