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光現象資源箱 型號：QWG1208 ? 實驗清單： 光在空氣中直線傳播實驗 面鏡成像觀察實驗 ? ? ? ? 透鏡成像觀察實驗 影子觀察實驗

原理介紹： 光在與微粒的相互作用中，會將自身攜帶的動量傳遞給微粒，對微粒施加力的作用。在光鑷中，處在激光中的粒子所受的力有兩種：一部分是電磁場分布不均勻導致的梯度力，梯度力將微粒吸引向光阱的中心；一部分是光子與粒子相互作用導致的散射。針對不同大小的粒子，大致可以分為三類： 一、微粒的尺度遠大于激光波長，可以采用幾何光學近似模型，光線在微粒經過折射反射，將動量傳遞至微粒上； 二、微粒尺度跟激光波長相近，這種情況下可以通過電磁場麥克斯韋方程組求解； 三、微粒尺度遠小于激光波長，微粒在光場中被激發為偶極子，受到偶極子與強聚焦光場的相互作用力； 相關內容： 動手調節光路，利用光鑷捕捉并操控小球； 基于空間光調制器的光鑷系統，通過研究不同算法從而得到加載在空間光調制器上的全息圖、更加深入地研究特殊模式光束在光學微操縱中的應用、拓展光鑷與其他學科交叉的應用前景以及對光場偏振態、相位、振幅的聯合調制等等。 應用領域： 作為非侵入型的力學操控系統，光鑷可以應用于細胞生物學、氣溶膠科學、物理化學等交叉學科的基礎研究，包括細胞微環境的改變、形變拉伸、微粒力學參數的測量等等。將全息光鑷與圖像識別結合，可以做到自動捕獲粒子和分揀， 將全息光鑷與光學顯微鏡相結合，可以量化細胞、分子的動力學特性，在細胞生物學中有巨大的研究空間； 方案介紹： 光路圖：   上圖為本方案全息光鑷裝置的光路示意圖。首先激光經過擴束后，直徑與空間光調制器有效區域的短邊直徑相等，擴束后的激光依次通過線偏振片、半波片和非偏振分光棱鏡。用半波片旋轉線偏光角度，使之工作在相位模式下，空間光調制器的入射角控制在在 5°以內。 經過空間光調制器反射的光經過由兩個傅里葉透鏡組成的縮束系統，該系統能改變光斑尺寸確保光束直徑與顯微物鏡的入瞳直徑匹配。對于外圍光強較弱的高斯光束，利用此縮束系統將激光直徑稍大于顯微物鏡入瞳直徑。 經過縮束系統的激光經過 45°直角反射鏡，二向色鏡將激光透射進入顯微物鏡，同時讓照明光源透過，從而使 CMOS 相機采集到樣品像?？臻g光調制器位于第一個傅里葉透鏡的焦距處，全息圖與物鏡入瞳是共軛像面，所以全息圖經過顯微物鏡做傅里葉變換后在顯微物鏡焦平面即樣品面上再現期望的光場分布。   特點： 此方案采用的開普勒式縮束系統透鏡間的焦平面與樣品面是共軛的，在透鏡焦平面加入高通濾波器或在空間光調制器上疊加閃耀光柵后，后續光學元件按照一級像排列，從而移去零級光的影響。 加載全息圖后 X-Y 位置可實時調整，快速疊加不同焦距菲涅爾相位圖、閃耀光柵相位圖等； 空間光調制器可供多種語言調用（labview、C、Python 等）；可編程實現不同數目、不同排列的光阱陣列；   配置標準：   序號 配置 規格 序號 配置 規格 1 激光光源 637nm 激光最大功率1w 4 顯微物鏡 PLN100× 油浸   NA 1.25 2 空間光調制器 1920*1080   2π 5 照明光源 波長470nm 功率760mw 3 CMOS相機 1280*1024 60FPS 6 相機筒鏡 f=200mm 等系列其他配置

本實用新型的目的是克服上述裝置的不足，提供一種能夠創造良好的微觀混合條件、使反應及反應-沉淀和結晶等過程有效地進行，保證物料有足夠的停留時間、能適應各種反應體系要求，可以間歇、也可以連續操作，并能提供反應所需換熱等條件的反應技術裝備。 除具備傳統攪拌反應釜的一切功能外，本反應器還具有極佳的微觀混合性質和全混流—無混合流串聯循環的特殊流動結構，適合于在分子尺度上進行的液相或以液體為連續相的過程，特別是化學反應—沉淀法制取超細粉體；撞擊流面附近產生波動現象還有利于促進動力學，消除微觀混合不良對過程速度的限制。在沉淀法制白炭黑、納米TiO2、納米銅粉等所有制備工藝實驗中，該反應器都顯示出優越性能—制得產品比傳統攪拌反應釜產品更細、分布更窄；該反應器中結晶成長速度比比傳統裝置中更快。是攪拌反應釜理想的更新換代產品。已完成不同規格工業反應器的機械設計。

