光现象资源箱 型号：QWG1208   实验清单： 光在空气中直线传播实验 面镜成像观察实验         透镜成像观察实验 影子观察实验

含电路板、散装元器件、制作说明书等

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原理介绍： 光在与微粒的相互作用中，会将自身携带的动量传递给微粒，对微粒施加力的作用。在光镊中，处在激光中的粒子所受的力有两种：一部分是电磁场分布不均匀导致的梯度力，梯度力将微粒吸引向光阱的中心；一部分是光子与粒子相互作用导致的散射。针对不同大小的粒子，大致可以分为三类： 一、微粒的尺度远大于激光波长，可以采用几何光学近似模型，光线在微粒经过折射反射，将动量传递至微粒上； 二、微粒尺度跟激光波长相近，这种情况下可以通过电磁场麦克斯韦方程组求解； 三、微粒尺度远小于激光波长，微粒在光场中被激发为偶极子，受到偶极子与强聚焦光场的相互作用力； 相关内容： 动手调节光路，利用光镊捕捉并操控小球； 基于空间光调制器的光镊系统，通过研究不同算法从而得到加载在空间光调制器上的全息图、更加深入地研究特殊模式光束在光学微操纵中的应用、拓展光镊与其他学科交叉的应用前景以及对光场偏振态、相位、振幅的联合调制等等。 应用领域： 作为非侵入型的力学操控系统，光镊可以应用于细胞生物学、气溶胶科学、物理化学等交叉学科的基础研究，包括细胞微环境的改变、形变拉伸、微粒力学参数的测量等等。将全息光镊与图像识别结合，可以做到自动捕获粒子和分拣， 将全息光镊与光学显微镜相结合，可以量化细胞、分子的动力学特性，在细胞生物学中有巨大的研究空间； 方案介绍： 光路图：   上图为本方案全息光镊装置的光路示意图。首先激光经过扩束后，直径与空间光调制器有效区域的短边直径相等，扩束后的激光依次通过线偏振片、半波片和非偏振分光棱镜。用半波片旋转线偏光角度，使之工作在相位模式下，空间光调制器的入射角控制在在 5°以内。 经过空间光调制器反射的光经过由两个傅里叶透镜组成的缩束系统，该系统能改变光斑尺寸确保光束直径与显微物镜的入瞳直径匹配。对于外围光强较弱的高斯光束，利用此缩束系统将激光直径稍大于显微物镜入瞳直径。 经过缩束系统的激光经过 45°直角反射镜，二向色镜将激光透射进入显微物镜，同时让照明光源透过，从而使 CMOS 相机采集到样品像。空间光调制器位于第一个傅里叶透镜的焦距处，全息图与物镜入瞳是共轭像面，所以全息图经过显微物镜做傅里叶变换后在显微物镜焦平面即样品面上再现期望的光场分布。   特点： 此方案采用的开普勒式缩束系统透镜间的焦平面与样品面是共轭的，在透镜焦平面加入高通滤波器或在空间光调制器上叠加闪耀光栅后，后续光学元件按照一级像排列，从而移去零级光的影响。 加载全息图后 X-Y 位置可实时调整，快速叠加不同焦距菲涅尔相位图、闪耀光栅相位图等； 空间光调制器可供多种语言调用（labview、C、Python 等）；可编程实现不同数目、不同排列的光阱阵列；   配置标准：   序号 配置 规格 序号 配置 规格 1 激光光源 637nm 激光最大功率1w 4 显微物镜 PLN100× 油浸   NA 1.25 2 空间光调制器 1920*1080   2π 5 照明光源 波长470nm 功率760mw 3 CMOS相机 1280*1024 60FPS 6 相机筒镜 f=200mm 等系列其他配置

