光电效应与康普顿效应的异同

光电效应和康普顿效应是光的粒子性最好证明。在两种现象中都包含了光子和运动速度远小于光速的电子的相互作用。光子能量和电子所受束缚能量相差不大时,主要是出现光电效应;光子能量大大超过电子所受的束缚能量时,主要出现的是康普顿效应。     

光孤子在非线性光子晶体弯曲波导中的传输特性研究

通过数值模拟方法研究了非线性光子晶体波导中光孤子的传输特性,研究重点是光在基于二维光子晶体材料制作的弯曲波导中的透射行为,结果表明光孤子经过传统方法制作的弯曲波导后能量完全衰减,而通过调制波导弯曲处晶体的结构,光孤子可以完美的传输,没有畸变和能量损耗。此外,也总结了调制波导弯曲处光子晶体结构以提高光孤子的透射率应遵循的原则。     

光动力学疗法中光子能量分布的研究

光动力学疗法(PDT)是一种正在发展中的激光医学技术,它在治疗人体的局部病变,特别是肿瘤方面,有着较为理想的效果.影响光动力治疗效果的最直接因素就是光子能量在肿瘤体中的分布情况.研究了一般肿瘤组织中光子能量的分布,并给出了定量计算和提高光动力疗效的建议.     

基于泵浦探测技术的非线性光子晶体点缺陷动态特性研究

通过基于时域有限差分技术的数值模拟平台分析了非线性光子晶体点缺陷缺陷模的动态移动特性,采用泵浦-探测法获得非线性点缺陷的透射谱。泵浦光和探测光选择不同的频率以确保探测光不对非线性缺陷模的动态移动特性产生干扰。分析发现,非线性点缺陷的缺陷模在泵浦光的作用下动态移动,移动幅度不仅与泵浦光的能量有关还与泵浦光的频率有关。进一步地从理论上分析了非线性点缺陷的动态移动特性,所得结论与数值模拟结果一致。该结论为设计光子晶体全光器件提供重要参考。     

医用电子加速器中的光中子产额计算

计算了电子加速器中不同能量的电子垂直入射到钨靶和金靶上时的光中子产额。采用 Monte Carlo 程序EGS4对电子光子簇在靶中的输运进行模拟 ,计算出光子在靶中的径迹长度 ,从而求出光中子产额。对电子加速器钨靶和金靶中的光中子产额进行了计算 ,得到了电子加速器中光中子产额随打靶电子能量变化的规律及随靶厚度变化的规律 ,为加速器靶和屏蔽系统的设计提供依据 ,并为计算光中子的剂量分布和复合靶中的光中子产额奠定基础     

“玻色——爱因斯坦”已“提速”

印度人玻色(1897—1974)和德裔美国人爱因斯坦(1879—1955),是20世纪的两位物理学家。上世纪初,在黑体辐射和光电效应的研究中诞生了量子概念,光的量子被称为光子。1924年,玻色提出黑体辐射是光子理想气体的观点,他研究了“光子在各能级上的分布”问题,以     

塞曼效应中光的波粒二象性

引言 光具有波粒二象性,这是已为人们所知的事实。在光的干涉、衍射实验中充分地证明了它的波动性,而光的偏振则又进一步地证明了光是一种横波。至于光的粒子性,则由著名的光电效应和康普顿效应给予了证明,由前者可知,光子能量ε=hv,后者进而可知光子具有动量,其值为P=h/λ。能量和动量是实物粒子的特征物理量。 然而,上述都只单独地证明了光的某一个特性,波或者粒子。虽然光子的能量和动量的表达式把波的特征量(频率和波长)联系起来,但毕竟只体现了光的粒子性一面,在塞曼效应实验中,通过分析可看出,对光的这两种特性都可同时获得解释。     

量子密钥分发系统中增益开关半导体激光器的时间抖动分析

.针对量子密钥分发系统中用于产生微弱激光脉冲的增益开关半导体激光器存在时间抖动较大的问题,首先建立了单光子探测的概率分布与光脉冲的能量分布的对应关系,采用速率方程和数值计算方法研究了时间抖动对增大单光子丢失概率的直接作用以及随激光器偏置电流变化的关系,并从降低时间抖动和减少单光子丢失概率的角度给出了合适的偏置条件.     

GIS中局部放电光信号传播特性仿真研究

为了探究传播距离、结构、接收角度、部件等因素对气体绝缘组合电器(GIS)局部放电光信号传播特性的影响规律,根据实际GIS结构尺寸,建立仿真模型。研究了不同距离、不同GIS结构、不同放电源位置以及存在带通气孔绝缘子的条件下,光学传感器接收光子数和光通量的变化规律。结果表明:传感器接收的总光子数和最大光通量随着光信号传播距离的增加而减小;传播距离相同时,L型结构中传感器接收的光子数和光通量约为直线型结构的55%,T型结构约为直线型结构的35%;放电源位于导杆四周不同位置时,传感器正对放电源时检测到的总光子数和最大光通量最大,其他角度下检测结果相似,放电源位于外壳四周时,传感器检测到的光信号相差不大;光信号通过带通气孔的盆式绝缘子时,相同距离下传感器接收的光子数仅为不存在绝缘子时的14%,光信号明显减弱。     

N光子集团的Compton散射截面

采用量子化辐射场与相对论电子作用的模型,从微扰论得出的跃迁概率表达式出发,导出了n光子集团与电子发生Compton散射的跃迁概率表达式.进而研究了 n光子集团Compton散射的光子散射截面性质,得出了双光子Compton散射的光子散射截面的具体表达式,结果表明n光子Gompton散射的光子微分散射截面不仅与散射角(光子入射方向与散射方向的夹角)有关,还与入射光场的光子数密度以及初始电子的能量有关.     