對于在液相和液固相體系中進行的反應以及反應-沉淀和結晶等過程，反應器中的混合狀況，尤其是分子尺度上的混合即微觀混合有重要影響。工業上廣泛用于這類過程的傳統裝置是攪拌槽反應器(簡記為STR)。這種反應器通常是在一個高度與直徑大致相等的容器中，依靠轉動的單層或多層攪拌槳帶動流體旋轉運動，使流團之間和液固相之間產生相對運動，從而發生混合。由于這種方式產生的流團間和液－固相間相對運動不夠劇烈，混合、尤其是微觀混合狀況不理想，因而液相和液固相中進行的上述過程效率不夠高；同時，旋轉引起的離心力使得攪拌槳輸入的機械能大部分消耗在流體與器壁碰撞上，能量利用率也不高?；瘜W工程研究室伍沅研發了一種“浸沒循環撞擊流反應器”，已獲得專利(ZL00 2 30326.4)。該反應器具有下列重要特性和優點： (1)全混流－無混合流串聯循環的特殊流動結構； (2)撞擊流微觀混合強烈； (3)通過循環的安排，可以根據需要任意設置反應時間，適應大多數反應體系的要求； (4)可以間歇、也可以連續操作； (5)可以提供換熱條件。 它在制取超細粉體等應用中已顯示出優越的性能；還具有動力消耗低的優點。然而，該反應器在工業應用方面也存在一定的局限性。主要問題是反應器側壁形狀有相當大的一部分平面，受力情況比較苛刻。當用于在加壓或真空下進行的過程時，器壁勢必做得很厚，大大增加設備重量、材料消耗和投資。本實用新型的目的是克服上述不足，通過改變結構、提供一種既能保持浸沒循環撞擊流反應器的優點和性能，又便于設計和制造成能在受壓條件下工作的反應技術裝備。它是浸沒循環撞擊流反應器(ZL00230326.4)的改進型。由臥式改為立式圓筒形結構，消除了所有平面壁，從而更容易制造加壓反應器。其它性質和功能與前者相同。 銷售專利售反應器，也可轉讓專利權或入股聯合經營企業。

研究小組首先利用激光分子束外延技術生長了具有原子級別平整度的反鐵磁Cr2O3薄膜，是電荷的絕緣體。采用非局域自旋輸運的技術，用熱方法在鉑電極和Cr2O3薄膜界面注入自旋流、產生自旋壓，在另外一個鉑電極處利用鉑的自旋霍爾效應測量自旋流的輸運（圖A）。實驗數據顯示在低溫下自旋輸信號出現飽和現象，對應著自旋導的飽和，也就是零自旋阻效應；即自旋超流基態的最重要基本性質之一（圖B）。在此基礎上，該研究小組又系統研究了不同自旋輸運距離下自旋超流的輸運現象，證明了自旋在該自旋超流基態可以進行長距離的輸運，并且其隨輸運距離的關系與自旋超流態輸運理論預言一致（圖C）。該工作是是自旋超導態領域研究的一項重大突破，勢必推動自旋超導態的快速發展，為研究基于自旋玻色子的玻色愛因斯坦凝聚的基礎物理研究提供了實驗平臺，并為新型量子自旋器件，如自旋流約瑟夫森結等，奠定了實驗基礎。圖：自旋超流基態的重要實驗證據。（A）非局域自旋輸運測量示意圖。用熱方法在左邊鉑電極和Cr2O3薄膜界面注入自旋流，在右邊鉑電極處利用鉑的自旋霍爾效應測量自旋流的輸運。（B）自低溫下自旋輸信號出現飽和現象，反映出自旋超流基態的零自旋阻效應。（C）自旋信號隨其隨輸運距離的關系與自旋超流態輸運理論預言一致。

該裝置工作原理不同于已有產品，具有推流和曝氣雙重作用，利用葉輪的高速旋轉，在葉輪前端形成一定負壓吸入空氣，形成汽水混合物后在葉輪的強大推力下噴出，采用旋轉蝸殼噴水裝置，渦殼在水流反作用力下可以做 360 度旋轉，極大地提高曝氣面積。該裝置的特點是：使用獨特的高效無堵塞推流曝氣葉輪，提高了效率；采用水力自旋轉蝸殼噴水裝置，提高了服務面積；結構緊湊，安裝維護方便。

挑流-射流聯合消能系統利用下泄的高速水流沖擊溢流堰上葉輪轉動，通過變速器加速發電機旋轉發電，為置于水墊塘中的增壓泵供電，增壓泵的矩形出水口向上噴射出的面狀水流與溢流壩面挑射后下泄的面狀水流在空中碰撞消能，沖擊葉輪過程進行底坎消能，在完成底坎消能和對沖消能后，余能將在水墊塘得到進一下的消減。