基于液体的电控光学成像系统(英文)

提出一种基于液体的电控光学成像器件,其结构是一个容纳有三层液体的圆柱容器,上下两层是导电液体,中间一层是油性液体.圆柱容器的内壁依次涂覆了透明导电层和绝缘介质层.在透明导电层与上下导电液体间施加两个不同的外部电压,分别用来控制容器中两个液体界面的形状.两个外加电压的适当匹配使该光学成像器件在焦距变化的同时保证像面位置不动.文章以器件对无穷远处成像为例,基于高斯光学理论对器件做了详细的计算,给出了两个外加电压的匹配关系以及系统的焦距表达式,并对系统做了相关的模拟分析,分析的结果表明本文所设计的光学成像器件的变倍比可达1∶1.5,体现该器件是一种可靠的变焦光学成像器件.     

基于液体的电控光学成像系统

提出一种基于液体的电控光学成像器件,其结构是一个容纳有三层液体的圆柱容器,上下两层是导电液体,中间一层是油性液体.圆柱容器的内壁依次涂覆了透明导电层和绝缘介质层.在透明导电层与上下导电液体间施加两个不同的外部电压,分别用来控制容器中两个液体界面的形状.两个外加电压的适当匹配使该光学成像器件在焦距变化的同时保证像面位置不动.文章以器件对无穷远处成像为例,基于高斯光学理论对器件做了详细的计算,给出了两个外加电压的匹配关系以及系统的焦距表达式,并对系统做了相关的模拟分析,分析的结果表明本文所设计的光学成像器件的变倍比可达1:1.5,体现该器件是一种可靠的变焦光学成像器件.     

基于EWOD的微流控透镜变焦特性分析

随着光学技术的蓬勃发展,传统的固体光学器件难以满足日益增加的微型化、集成化、可调化的现代光学技术发展的需要,新兴的微流控光学器件则为这一需要提供了可能。基于介质上电润湿(EWOD)的液体变焦透镜就是一种微流控光学器件。介绍了该种透镜的几个基本结构和变焦原理,着重推导计算了外加电压与液体透镜曲率半径、焦距的变化关系,分析了其变焦特性,提出了相应消像差方案。     

测量毛细管中液面上升高度的另一种方法

从流体动力学角度推出了液体在毛细管中上升的高度，从而指出的测量液体表面张力系统数中传统方法的欠缺，提出了采用下降法测量液体在毛细管内的高度的方法，使得测量液体表面张力系数的系统误差大大降低。     

液体成分检测中的光学方法

在生命科学、医药、食品和环境保护等领域经常需要对液体成分进行检测。重点介绍了目前比较新的两种液体检测方法 :毛细管电泳法和液滴分析法。将这两种方法和传统的液体检测方法进行了比较 ,列举了这两种方法的优点和有待解决的问题。同时说明了光学技术在液体成分检测中的应用。结果表明 ,毛细管电泳法和液滴分析法对试样在线抽样检测是一种快速、综合、简单、低成本的检测方法     

液体CO2在毛细管内的质量流量及临界流实验研究

本文进行了液体CO2在长度为0.5～5.9 m,内径为0.7 mm和2.0 mm,入出口压差为2.2 MPa和2.5 MPa的毛细管内的质量流量及临界流的实验研究.实验结果表明液体CO2在毛细管中的质量流量随毛细管内径、入出口压差的增大而增大,随长度的增加而逐渐减小;结果同时表明液体CO2在毛细管中产生了临界流现象,临界流随毛细管内径的增大而增大.在实验基础上回归出了适用于本实验条件的液体CO2在毛细管内的质量流量经验关联式,具有一定的工程指导意义.     

基于PDMS基片的可变焦柱透镜

设计并制作了一种基于聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane,PDMS）基片的可变焦微型柱透镜。这种柱透镜主要由一根埋入PDMS基片中的玻璃毛细管构成,通过选择毛细管内液体的折射率实现变焦功能。液体折射率为1.451 8～1.550 2时,柱透镜焦距可由21.369 mm减小到3.362 mm,变焦倍数达到6.4倍。用散射光成像方法观察并拍摄了平行光通过这种可变焦柱透镜后的光线轨迹图;用ZEMAX光学设计软件摸拟了成像过程,模拟结果和实验图像相符;用高斯光学的逐次成像方法推导出了这种柱透镜的焦距公式,焦距的计算结果和实验以及模拟结果吻合。PDMS基片中可变焦微型柱透镜的成功制作,为＂芯片上的实验室＂提供了一种重要的光学成像元件。     

一种双毛细管液体黏度测量方法

当流体流过一段毛细管时会发生水头损失,其与管长有关,利用这一原理让液体流过两段相同内径而长度不同的直毛细管,控制两段毛细管上液体的流出端到液面的垂直距离相等,则相同时间内流出两段毛细管的液体质量比与液体的黏度相关.通过测量这一质量比就可以得到液体的黏度.     

毛细管探针法测定液体的表面张力系数

在毛细管法测定液体表面张力系数的实验中,利用被测液体导电的性质,在螺旋测微计的测微螺杆上沿轴线方向加装一根金属探针,通过电学方法探测毛细管内液面及容器内液面的位置,实现液体在毛细管内上升高度的测量.利用探针法分别测量了蒸馏水在几个不同温度下的毛细上升高度,利用瑞利公式计算表面张力系数.实验结果表明,探针法测量毛细上升高度的重复性好,所测得蒸馏水的表面张力系数与其公认值的百分误差约小于0.12%.     

