小球藻溶液浓度与吸收系数的同时测量

为得到高准确度的小球藻浓度,利用空芯金属包覆波导作为测量腔对小球藻进行测量.利用自由空间耦合技术激发含有小球藻溶液的空芯金属包覆波导中超高阶导模,通过检测超高阶导模的衰减全反射吸收峰位置和反射极小值Rmin的变化,实现了小球藻溶液浓度和吸收系数的同时测量.该方法不仅可检测10-9 mol量级的小球藻浓度,而且具有测量成本低、操作方便等优点.     

双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移

当入射角大于全反射临界角时,双棱镜结构中透射和反射光束的古斯-汉欣(Goos-Haenchen)位移具有饱和效应,并且只有波长数量级。利用稳态相位法研究了当入射角小于全反射临界角时双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移。研究表明,传播模式下透射光束的古斯-汉欣位移是空气层厚度、入射角和双棱镜折射率的周期性函数。当透射共振时,透射光束的古斯-汉欣位移可达入射波长的几十倍,与入射角大于全反射临界角的情况相比,透射光束的位移通过边界的相互作用具有共振增强效应;在非共振点处,对称结构中的反射光束具有与透射光束相同的古斯-汉欣位移。共振增强的透射光束的位移在光开关及光耦合器中具有潜在的应用。     

多光轴光学系统光轴间平行性检测仪的研制

结合实际需要设计了一种精度高、便携性好,用于检测多光轴光学系统光轴间平行性的检测仪器。该仪器能够实现可见、红外与激光不同谱段任意两个光学成像系统间的光轴平行性检测。与同类其他仪器比较,该仪器的特点是光学系统结构均采用全反射设计,避免使用红外光学玻璃,在设计中减小和去除了影响仪器精度的一些因素,例如:去除了平面镜2个表面楔角的影响。仪器的主体采用完全对称的结构和积木式的组装方式,保证了仪器经温度循环实验和振动试验后检测精度优于5,满足使用要求。     

原子荧光光谱法测定饮用水中的砷

研究了两种载流溶液浓度和还原剂溶液浓度条件下,原子荧光光谱法测定饮用水中砷的过程中仪器荧光强度值和光谱峰的变化,对仪器测量条件进行了优化.研究了不同检测条件下,待测水样中砷元素检出量的变化.结果表明,载流溶液浓度影响仪器荧光强度值的大小,还原剂溶液浓度影响光谱峰的出峰位置.盐酸和硫脲-抗坏血酸的加入影响待测水样中砷含量的测定结果.     

电介质膜对受抑全内反射结构中古斯-汉欣位移的增强

受抑全反射结构中,反射光束和透射光束的古斯汉欣(Goos-Hanchen)位移同时存在,对称双棱镜结构的受抑全反射古斯汉欣位移通常只有波长量级,在实验中很难测量。计算了在入射角大于棱镜与空气界面的临界角小于棱镜与薄膜界面临界角时,镀有电介质膜的对称双棱镜的受抑全反射过程中入射光束的反射系数和透射系数的复数表达式。利用稳态相位法计算得出透射光束和全反射光束的古斯汉欣位移。结果表明,反射光束和透射光束古斯汉欣位移量相同,与入射角大小、薄膜厚度以及空气层厚度有关。在入射角小于但接近棱镜与薄膜界面的临界角,薄膜厚度和空气层厚度一定时,古斯汉欣位移量共振增强达到波长的数百倍。     

复杂液体光谱法分析的浓度分辨率及浓度分布影响

为保证基于光谱技术的复杂溶液检测的可行性,分析多波长建模对浓度分析的精度增益,以及确定合适的组分浓度分布以得到质量高、普适性佳的定量分析模型,从光谱检测仪器噪声、光谱数据多波长建模和被测溶液成分浓度分布影响因素入手,对复杂溶液成分浓度检测精度的影响进行分析。通过对浓度分辨率分析,对已知光谱仪噪声条件下能够实现的溶液成分浓度分辨率进行评估,也为在已知定量分析所需浓度分辨率条件下选择满足测量要求的光谱仪器提供理论依据。基于过采样提高测量精度技术分析,表明多波长建模带来了精度增益,从而提高浓度检测灵敏度。考虑被测成分含量以及非测量成分的含量在所测范围内疏密比和加权欧氏距离,为选择满足浓度分布的有利于提高模型质量、减小预测误差的样本集进行建模提供理论指导。     

“全反射”教学案例

1 教学目标 1.1 知识与技能 (1)知道什么是光疏介质和光密介质及相对性; (2)掌握临界角的概念和发生全反射的条件; (3)了解全反射现象的应用; (4)通过实验培养学生的观察能力,概括出发生全反射的条件,即培养学生的观察、概括能力.     