二维光子晶体波导输出端的能量分布

利用惠更斯原理计算了光通过光子晶体波导入射到真空中的能量分布情况.采用的具体模型是二维正方格子旋转正方空气散射子光子晶体波导(PCW),发现传导模在PCW与真空的分界线上能量分布越发散,在真空中能量传播的越远.而加大线缺陷的宽度可以使能量衰减较为缓慢,所以也可以加大能量传播范围.     

科学新闻

原子吸收光子在横向产生透镜效应原子从激光束中吸收一个光子,在光传播方向上会产生回弹,但这种回弹的能量小于所吸收光子的能量。美国宾夕法尼亚州立大学Kurt Gibble研究发现,原子吸收光子产生回弹的同时在横向上产生透镜效应,导致产生频移。而且这种频移随场强度线性变化,并强烈依赖于观测到的原子态。Kurt Gibble并认为,这种频移对于基于微波的原子钟的精确性具有重要意义。相关研究论文发表在2006年8月18日Physical Review Letters．97,073002上。     

电子在水中产生Cherenkov辐射的Geant4模拟

用Geant4模拟能量分别为0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 MeV入射电子在水中的Cherenkov辐射角和辐射光谱,分析电子产生Cherenkov辐射光子数与初级电子和次级电子的关系,并模拟Cherenkov辐射光在水中传输不同距离的吸收情况.结果表明:电子在水中产生的Cherenkov辐射角随入射电子能量的增加而增大;在Cherenkov辐射光传播过程中,水介质对紫外波段辐射光的吸收较大.     

二能级系统光子回波在缀饰态表象中的动态分析

采用布洛赫矢量方法,从量子干涉角度,用缀饰态理论对二能级系统光子回波机理进行了分析,清晰地给出了光与原子相互作用过程的物理描述.探讨了绝热条件下光子回波技术对量子信息存储和信息提取的动态过程.结果表明,二能级跃迁第一个脉冲将信息写入介质,第二个脉冲为信息读出提供条件,让布洛赫矢量的v、w分量反转,此后写入的信息以光子回波的形式再现,即光子回波实质是光信息的写入和读出过程.     

光的粒子性与多普勒频移

从光的粒子性出发,运用狭义相对论中能量和动量的关系式,再根据原子发光过程中能量和动量的守恒定律,分析计算了运动原子和静止原子发射的光子的频率,从而得到了与波动光学中多普勒频移公式完全相同的数学表达式.     

光在真空中传播时能量会损耗吗？如果会，那么这些能量去哪儿了？

所谓真空，原本指没有任何实物粒子存在的空间。实际上，这种状态是不存在的。因为根据量子力学，真空也是一种能量状态，其中充满了量子涨落，时刻有虚粒子和虚反粒子对生成和湮灭，但其总能量保持不变。理论上讲，光在真空中传播时能量是不会损失的，因为要使光子能量发生变化，就必须要有其他物质和光子发生相互作用。     

烃燃烧反应机理探讨

由于光是一种有序的能量，因而光是一种非体积功（W′），根据公式△H=W′-0.1196n/λ计算了乙炔和丙烷燃烧反应的火焰温度，提出了烃燃烧反应机理，该机理为；第一步，氧气吸收光子形成游离态氧原子，每摩尔氧气吸收1摩尔光子；第二步，烃裂解形成碳和氢气，该步骤既不吸收光子，也不发出光子；第三步，氢气与游离态氧原子作用生成水，每生成1mol水发出1mol光子；第四步，碳与游离态氧原子作用生成CO，每生成1molCO发出1mol光子；第五步，CO与氧分子作用生成CO2，该步骤既不吸收光子，也不发出光子。     

光子晶体在荧光集光太阳能光伏器件中对波长选择反射的理论计算

为了减少荧光集光太阳能光伏器件的非全反射荧光逃逸,使荧光有效传输到侧面的太阳能电池上,可以在光波导介质与空气界面铺设一层二维光子晶体,利用光子晶体的光子带隙实现荧光的全反射,有可能提高光波导对荧光的收集效率.这里用有限元分析软件Ansys计算了不同折射率、不同形状(圆柱、四棱锥、四方柱、六角柱、圆锥)正方晶格单层二维光子晶体0～45°间TE波和TM波的反射系数.结果表明,当光波导介质为玻璃(折射率1.5)、光子晶体介质为TiO2(折射率2.2)、形状为四方柱时,光子晶体在0～13°的范围内形成带隙,相应的理论收集效率从74.5%提高到77.1%.     

科学触角

<正>你也能看见红外线通常情况下,人眼只能看见可见光,也就是光谱上很短的一小段。其他波段的光,比如红外线、紫外线和X射线,人眼都无法看到。然而最近,美国华盛顿大学的科学家GrazynaPalczewska等在PNAS上发表文章称,在一定的条件下,人眼也能看见红外线。他们用波长为1000纳米的红外激光脉冲照射人和小鼠的视网膜细胞。当脉冲很快时,两个光子的能量等于一个波长为500纳米的光子,此时感光细胞就有可能感受到这个相当于500纳米光子的能量,从而看见绿色的光。     

激光-电子非线性康普顿散射中电子的特性研究

利用单粒子理论和电子与光子非弹性碰撞模型,对激光-电子非线性康普顿散射的电子的速度进行了研究.通过理论推导得出了电子的能量变化因子的表达式,同时讨论了电子与光子碰撞后的速度.结果表明,电子与光子碰撞后的速度不仅与碰撞之前电子的速度和n光子集团的频率有关,还与电子与n光子集团入射方向与散射方向间的夹角和光子的散射角有关.