项目基于温差发电的基本原理，研制了一套用于驱动小功率电器用的太阳能温差发电系统。该系统主要由太阳能聚光型集热器、温差热电转换器和散热器三部分组成，温差热电转换器是由某种半导体材料加工而成。系统原理是利用太阳能聚光型集热器对温差热电转换器的一面进行加热形成热端，而热电转换器的另一面通过散热器自然散热形成冷端，这样两端就形成了一定的温差，由于半导体材料的赛贝克效应实现热能向电能的转换，从而可直接给负载电器供电或把电能用蓄电池储存起来。 白天利用太阳能可对某些小功率电器直接供电，或者把多余的电量用蓄电池储存起来电池；夜间可以用蓄电池来带动用电设备。代表性的电器设备如：应急灯、节能灯、小型风机或、风扇、小功率通讯设备等等。本发电系统对环境无污染，还有工作时间长、维护小、可移动性好，无噪音等一系列优点，使得其在偏远山区家用照明、做饭和通讯，无须维护的小功率公共设施如山区公路照明和海上灯塔，以及野外应急用电设备等领域具有广阔的应用前景。目前，本系统在实验室初步测试已经能稳定提供至少2W以上的电量。

一、 项目简介项目涉及将振动的机械能转换为电能的技术，特别涉及永磁振动发电装置及其应用。小功率电子设备广泛应用于信号采集、无线通信等领域，是一类工业生产和日常生活都必不可少的重要设备。小功率电子设备现有的电源主要依赖于电池，需要经常进行电池的更换或充电。小功率电子设备的工作环境中存在一定的振动能源，利用永磁振动发电装置将能解决这些电子设备的供电问题。二、 项目技术成熟程度已完成实验室工作，进入中试阶段。三、 技术指标经该电能处理的直流稳压电能由振动发电装置的VO端输出，输出电压为3-5V。获得实用新型专利，已申报发明专利。四、 市场前景本发电装置是一个封闭的系统，可防止外界环境对其性能的破坏，具有很高的可靠性，能够长期使用而无需维护，具有广阔的市场前景。五、 规模与投资需求根据生产规模确定。六、 生产设备100平面厂房, 电工检测仪器及机械加工设备等。七、 效益分析按每年生产1000套计算，可获利约800-1000万。八、 合作方式面谈。九、 项目具体联系人及联系方式王博文， 王志华，电话：022-60204363；E-mail: bwwang@hebut.edu.cn十、 附件：成果图片图1 研制的振动发电机图2 振动发电装置与测试系统