方形容器测量液体折射率和色散率

介绍了一种利用激光测液体折射率的简易方法.通过测量光线穿过垂直棱镜角后发生全反射时的入射临界角,进而求出液体的折射率.再利用折射率与临界角的关系,结合科希经验公式求出液体色散率.     

惠更斯作图法分析双折射中e光的反常现象

在单轴晶体双折射中,e光会发生一些反常的折射现象如负折射、e光离散角、全反射现象等.与文献中普遍所采用的基于平面光波在晶体中传播的电磁理论特性求解的过程不同,本文则以更为直观的惠更斯作图法为出发点,利用几何求解,得出负反射临界角、e光离散角、全反射临界角,并加以说明和讨论.     

共线外差干涉系统相位特性及应用研究

针对信号调制与传输特点,设计搭建了一种由两个不同驱动频率声光调制器组成的外差干涉系统,双路光强调制避免了由声光调制引起的衍射级次混叠和频移漂移等影响,采用双路调制最后输出由两个+1级衍射光干涉形成的拍频信号,消除了级间干扰;同时系统良好的共线性和对称性,极大地减小了外界环境噪声对测量精度的影响,提高了检测精度。基于折射率改变引起的相位变化信息进行检测及处理,通过测量不同百分比浓度的溶液,并对系统的相位特性进行了研究,提出一种溶液浓度检测的新方案,并对激光漂移和调制强度对测量系统的影响进行了分析。实验结果表明,该检测系统能够较好地通过对信号相位差改变信息的处理完成对溶液浓度的检测,在0.1%～0.5%范围内,最大相对误差约为8.0%,为光外差干涉溶液浓度测量系统小型化设计和制造提供了参考。     

基于掠入射法溶液浓度测量系统研究

根据溶液浓度与其折射率的关系，提出用掠入射法测量溶液浓度的方法.利用其临界光线的折射角进行透明介质溶液浓度的精确测量，研发出测量实验系统.分析了临界光线的折射角与其浓度的关系，给出溶液浓度与折射角之间的简单数学解析式.用该系统对5%-80%的甘油溶液进行测量，结果最大绝对偏差小于0.003%.     

醇水混合冷却剂表面张力和接触角的测定

喷雾冷却具有散热能力强、冷却工质需求量小等优点,在解决电子器件散热方面具有广阔的应用前景。纯水中添加醇类可以有效提升喷雾冷却性能。为进一步探索醇类添加剂强化喷雾冷却性能的机理,本文开展醇水混合溶液表面张力和接触角的实验测定研究。分别在水中加入不同浓度的乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇和正辛醇等醇类,利用悬滴法探究醇类浓度对溶液的表面张力的影响规律;利用Young-Laplace坐滴法探究醇类浓度对接触角的影响规律。结果表明,水中添加醇类后表面张力降低,且其随醇类溶质浓度的增加而变小,且其下降速率均随浓度的增加越来越慢;添加低醇类添加剂均可降低溶液的接触角,而高醇类接触角随浓度变化没有明显的变化规律。     

Non-contact method for measuring solution concentration using surface plasmon resonance apparatus and heterodyne interferometry

A simple non-contact method is proposed for measuring the concentration of solutions. Using the significant phase difference between p- and s-polarizations of the reflected light of a surface plasmon resonance apparatus, the variation in the phase difference, which is caused by a variation in the concentration of a test solution, can be accurately measured by common path heterodyne interferometry. Then, by substituting the corresponding variation in the incident angle of light at the base of the SPR prism in a specially derived equation, the concentration of the test solution can be determined. The validity of this method was demonstrated experimentally. This method is characterized by the advantages of the device having a simple non-contact structure; it being easy to operate; and its high accuracy, stability, and resolution.     

