通过超冷原子的空间自由飞行来获取原子云在动量空间的信息, 是超冷原子实验研究中一个重要的探测手段。磁Feshbach共振调控相互作用的超冷原子, 需要高偏置磁场下空间自由飞行来获得相互作用能的信息, 因此磁场的空间均匀分布对原子自由飞行会产生重要影响。本文对两种绕制的线圈进行了数值模拟, 计算了在亥姆霍兹组态下的磁场分布产生, 并实验研究了钠原子玻色爱因斯坦凝聚体在不同磁场分布下的自由飞行展开, 分析给出了影响自由飞行展开原子密度的磁场线圈参数, 为今后设计磁Feshbach共振线圈提供了重要依据。

不同重力场环境中水滴粒子的形状会偏离球形，为了研究水滴粒子非球形化程度对其光学特性的影响，本文计算了不同方向取向下，等体积不同纵横比水滴粒子在 3.0～5.0.m波段的光学特性。研究发现虽然不同纵横比水滴粒子的光学特性在 3.0～5.0.m波段的变化趋势相似，但具体数值仍然明显依赖于水滴粒子的空间取向和偏离球形程度。总体而言，水滴粒子的吸收截面只在方位角.较小和波长较短时随其纵横比显著变化；而散射截面、不对称因子和散射相函数则在任意方位角和波长下都对水滴粒子的纵横比有较明显的依赖。因此，由于光学特性对水滴粒子的纵横比有较强的依赖性，由水滴粒子所组成的水雾的辐射传输特性会强烈依赖于水滴粒子的形状。

针对传统图像识别算法对疲劳驾驶检测精度差、准确率低的缺陷, 提出了一种利用人脸图像特征提取的疲劳驾驶检测方法。首先将实时采集到的车辆驾驶员面部图像进行预处理, 借助Dlib检测出图像中的人脸区域并进行人脸图像特征点的标注, 然后使用基于眼睛纵横比(Eye Aspect Ratio, EAR)的方法进行图像中人眼疲劳特征的识别,基于嘴唇纵横比(Mouth Aspect Ratio, MAR)的方法进行图像中嘴部疲劳特征的识别, 最后利用支持向量机(SVM)的方法将两种特征融合起来进行疲劳驾驶检测。实验表明, 该方法可以准确地定位出特征点, 疲劳检测的识别率达84.29%, 可以有效地识别出疲劳状态。

为了对光催化反应器的结构进行优化, 提高光催化反应器的效率和降低能耗, 获得影响紫外线光子利用率的主要因素及其之间的相互关系, 以通道截面为六边形的蜂窝结构单体为研究对象, 建立了紫外光辐射场模型, 运用高斯勒让德求积法对模型进行了求解。设计了光催化反应器实验系统和方法, 通过实验对模型进行了验证。模型分析和实验结果表明: 紫外线光子强度主要由通道纵横比和内壁反射率决定, 纵横比越小, 光子强度越大; 在一定范围内反射率越高, 光子强度越均匀; 单位面积内六边形通道数量对紫外线光子强度影响不大。

提出了一种基于金纳米棒自组装的促进和抑制检测汞离子的方法.在合适的实验条件下，当金纳米棒胶体溶液中加入还原性谷胱甘肽（GSH）时，金纳米棒因Au-S键的形成，通过氢键和静电相互作用发生头对头（End to End）的自组装.当以上体系中加入汞离子时，这种头对头的自组装会被打破，金纳米棒重新呈分散状态.这种方法的最低检测限为1 nmol/L，检测范围为1 nmol/L-100μmol/L.该汞离子检测方法特异性强、灵敏度高且检测的浓度范围比较大，有望广泛用于水环境中汞离子的检测.

提出了采用双非线性硒化锌(ZnSe)晶体将高斯光束整形成局域空心光束(LHB)的新方案，根据惠更斯-菲涅耳衍射理论计算了不同厚度的ZnSe晶体和不同束腰半径的高斯光束条件下产生的LHB的强度分布和暗斑尺寸。结果表明，该方案产生的LHB强度分布形状为空心椭球体，在传播方向上的二维强度呈中心对称分布。利用数值计算获得了所产生的LHB暗斑的纵横比，发现纵横比随着入射高斯光束束腰半径的增大呈线性增大。该方案产生的LHB的参数可以被灵活调节，因此所产生的LHB可应用于一些较大尺寸的原子分子、生物分子和介质粒子等的光学非接触式囚禁与操控。

提出了一种图像中心和纵横比的简易标定方法。控制相机绕光轴进行旋转并分别成像, 通过旋转前后图像之间的对应点, 推导出图像的主点和纵横比的闭式方程, 方程中仅包含图像的中心和纵横比, 去除了与其它相机参数之间的耦合, 其结果可以进一步用于畸变参数、外部参数和焦距的估计。分别进行了仿真图像和实拍图像实验, 实验结果表明, 此方法是可行的, 能够实现较精确的图像中心和纵横比的估计。

通过坐标变换把量子棒的哈密顿量由椭球边界变为球形边界。采用线性组合算符和么正变换方法研究了量子棒中弱耦合杂质极化子的第一内部激发态能量、 激发能量和从第一内部激发态到基态跃迁频率随量子棒的横向和纵向有效受限长度、库仑束缚势、椭球的纵横比的变化关系。结果表明:它们随库仑束缚势的 增加而增大,随纵横比和有效受限长度的增加而减少。表现出量子棒有趣的量子尺寸限制效应。

给出了具有椭球边界量子棒经过坐标变换成球形边界的哈密顿量。采用线性组合算符 和幺正变换的方法研究了在非均匀抛物限制势下量子棒中弱耦合极化子的振动频率λ、第一内部激发态能量E1、 激发能量ΔE 和从激发态到基态跃迁谱线频率ω 随椭球的纵横比e′、电子-声子耦合强度α和横向和纵向有效受限长度lp和lz的变化关系。 数值计算结果表明:振动频率、第一内部激发态能量、激发能量和跃迁谱线频率随横向和纵向有效受 限长度的减少而迅速增大。第一内部激发态能量随电子-声子耦合强度的增加而减少。振动频率随椭球纵横比的 增加而减少。当 e′>1 时,激发能量和跃迁谱线频率随椭球纵横比的增加而增加。当 e′<1 时,随椭球纵横比的减少而增大。当e′=1 时,它们取极小值。

基于回转长椭球模型与球形模型，采用T矩阵法，讨论了非球形气溶胶颗粒的形状对散射相函数的影响；计算了葡萄球菌、鼠疫耶尔森氏杆菌、土拉热杆菌、志贺杆菌及类鼻疽伯克霍尔德菌等5种单分散生物气溶胶颗粒Stokes散射矩阵中各元素的角度分布曲线，讨论了非球形颗粒的粒径和形状对不同矩阵元素的影响。对于等消光截面颗粒，颗粒形状的变化对前向小角度与侧向两个散射区域的散射相函数几乎无影响，可以用球形颗粒近似模拟；非球形气溶胶颗粒的F11(θ)在170°～180°内的积分与在0°～10°内的积分的比值随着纵横比的增大而增大，可以表征颗粒的形状。对于不同尺寸和形状的气溶胶颗粒，［F11(0°)-F11(5°)］/5随着等表面积球半径的增大而增大，F11(θ)在170°～180°内的积分与在0°～10°内的积分的比值以及F22(θ)/F11(θ)在30°～90°内的积分随着纵横比的增大而增大，这些特性可用以判断颗粒的尺寸和形状。研究结果为颗粒粒径及粒形测量仪器的设计以及空气中有害微生物的快速探测提供了依据。