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

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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

云母钛珠光颜料是20世纪80年代由日本，法国等国家的学者开发成功的高档颜料产品，颜料粒子是片状，粒径一般为10－6um，每个粒子都具有层状结构，即云母片夹在两层TiO2包覆层之间，它们之间没有任何粘附剂，TiO2的晶型为金红石型。云母钛珠光原料的外观为银白色粉末，折射率为2.4－2.6，相对密度为3.7。无毒，耐光，耐热，耐化学腐蚀，不易燃，不导电。颜料的珍珠光泽金额干涉色的差异与产品的粒度大小，粒度分布及TiO2的含量有关，粒子颗粒较粗时具有类似金属的闪烁效果，粒子较细小时，具有类似丝绸的柔和光泽。TiO2含量较低（约为10－20％），即色膜层较薄时，其发射色是白色，银白色或珍珠色；含量较高即色膜层较厚时，其发射色为各种颜色的干涉色，或为金色或为红色，蓝色或绿色。色泽鲜艳，幻彩缤纷，闪烁无穷，美观无限。云母钛珠光颜料主要用于塑料，橡胶，涂料，化妆品等高档商品的生产中，为产品提供柔和多变的色彩，使产品更具高贵华丽。在轿车面漆生产中加入本产品可增加汽车漆面的耐候性和洁亮的光泽，延长使用寿命；在高档化妆品中使用，使产品无毒，色彩稳定和洁肤润滑之功能；在橡胶，塑料中使用，还能使产品的热稳定性显著提高

徐光宪，男，1920年11月生于浙江省绍兴市，北京大学教授，1980年被增选为中国科学院学部委员，是我国著名的化学家和教育家。由教育部推荐。

太阳能光伏发电及太阳能热水器是目前太阳能利用最为成熟和广泛的两个技术领域，但是由于其产能形式单一，最终严重制约了其进一步的技术发展和市场推广前景。 其中太阳能光伏发电存在光电转化效率低（由于温度效应，晶硅型光伏发电系统综合光电转化效率只能达到12%-13%），光伏组件成本高，导致其成本回收期长。同时光伏电池生产也存在高能耗高污染的问题。 如何提高单位面积光伏电池的发电量，减少电池用量是降低系统成本提高发电收益的重要手段。通过聚光可以有效提高光伏电池片表面的太阳能能流密度，并大大增加光伏电池的光电输出功率，成倍减少电池片用量（用量为传统技术的1/4），间接降低了光伏电池生产的总能耗和总污染，但是提高电池表面太阳能能流密度的同时，电池的温度也急剧升高，严重影响电池的电输出性能和使用寿命，只有通过水冷的方式来降低电池温度，这就形成了该技术手段的另一种产能形式，太阳能热水。即太阳能热电联供。

碳化硅工程陶瓷材料具有优异的高温性能，能够满足高温和严酷环境使用环境。碳化硅工程陶瓷在工业领域具有最广泛的应用前景、并可能在较短时间内形成产业化规模，有巨大的市场潜力。国家科委在“九五”科技攻关项目“结构陶瓷产品开发”中安排了“高性能碳化硅热电偶保护管开发”的专题。通过产品开发牵引形成若干具有特色的高性能碳化硅陶瓷材料制备技术。

制备具有纳米级晶粒的块体热电材料。纳米级晶粒相比于传统的纳米级析出相在制备和热稳定性方面具有明显优势。何教授课题组从宏观、微观、理论计算等方面系统地研究了纳米级晶粒对提高热电性能的机理：高致密的纳米级晶粒不仅可以有效地阻碍声子传输，而且可以抑制不同载流子在高温段的相互抵消效应，从而极大地降低了热导率。此报道为提高材料的热电性能提供重要启示，对后续的研究起到重要的指导作用。       何佳清教授一直致力于使用透射电子显微镜等手段，研究材料的结构和性能的关联性，特别是热电材料的电子和声子输运及热学和电学性能。他与国内外一些知名大学的课题组合作成功解决了高性能热电材料制备中的一些关键技术问题。