基础实验试题A-2和A-3:毛细管中液体的流动及风洞实验

介绍了第7届全国大学生物理实验竞赛基础实验试题A"流体的流动"中的第二部分"毛细管中液体的流动"和第三部分"风洞"的内容,并给出了参考答案及竞赛结果分析.第二部分试题包括基于泊肃叶定律的倾斜毛细管测量液体黏度及根据毛细管中液体流动的物理状态与雷诺数的关系进行的实验拓展.第三部分涵盖研究乒乓球在风洞内受到的摩擦阻力与风速...     

毛细作用的变分法理论

以圆柱形毛细管内壁、毛细管内的液体和气体为研究对象.设毛细管液体的表面为旋转面,写出了系统的自由能(表面能及重力势能)的泛函.使自由能泛函取极值的欧拉方程就是关于附加压强的拉普拉斯公式.泛函取极值时在可动边界(毛细管内壁)上的边界条件就可导出关于接触角的杨氏方程.此二方程是自由能取极值的密不可分的两个必要条件.     

模拟渐变折射率光波导

介质光波导是导波器件和集成光路中用以限制和传导光波的基本构件,我们熟知的具有圆形截面的光学纤维就是介质波导的一种,然而集成光学所注重的波导往往是平面波导或条形波导。近年来,渐变折射率分布的平面波导越来越多地被应用来制作各种集成光学的器件,所以研究和了解渐变折射率分布波导的特性是很重要的。我们用简单的装置、简单的方法使液体折射率随深度的不同而渐变,并且用A.J.Barnard方法测得液体在某一时刻的     

三角形毛细管内毛细现象的数值模拟

从弯曲液体的表面张力出发,研究了三角形毛细管内的毛细现象.利用Matlab数值模拟,讨论了不同形状液面下竖直方向的表面张力,液面上升高度与边长之间的关系,毛细管内液柱上升的速度等相关问题.结果表明,首先相同的口径下,三角形毛细管内液面上升高度要比圆形毛细管大;其次讨论液面上升速度时,必须要考虑摩擦力的影响,才能与实际情况一致.     

超声毛细效应的探究

通过对超声波泵现象进行预实验,判断出毛细管内液面反常上升的高度与毛细管、液体和超声波的诸多性质相关.从挤压模效应和空化效应分别对超声毛细效应进行理论分析,判断出了影响超声波作用下毛细管内液面反常上升的因素,并通过实验测量结果验证了此理论的自洽性.     

制冷剂在毛细管内闪发流动的研究

分析了制冷剂在毛细管内的闪发过程,提出了制冷剂液体在毛细管内“综合成核”的机理,并结合气泡成长理论推导出气泡成长的计算公式,建立了制冷剂闪发流动的数学模型。进行了制冷剂闪发流动特性的实验研究,实验结果证实了理论分析是正确的。     

基础实验试题B:测量透明固体和液体材料的折射率以及柯西关系

第9届全国大学生物理实验竞赛珠海赛区基础实验试题B为测量透明固体和液体材料的折射率以及柯西关系,试题基于光学与光学实验基本知识,考查了学生以下4方面的能力：常见光学器件的应用操作能力;举一反三,对复杂光路的分析能力;使用最小二乘法拟合分析实验数据的能力;误差分析能力.考试中,考生需完成实验方案设计,并测量透明固体和液体材料的折射率以及拟合出对应的柯西关系.     

毛细管干涉仪的理论分析

从几何光学出发,推导了毛细管干涉仪的从柱面透镜到接收屏的光线的光程．对光线追迹模拟,结果表明毛细管干涉仪的干涉条纹的形成可用双光束的干涉来解释．从柱面不同位置入射的两条光线可能具有相同的光程,而且从柱面透镜不同位置出发的两条光线可能到达接收屏的同一点,当它们满足相干条件时,就会形成干涉条纹．建立了干涉条纹的计算机模拟程序, 模拟了毛细管中液体折射率、毛细管内径、外径对干涉条纹的影响. 结果表明实验中应使用薄壁毛细管, 由于干涉条纹对柱面透镜到毛细管之间的距离非常敏感, 为提高精度, 建议在实验中用已知折射率的标样来确定这一距离.     

泊肃叶公式的椭圆修正

泊肃叶公式的椭圆修正史彭，闫增锋（西安建筑科技大学物理实验教研室７１００５５）物理实验和流体力学实验中，一般用毛细管法测定液体、气体的粘滞度．一般认为毛细管内截面是圆形，按泊肃叶公式计算待测流体的粘滞度．而实用的毛细管内截面并非是严格的圆形，或多或少...     

对液体表面张力系数实验方法的改进

本文提出用双毛细管代替单毛细管测定液体表面张力系数，这种方法不仅提高了测量精度，而且适宜于测定微量液体的表面张力系数。     

毛细管法测量液体黏度实验再设计

设计了简单的毛细管法测量液体黏度的实验装置,通过测量液面高度与时间的变化,拟合实验数据得到液体的黏度,省去了传统的恒压液槽的设计.通过毛细管外加恒温管的方法,可较准确地测量不同温度下液体黏度的变化.通过实验给出泊肃叶公式中液体流速与毛细管长度、内径以及两端压强差的关系.