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

在化工等行业存在既有强的酸碱腐蚀又有磨料磨损的工况，这些工况下常用的金属材料很难同时具有抵抗腐蚀和磨损的能力，本成果将耐腐蚀性很好的树脂与耐磨性很好的陶瓷颗粒复合，弥补了这一不足，这是本成果的特点之一。本成果的另一特点是用于局部磨损的大型工件的修复（如水轮机叶片），该工艺操作简单，实施容易，可在现场进行。因此具有很好的应用前景。本成果技术创新在于陶瓷颗粒的

本项目是针对目前存在的颗粒增强铝基复合材料进行的改进研究的成果。当前对于颗粒增强尤其是SiC颗粒增强铝基复合材料的研究较多，制备方法多种多样，但都存在孔隙率和含铁量高及强度低的缺点。北京交通大学机械电子与控制工程学院材料成型研究室采用自行研发的真空双搅拌技术有效的改进了材料的上述性能，制备出高质量的SiC颗粒增强铝基复合材料，并在国家“863计划”（高速客车用金属基复合材料制动件的研究及应用）中得到应用。本课题组制备的颗粒增强铝基复合材料的断口照片和金相照片如下图。   功能及用途: 本项目具有高的比强度、比刚度、低密度、优异的抗蠕变性与耐磨损性，具有良好的热稳定性及可控制的热膨胀系数等。本项目在航空、航天、军工、铁路、汽车、光学、电子、体育器械等领域中有着广阔的应用前景。 主要技术指标: 铝基复合材料的性能见下表。 铝基复合材料力学性能 材料 sb/MPa s0.2/MPa d/% E/GPa 20vol.%SiC/A356 330 305 1.0 106 15vol.%SiC/A356 303 286 1.3 96 孔隙率：≤0.9％含铁量：≤0.2％ 投入产出分析: 本项目生产所需的设备简单，材料的制备工艺便于控制，制备费用低。以20vol.%SiC/A356材料为例加以说明。 主要材料的市场价格：A356 的市场价格按3万元/吨，SiC颗粒的价格按2.5万元/吨计算。 生产1吨20vol.%SiC/A356复合材料的成本约为（3×0.8+2.5×0.2）/0.7=4.2万/吨，而1吨20vol.%SiC/A356复合材料的市场价格大约是15万元，经济效益明显。 市场应用前景： 环保和节能已经成为当今各行业发展的主流。本项目的SiC颗粒增强铝基复合材料是以工业上用的ZL101A为基体，以工业磨料SiC颗粒为增强体而制备的，制备成本较低，材料的价格大幅低于购买国外同类产品的价格；本项目较好的制备质量和力学性能使其能够在航空、航天、军工、铁路、汽车、光学、电子、体育器械等领域中得到广泛的应用。因此，使用本项目能够取得良好的社会和经济效益。

本实用新型公开了一种颗粒快速检测装置。包括用于将待测颗粒样品分散到空间中的颗粒样品分散装置和用于构建多个采样体并行收集动态散射光信号的光学照明与探测装置，具体可包括宽带低相干光源、光环形器、光纤耦合器、两个偏振控制器、三个光纤准直器件、聚焦透镜、平面高反射镜、扫描振镜、物镜、样品分散装置、光栅、傅里叶变换透镜和高速线阵相机。本实用新型有助于实时检测，对颗粒的检测具有空间分辨能力，能够用于确定空间分辨的颗粒运动特征。

赭朴九味润燥颗粒具养血、行淤、润下之功，治疗老年顽固性便 秘疗效确切，方中代赭石、当归生血养血、润燥滑肠，熟地、玄明粉 养血滋阴、清热泻火 4 味君药;生地养阴生津、麻仁润肠通便、大黄 泻下，3 味臣药辅助代赭石、当归、熟地、玄明粉润燥滑肠，软坚通 便;桃仁、红花活血养血，助代赭石、当归生血养血为佐药;升麻升 阳助脾，引诸药入脾、肺二经，正合―脾主运化‖和―肺燥则清肃之气 不能下行于大肠‖之论;甘草调和诸药。方中大黄并非是主药，长期 使用对胃肠麦氏、欧氏神经丛和胃肠激素