基于深度学习的252Cf源驱动核材料浓度识别技术

针对核武器/核材料识别系统中核材料浓度识别的关键技术问题,采用Monte Carlo方法,通过建立252Cf源驱动核材料裂变中子信号样本库,模拟分析了随探测器距离和角度及核材料浓度变化的裂变脉冲中子信号特点,基于深度学习之卷积神经网络,构建了一种252Cf源驱动核材料浓度识别方法,实现了对测试样本浓度的识别,且还与BP神经网络和K最近邻方法进行了对比试验研究。结果表明,卷积神经网络算法进行核材料浓度识别,得到了高达92.05%识别准确率,不仅解决了因探测器距离和角度变化时对核材料浓度识别准确率影响的难题,而且还获得了优于BP神经网络和K最近邻算法对核材料浓度识别的认识,这为252Cf源驱动核材料浓度识别提供了一种新的途径。     

旋光仪的改进和实验功能拓展

设计制作了多功能旋光仪,通过光电采集系统和单片机控制电路,实现了光强的识别和记录,实现了旋转角、旋光率或溶液浓度测量结果的自动计算和显示,提高了测量的准确度和测量速度.     

Ginzburg number of a homopolymer-diblock copolymer mixture covering the 3D-Ising, isotropic Lifshitz, and Brasovskii classes of critical universality

The Ginzburg number Gi of deuterated poly(butadiene) (dPB) and poly(styrene) (PS) homopolymer blend of critical composition mixed with a dPB-PS symmetric diblock copolymer was determined from small angle neutron scattering. A 3 orders of magnitude change of Gi was determined between binary polymer blend and diblock copolymer melt. The strongest change of Gi is observed within the isotropic Lifshitz regime of critical universality occurring over a 3% range of diblock concentration and interpolates the corresponding Gi of the 3D-Ising and Brasovskii regimes. A Lifshitz critical point was not observed consistent with the proposed lower critical dimension d(LCP)=4.     

空间环境高精度光电轴角测量研究

在复杂恶劣的气候条件下进行高精度的轴角测量已经成为发展空间应用技术的主要瓶颈,其中空间温度交变和振动环境,严重制约着空间用轴角测量装置的精度和使用寿命。分析了空间应用环境造成光电轴角测量装置输出误码和器件老化机理,提出一种在空间复杂环境进行高精度轴角测量的系统解决方案。给出了系统硬件设计方法,并采用了一种码盘信号自适应处理技术,弥补了传统的光电轴角测量方法的缺陷,在保证轴角测量高精度的前提下,提高了空间测角平台的可靠性和使用寿命。实验结果表明：测角分辨率为0.618″;测角误差峰-峰值为6.2″。     

On the impact of triangle shapes for boundary layer problems using high-order finite element discretization

The impact of triangle shapes, including angle sizes and aspect ratios, on accuracy and stiffness is investigated for simulations of highly anisotropic problems. The results indicate that for high-order discretizations, large angles do not have an adverse impact on solution accuracy. However, a correct aspect ratio is critical for accuracy for both linear and high-order discretizations. Large angles are also found to be not problematic for the conditioning of the linear systems arising from the discretizations. Further, when choosing preconditioning strategies, coupling strengths among elements rather than element angle sizes should be taken into account. With an appropriate preconditioner, solutions on meshes with and without large angles can be achieved within a comparable time.     

Applying the phase difference property of polarization angle for measuring the concentration of solutions

This paper proposes a simple method for measuring the concentration of solutions based on the phase difference of internal reflection polarization angle and circularly polarized heterodyne interferometry. For a circularly polarized heterodyne light beam incident on the boundary surface between a hemispherical prism and a test solution, the reflected light passes through a properly oriented analyzer for interference. The phase difference between s- and p-polarized light is sensitive to the solution concentration when the incident angle equals the internal reflection polarization angle. Based on these effects, the resulting phase difference makes it possible to analyze the concentration of solution through heterodyne interferometry. The experiments in this study confirm the feasibility of this method, which provides the advantages of simple installation, ease of operation, and high accuracy.     

基于平行平板的折射率高精度非接触测量

常用的测量折射率的方法如偏向角法、自准直法、临界角法、 V棱镜法等,这些方法通常需特制三棱镜与待测件。待测样品不一致且过程复杂,测试定标周期长,难于自动化。为了保证待测材料的完整及实现自动化测量,进行了基于平行平板的折射率非接触测量的尝试。运用该方法进行折射率的测量,不需特制三棱镜并且待测件与待测样品一致。分析表明,通过选择合适的测量角度,该方法旋转角度精度为a=0.003（即10）,导轨精度为L=0.000 8 mm,平行平板厚度测量精度为d=0.001 mm。