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

化学与化工学院陆杨研究员课题组与中国科学技术大学俞书宏院士团队以及华南理工大学杨显珠教授课题组合作，以具有粘流态内核的mPEG-b-PHEP胶束作为纳米载体，包载磁性纳米立方体和具有肿瘤杀伤效果的中成药有效成分大黄素，实现恶性肿瘤的核磁共振造影成像（MRI）引导的磁热-化疗联合治疗。该研究提供了一种有效增强磁热治疗效果的方案，相关成果以“Ferrimagnetic mPEG-b-PHEP copolymer micelles loaded with iron oxide nanocubes and emodin for enhanced magnetic hyperthermia-chemotherapy”为题发表在《国家科学评论》（National Science Review 2020, 7, 723-736）期刊上，论文的共同第一作者是化学与化工学院博士生宋永红和华南理工大学博士生李冬冬。磁热疗是指通过将磁性介质递送到目标病灶区域，在交变磁场中磁性介质产生的局部高热可以迅速杀死肿瘤细胞。由于磁热疗具备非侵入性以及无治疗穿透深度限制等优势，已经在深层肿瘤的临床治疗展现出潜力。但是临床中使用的磁性材料热转换效率低，为达到足够的肿瘤杀伤效果需要高剂量的磁性介质。此外，基于磁性纳米材料的磁致发热的加热速度一般较慢，限制了基于磁热响应的药物释放。针对上述难题，该科研团队制备的铁磁性纳米胶束的饱和磁化强度是目前商业化造影剂的2倍。在交变磁场的作用下，该铁磁性纳米胶束能够产生高热，其热转化效率远高于临床上使用的磁性纳米材料。同时，在磁热刺激下，化疗药物大黄素可以从胶束的粘流态PHEP内核迅速释放，其释放速度显著优于传统的聚乳酸为内核的胶束(非粘流态)。因此，在外磁场的引导下，该磁性纳米载体能够高效地靶向到肿瘤部位，促进肿瘤细胞的摄取；进而在交变磁场的刺激下，该磁性纳米胶束能够通过磁热与化疗协同，在极低的剂量即可显著杀伤肿瘤细胞。铁磁性载药胶束的制备及其磁热疗与化疗协同的示意图该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划、广东省生物医学工程重点实验室开放基金、中央高校基本科研业务费专项资金、安徽省自然科学基金、合肥大科学中心卓越用户基金等项目的资助。论文链接：https://academic.oup.com/nsr/article/7/4/723/5708950

本发明涉及磁遗传学领域。具体而言，本发明涉及响应于外部磁刺激的磁感应受体(magnetoreceptor)，和调节神经元活动、扰动生物过程和治疗疾病的非侵入性方法。本发明提供了调节细胞活性的非侵入性方法，其包括将MAR基因递送至所述细胞中的步骤并向所述细胞施加磁刺激的步骤。本发明还提供了磁遗传学用于治疗疾病的医疗用途。

本发明公开了一种曲面自适应磁吸附装置。其电机的外壳与支架固定连接；电机的输出轴与第一磁轮和第二磁轮固定连接，使得电机能够同时驱动第一磁轮和第二磁轮同轴转动；第一磁块、第二磁块和第三磁块与支架固定连接，第一磁轮和第二磁轮位于第一磁块和第二磁块之间，第三磁块位于第一磁轮和第二磁轮之间；所述曲面自适应磁吸附装置在使用时，第一磁轮和第二磁轮的轮面与壁面直接接触，而第一磁块、第二磁块和第三磁块与壁面间存在间隙。本发明所述吸附装置在不同曲率壁面运动时，第一磁轮、第二磁轮、第一磁块、第二磁块和第三磁块与壁面之间的吸附力的变化量互补，总吸附力能保持在一个较小的范围内变化，具有良好的曲面自适应能力。

在信息产业飞速发展的今天，为了满足人们对于手机、计算机、便携式数码设备等电子产品进一步轻便、小巧等的使用需求，必须使其核心的电磁元器件向微型化、薄膜化、集成化等方向发展。随着电路中的射频磁器件的体积不断缩小，使用频率不断提高，传统的铁氧体材料由于其饱和磁化强度低，使其在GHz使用频率下无法保持高的磁导率，这就迫切需要开发一种能够应用于GHz频率范围的高频软磁薄膜材料。目前国内外的科研人员采用不同方法研究并制备了多种软磁薄膜材料，如CoPdAlO（Sharp公司）、CoZrTa（Intel公司）、Co

电抗器在电力系统中有广泛的应用。串联电抗器可限制短路电流；并联电 抗器可限制过电压；电抗器与电容联合可构成滤波电路。在一部分应用领域， 电抗器的电抗值固定不变；在许多应用领域，需要电抗值能随着电力系统运行 方式的变化而改变。磁控电抗器(magnetically controllable reactor，MCR)是一种 电抗值可以连续调节的电抗器。磁控电抗器通过连续调节闭环铁芯上直流线圈 中直流电流的大小，连续调节闭环铁芯的饱和程度，实现连续调节闭环铁芯上 交流线圈（电抗线圈）电抗值的大小。磁控电抗器应用于电力系统无功潮流连 续调节与控制，工频过电压抑制，消弧线圈电抗值连续自动调节等领域。现有 的自励式磁控电抗器只能用于 110kV 以下电力系统，110kV 及其以上电力系统 的磁控电抗器都是它励式磁控电抗器。它励式磁控电抗器的运行管理不方便。 且现有自励式磁控电抗器存在以下缺点：（1）自励式磁控电抗器需要四个 线圈，其中两个线圈还有抽头；制造工艺复杂。（2）输出电流波形不稳定，在 平均值周围随机变化；即存在有界不确定现象。（3）晶闸管连接在交流线圈中 部，晶闸管对地电压等于磁控电抗器额定电压的一半，耐压要求高；制造成本 高。（4）现有磁控电抗器只能在最小电抗值与最大电抗值这两个特定电抗值跳 跃调节时，暂态响应时间比较小。其他任意不同两点电抗值的调节暂态响应时 间很长。

成 果 简 介 磁脉冲焊接技术的焊接过程很短，瞬间（30 ～ 100µs）即可完成，且无污染；可使金属材料和非金属材料进行连接或焊接；一般可在常温（即冷态）下进行，且焊接过程无明显的升温，无明显热影  响区，焊接接头强度接近于母材；比爆炸焊安全，且简单易行；能量易精确控制，重复性好，故容易   实现机械化和自动化。此磁脉冲焊接工装简单，无须传压介质，不损伤零件表面，加工能量可参数化 控制， 能实现零件的精密连接装配的优势。在航空、航天及军事工业中，已部分或全部用来代替铆接   或焊接， 成果和效果是显著的。该方法不但能焊接 Al、Cu 及其合金, 而且还可以焊接如低碳钢、不锈钢、Ti 及其合金等的同种和异种金属，还可焊接金属与非金属。