成果与项目的背景及主要用途： 地热能是一种新型的清洁能源，其高效性、经济性和环境效益越来越受到各 个国家的重视。中国由于受到地质条件的限制，地热流体温度普遍处于 150℃以 下。尝试利用这部分中低温地热能用于发电，既有助于解决发电紧张的问题，又 能减少二氧化碳排放造成的环境污染。天津地区拥有 10 个地热田，覆盖面积达 到 8700 平方公里，地热资源的应用，给天津带来了巨大的经济效益和环境效益。 该套装置产生中低温发电的效率约为 6%。 技术原理与工艺流程简介： 可以进行总成设计，以及蒸发器、冷凝器、循环工质（工质配比）等。具有 不同的设计理念，通过设置系统参数、增加部件等方式，提高发电效率。 采用一种与 Kalina 循环耦合的中低温地热能发电装置。Kalina 地热发电循环 是在 ORC 基础上将“纯”循环介质变成氨水混合物，从而实现变温蒸发，混合物 的沸点与热源温度能够较好地匹配，减少熵的增加。在装置结构上：由高温回热 器、发生器、分离器、汽轮机低温回热器以及冷凝器依次串接、第一节流阀并联 接于高、低温回热器之间，构成 Kalina 地热发电系统；由第二冷凝器、溶剂泵、 蒸发器、节流阀以及吸收器依次串接构成吸收增温系统；通过节流阀接于分离器、 吸收器于高温回热器，使吸收增温系统与吸收式地热发电系统组合成为本发明。 本装置可产生 100℃左右的吸收温度，同时将地热废水的排放温度降至 60℃左右， 达到用低品位的地热能提高机组发电效率的目的。工质种类及状态参数也均与 Kalina 系统相吻合。技术水平及专利与获奖情况： “中低焓地热工程建设技术”，获 2003 年度国家科技进步二等奖。 专利：带有吸收增温系统的中低温地热发电机组（CN201010261139） 应用前景分析及效益预测： 我国地热资源储量约为 4.4×1027kJ，蕴含发电能力可达 6740MW。我国 2/3 的面积年日照时间在 2300 小时以上，每平方米太阳能年辐射总量 3340-8400MJ， 蕴含发电能力约 1400 万亿 kwh/a。地热资源丰富，应用前景十分广阔。目前， 地热井发电投资费用为 10000 元/千瓦。 应用领域：地热水、地表水的余热发电 合作方式及条件：技术支持 19、有机朗肯循环低温余热发电系统 成果的背景及主要用途： 我国能源形势严峻的根本原因在于用能效率低下，我国每吨标准煤的产出效 率仅相当于日本的 10.3%、美国的 28.6%。我国工业用能中近 60-65%的能源转化 为余热资源，其中温度低于 350℃以下的低温余热约占余热总量的 60%，提高用 能效率的有效方式之一，便是对这部分余热资源进行有效的回收利用。本项技术 是采用有机工质朗肯循环推动膨胀动力机的低温余热发电的技术系统，适用于冶 金、建材、化工等有大量低温余热的产业领域，还可以作为可再生能源的发电系 统，推广到可再生能源产业领域。 技术原理与工艺流程简介： 本系统的创新点在于将低沸点有机工质用于热力循环中的热交换过程，有效 实现低温余热换热；还在于利用膨胀动力机将有机工质产生的高压蒸汽转化为发 电机驱动力，从而实现低温余热资源发电，膨胀动力机还可以拖动风机，水泵等 设备。本系统突破了现有低温循环发电系统对于余热温度的最低要求，可用温度 最低降至 80℃（低于 80℃系统经济性会降低），实现了低温余热资源的最大化 利用。本系统主要包括蒸发器、冷凝器、工质泵、有机工质余热锅炉、膨胀动力 机和发电机等设备。在核心设备的选用方面，膨胀动力机可选择螺杆膨胀机、涡 轮机等设备。其中，螺杆膨胀机投资少、运行费用低、寿命长、安全可靠、易于 维修，并且具有操作简单、不暖机、不盘车、不发生喘振、对介质品质要求不高、 可无人值守全自动工作的特点，尤其适宜结合低沸点有机工质应用于低于 350 ℃ 的低温、低压余热回收利用；而采用涡轮机占地小，效率高，造价低，特别适用 于余热量较大的场合，常被国外同类系统所选用。低温有机工质可选择 R123、 R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等工作介质，对于不同类型、 不同温度的热源应当选取不同的工质，并且工质的优选也会影响到系统的运行效 率。 技术水平及专利与获奖情况：该成果总体上达到国际先进水平。 应用前景分析及效益预测： 目前余热利用技术受到各方面重视，我国余热资源多，用户需求量大，应用 前景广阔。采用低沸点有机工质作为热力循环的工质与低温余热换热，通过产生 高压蒸汽推动螺杆膨胀机、汽轮机或其他膨胀动力机带动发电机发电，把大量废 弃的余热转变为电力，节约了企业的电能消耗，提高了能源利用率，收到可观经 济效益与环境效益。 应用领域： 本项技术特别适用于冶金、建材、化工等具有大量低温余热的产业领域，还可以作为可再生能源的发电系统，应用于再生能源产业领域。 合作方式及条件：面议

该项目以“未来最理想的清洁能源——氢能”作为产品研发的核心能源支撑，以独有的专利作为核心技术支撑，以专攻“痛点”作为产品设计的核心理念支撑， 自主研发出新能源高科技环保系列产品:氢能微型发电机(25W/500W+/5W)。

一种渗透管发电循环系统，包括引水管(1)、渗透管(2)、进水管(3)、发电机(4)、输水管(5)、反渗透 海水淡化装置(6)、尾水管(7)依次连接，所述引水管(1)的进水口和尾水管(7)的出水口均位于海水中;所 述引水管(1)倾斜向下放置，引水管(1)末端弯折延伸至淡水池内;渗透管(2)倾斜向下放置，其延伸方向 平行于淡水池;进水管(3)弯折延伸至与发电机(4)相接;输水管(5)倾斜向上放置，继而与反渗透海水淡 化装置(6)的引水泵相接;所述渗透管(2)内设有传感器(8)，用于监测流速与水压。其有益