大气颗粒物源解析技术可定性定量识别环境受体中大气污染来源，识别污染源“罪魁祸首”，为颗粒物来源、成因及影响提供科学依据。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 大气颗粒物源解析技术可定性定量识别环境受体中大气污染来源，识别污染源“罪魁祸首”，为颗粒物来源、成因及影响提供科学依据。 国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室是环保部重点实验室，多年从事颗粒物防治领域相关工作，拥有国内首个大气颗粒物源和受体样品库，积累40余个城市的大气颗粒物源与受体成分谱，保存4000余个颗粒物源与受体的样品及成分数据。 实验室拥有完备的颗粒物样品采集及化学分析系统。目前，大气颗粒物源解析技术已在全国30余个城市推广应用。其中，自主研发的二重源解析技术、因子分析-CMB 复合受体模型和CMB-Iteration模型等新型源解析技术被《大气颗粒物来源解析技术指南（试行）》列为推荐使用模型。同时，因子分析-CMB 复合受体模型被写入美国EPA官方公布的《EPAPMF5.0使用指南》，相关论文被列为“关键文献”。

地球表面高山、丘陵、沙漠、河流、潮滩等地貌形态万千，它们是如何在历史的岁月中逐渐形成的呢？放眼宇宙，空气密度极低的冥王星，是如何神奇地拥有丰富的沙丘地貌？被称为沙漠行星的火星会因为大风而刮起沙尘暴吗……这些自然界中的奥秘正是地球物理学科的泥沙运动力学所研究的问题。已有的研究告诉我们，泥沙颗粒输运普遍发生于大气环境和水环境中，是塑造地貌形态最重要和最根本的自然过程之一。如何理解和定量描述地表环境泥沙颗粒的起动、输运和沉降是揭示地貌形态千差万别的核心问题。目前野外和实验数据已经证明，粗颗粒泥沙输运量与流体强度之间的关系，在大气环境表现为线性，在水环境表现为非线性。然而，如此截然不同的输运规律背后的力学机制却一直还是个迷。近日，浙江大学海洋学院百人计划研究员托马斯·派兹（Thomas Pähtz）博士成功揭开了这个谜底，并推导出了描述粗颗粒泥沙输运量与流体强度关系的通用方程。北京时间2020年4月20日，相关研究成果在物理学学术期刊美国物理学会刊物《物理评论快报》(Physical Review Letters，简称PRL)）上发表，并被该刊物和杂志Physics同时聚焦报道。通过离散元(DEM)精细数值模拟追踪大量泥沙颗粒的运动轨迹并分析其受力特征， 托马斯·派兹首次发现，粗颗粒泥沙的动能耗散机制主导其输运规律。大气环境条件下颗粒和床面间碰撞是主要的耗散机制；而在水环境条件下，颗粒和床面间碰撞以及颗粒之间的碰撞起着同等重要的作用。根据这一新的理论认识，托马斯·派兹推导了能统一描述大气环境和水环境粗颗粒泥沙输运量与流体强度关系的通用方程。这为深入认识地球甚至火星等外星球表面丰富多样的地貌形态提供了有力的理论工具。 统一输沙率公式与水环境（左图）和大气环境（右图）相关实验资料对比“最困难的部分是对模拟的结果进行物理解释和数学描述。在总共7年的时间里，我无数次地用笔和纸进行尝试。特别是在最初的4年里，我大部分时间都在思考这个问题。” 托马斯·派兹说。评审专家认为，这项研究工作是地球物理学科最基础而没有被揭示的问题。而对于未来的进一步应用，托马斯·派兹表示，上述通用方程可以预测任意大气/水体环境下的泥沙输运量，这使我们能够更好地了解这些天体的地貌，还可以通过测量行星的动力地貌来间接推断行星的风况。据悉，托马斯·派兹于2020年1月起受邀担任美国地球物理学会会刊《地球物理学研究杂志-地表过程》的副主编。他是浙大近海环境流体力学团队的重要成员。该团队由贺治国教授领衔，主要从事近海泥沙动力学、海岸动力学、近海环境流体力学等方面的研究，成果已逐步应用于理解河口海岸泥沙运动、深水航道整治、深海地貌演变、深海热液源矿物颗粒沉积等问题，取得了重要的国际影响力。该研究得到国家自然科学基金和浙江大学百人计划研究基金资助。论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.168001